- Quá trình các tế bào mô biểu mô loại bỏ tế bào bất thường thông qua tín hiệu điện đã được làm sáng tỏ
- Sự thay đổi điện thế màng đóng vai trò là điểm khởi đầu của quá trình đùn tế bào (extrusion), giúp nhận diện các tế bào yếu hoặc thiếu năng lượng
- Các tế bào khỏe mạnh khôi phục sự mất cân bằng điện thế, nhưng tế bào bị tổn thương không thể duy trì điều này nên co lại rồi bị đẩy ra khỏi mô
- Dòng điện sinh học này đóng vai trò then chốt trong duy trì sức khỏe của mô và điều hòa tăng trưởng
- Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh rằng điện sinh học là cơ chế nền tảng của trao đổi thông tin trong toàn bộ mô sống ngoài hệ thần kinh
Điện sinh học và giao tiếp giữa các tế bào
- Nghiên cứu gần đây xác nhận rằng mô biểu mô sử dụng tín hiệu điện để loại bỏ các tế bào bất thường
- Quá trình này quan trọng đối với việc duy trì sức khỏe của mô và ngăn ngừa các bệnh như ung thư hoặc hen suyễn
- Dòng điện đóng vai trò như một cơ chế ‘kiểm tra sức khỏe’ của tế bào
- Mật độ tế bào càng cao, dòng điện qua màng tế bào càng tăng, và các tế bào yếu không duy trì được điện thế
- Khi đó, nước trong tế bào thoát ra, tế bào co lại rồi sau đó bị loại bỏ khỏi mô
- Nhà nghiên cứu GuangJun Zhang đánh giá phát hiện này là một ví dụ cho thấy tín hiệu điện sinh học giữ vai trò cốt lõi trong việc ra quyết định ở cấp độ tế bào
Nguyên lý cơ bản của điện sinh học
- Mọi tế bào đều tiêu tốn năng lượng để duy trì điện thế màng (membrane potential)
- Đây là hiệu điện thế sinh ra từ chênh lệch nồng độ ion ở hai phía màng tế bào, một dạng lưu trữ năng lượng điện
- Thông qua kênh ion và bơm, tế bào điều chỉnh sự di chuyển điện tích và từ đó tạo ra tín hiệu điện
- Tế bào thần kinh sử dụng điện thế này để gây ra sự phóng thích chất dẫn truyền thần kinh và các xung điện thế nhằm truyền thông tin
- Co cơ và nhịp tim cũng được khởi phát bởi các tín hiệu điện như vậy
Cơ chế đùn tế bào bằng điện ở tế bào biểu mô
- Mô biểu mô sử dụng khoảng 25% năng lượng để duy trì điện thế màng
- Nhóm nghiên cứu của Jody Rosenblatt đã quan sát thấy hiện tượng một số tế bào co lại rồi bị đẩy ra khỏi mô khi tế bào trở nên quá đông đúc
- Sự thay đổi điện thế là điểm khởi đầu của quá trình đùn, và kênh kali phụ thuộc điện thế giữ vai trò then chốt
- Tế bào khỏe mạnh vận hành các bơm để phục hồi điện thế, nhưng tế bào bị tổn thương không thể duy trì điều này nên co lại rồi bị thải ra ngoài
- Sự chèn ép giữa các tế bào gây ra thay đổi điện thế, từ đó nhận diện ‘mắt xích yếu’ giữa các tế bào
Tính phổ quát tiến hóa của điện sinh học
- Theo nghiên cứu của Gürol Süel, các quần thể vi khuẩn (biofilm) cũng điều phối hợp tác và phân bổ tài nguyên bằng tín hiệu điện
- Sự thay đổi điện thế phản ánh ngay trạng thái của tế bào và hoạt động như một phương tiện tích hợp thông tin nhanh chóng
- Điện sinh học được xác nhận là một cơ chế điều phối xuất hiện lặp đi lặp lại trong suốt quá trình tiến hóa
- Nó được sử dụng phổ biến ở nhiều dạng sống khác nhau như tế bào thần kinh, tế bào biểu mô và phản ứng xúc giác của thực vật
- Nghiên cứu của Zhang, Levin và Barriga cho thấy tín hiệu điện cũng tham gia vào định hướng tăng trưởng trong phát sinh học và quá trình hình thành hình thái
Khả năng mở rộng của nghiên cứu điện sinh học
- Tế bào ung thư có điện thế màng khác với tế bào bình thường, và sự thất bại trong điều phối điện có thể liên quan đến sự hình thành khối u
- Điện sinh học là nền tảng của mọi hệ thống năng lượng tế bào như tổng hợp ATP
- Một số giả thuyết về nguồn gốc sự sống thời kỳ đầu cho rằng dòng điện ở các miệng phun thủy nhiệt dưới biển sâu là điểm khởi đầu của sự sống
- Các nhà nghiên cứu cho biết ngay cả một nửa về điện sinh học vẫn chưa được làm sáng tỏ, và lĩnh vực này được chú ý như một hướng khám phá quan trọng của khoa học sự sống trong tương lai
Chưa có bình luận nào.