Эпителиальные клетки генерируют электрические всплески

Биоэлектрическая сигнализация хорошо изучена в нейронах и кардиомиоцитах, но в эпителиях по‑прежнему остается в значительной степени неизученной. С помощью мультиэлектродных матриц мы демонстрируем, что локальное лазерное повреждение монослоев эпителия (первичные человеческие кератиноциты и клетки MDCK) вызывает электрические всплески в диапазоне 4–12 в минуту в течение более 60 минут после повреждения. Эти всплески включают фазы деполяризации, реполяризации и гиперполяризации продолжительностью 1–2 с, что на три порядка медленнее по временнóй шкале, чем потенциалы действия нейронов. Амплитуды и частоты всплесков, зарегистрированные на расстоянии 740 μm от очага повреждения (максимально измеренное расстояние), сопоставимы с таковыми на 140 μm и имеют немонотонный пространственный профиль, что свидетельствует против простой радиальной пропагации от раны. Хелатирование кальция этилендиаминтетрауксусной кислотой полностью устраняет спайкинг, а ингибирование миозина II бле-бистатином приводит к аналогичному подавлению, указывая на необходимость как входа кальция, так и актомиозиновой сократимости. Модификатор механочувствительных каналов GsMTx4 частично подавляет всплески, что предполагает участие растяжимо-активируемых ионных каналов. Особенно важно, что фармакологическая активация механочувствительных каналов TRPV4 и Piezo1 генерирует высокоамплитудные всплески (1–10 мV) даже в отсутствие повреждения, демонстрируя, что активация механочувствительных каналов достаточна для вызова электрической возбудимости эпителия. Эти результаты показывают, что эпителии, ранее считавшиеся лишенными динамики, подобной потенциалам действия, обладают собственной биоэлектрической возбудимостью, управляемой механическим стрессом, что ставит под вопрос классическое различие, согласно которому электрическая сигнализация присуща лишь специализированным тканям (нейронам и мышцам), и предполагает наличие сигнального механизма для координации коллективных клеточных ответов на тканевом масштабе.