Наука на бъдещето: Клетките чуват и реагират на човешкото тяло

Акценти

Екипът на д-р Масахиро Кумета от Университета в Киото, Япония, установява, че клетките в човешкото тяло са в състояние да го чуват и че акустичните вълни, дори тези в звуковия диапазон, могат да променят клетъчното поведение. Звукът е в състояние да попречи на образуването на мастни клетки и да повлияе на генната активност.

Клетките, които чуват

В основата на звука са механични вълни, които преминават през въздух, вода или тъкан. Както подчертава доц. Масахиро Кумета, това е основната характеристика на физическия свят и е източник на информация за живите организми от решаващо значение, предизвикват и множество физиологични реакции. Постепенно учените разбират как звукът е в състояние да окаже влияние на тялото и на клетъчно ниво. Научната разработка на екипа на д-р Кумета от Университета в Киото показва, че клетките реагират на звука.

Научната група всъщност допълва и усъвършенства разработката си от 2018-а. Тогава учените откриват, че акустичните вълни оказват влияние върху механочувствителни гени, което включва образуване на кости и заздравяване на рани, а промените се влияят от видовете вълни и нивата на децибелите.

Сега вдъхновени от напредъка в механобиологията и изследванията, посветени на звука, предаван от тялото или начина, по който вибрациите се движат през тъканите, изследователите продължават работата си.

>>>Атлас на клетките в организма променя разбиранията ни за човешкото тяло

Анализите показват, че натискът от звуковите вълни може да бъде достатъчен, за да предизвика реакции в клетките.

„За да изследваме ефекта на звука върху дейността на клетките, ние проектирахме система за потапяне на култивирани клетки в акустични вълни“, разяснява ръководителят на екипа д-р Масахиро Кумета.

Първото, което изследователите правят, е да прикрепят датчик за вибрации, а след това като използват цифров аудио плеър, който е свързан с усилвател, да изпращат звукови сигнали към диафрагма, която е прикрепена към съд за клетъчна култура. Така на практика успяват да излъчат към култивираните клетки акустично налягане в обхвата на физиологичния звук.

„В това изследване създадохме система за директно излъчване на звук, използвайки вибрационен преобразувател за генериране на акустични вълни директно в култивирана среда“, пишат авторите в статията с резултатите от проучването, публикувана в списанието „Communications biology”.

Следващата стъпка е да анализират ефекта на звука върху клетките. Правят го като използват РНК секвениране, микроскопия и други методи.

Резултатите

Изследователите наблюдават, че звукът има значителен ефект при потискането на диференциацията на адипоцитите (това е процесът, при който предшествениците на мастните клетки се превръщат в зрели мастни клетки). Авторите на научния експеримент са убедени, че това разкрива възможността акустиката да бъде използвана за контрол върху състоянието на клетките и тъканите.

„Тъй като звукът е нематериален, акустичната стимулация е инструмент, който е неинвазивен, безопасен и в същото време се прилага незабавно. В този смисъл ще бъде от огромна полза за медицината, тъй може да бъде използван за регулиране на физиологичните процеси“, казва д-р Кумета.

Изследването показва, че клетките усещат акустичните вибрации, които са в състояние да променят клетъчното поведение. Според получените резултати клетките използват акустичната информация по начин, който е подобен на костната проводимост.

Важен е и още един резултат. Научната група идентифицира 190 чувствителни на звука гени, но и успява да регистрира промените в тяхната активност както и да проучи вътреклетъчните механизми на предаване на звуковия сигнал.

Ако акустичните вълни могат да въздействат до клетките, то звукът може да бъде използван за животоспасяващи медицински цели, категорични са учените.

>>>Съществуват ядрени РНК, които не се променят през целия живот

И не на последно място намирането на баланс между полезните и разрушителните нива на звука може да се превърне в граница на здравето, споделят изследователите.

Акустиката в полза на медицината

Д-р Масахиро Кумена не е първият учен, който предполага, че акустиката може да бъде ценен инструмент за разработването на лекарства и неинвазивни терапии. Например, от Американската асоциация на психолозите от години говорят и пишат затова как музиката е в състояние да облекчи определени психологически състояния и да насърчи изцелението.

>>>Вмъкват безопасно в човешкия геном дълги участъци от ДНК

Д-р Кумета е убеден, че това е науката на бъдещето. Основен акцент на дейността им сега е как звуците могат да бъдат използвани за нуждите на медицината и особено за лечение и контрол върху растежа на определени клетки.
Настоящите доказателства за възприемането на звука на клетъчно ниво са убедителни като в същото време резултатите от проучването оспорват концепцията за това, че живите същества възприемат звука единствено от органи като мозъка. Оказва се, че клетките реагират на звуци.

Друг важен аспект от научната разработка е свързан с връзката между клетъчното здраве и шума в околната среда. Колкото повече знания има затова как клетките откриват акустичните знаци, толкова по-бързо могат да бъдат създадени безопасни стратегии за лечение.