科学家首次发现人类上皮细胞会无声“尖叫”

美国研究人员首次发现，人体的上皮细胞能发出危险讯号示警，就像神经系统会发出讯号以引发适当的反应一样。但上皮细胞使用长而缓慢的“尖叫”，而不是神经元使用的那种快速沟通方式。

美国麻萨诸塞大学阿默斯特分校（University of Massachusetts Amherst）在3月17日发布的新闻稿中指出，人们长久以来一直认为，只有神经和心脏细胞使用电脉冲（electrical impulse）进行信息交流，而构成皮肤、器官和体腔内壁的上皮细胞是沉默的，主要充当保护屏障，可以吸收和分泌各种物质。

但该校研究人员的新研究证明，上皮细胞确实可以相互“交谈”，只不过这些讯号传递得很慢。这项发现颠覆了人们既有的认知。

该校高分子科学与工程教授格兰尼克（Steve Granick）说：“上皮细胞做了人们想不到的事情。当它们受伤时，它们会向邻居缓慢且持续地‘尖叫’，距离惊人，就像神经的脉冲，但速度慢了1,000倍。”

在这项研究中，格兰尼克与同事设计了一个系统来研究上皮细胞如何进行通讯。这个系统由一个晶片组成，连接到大约60个电极的阵列。

这个晶片上覆盖了实验室培养出的单层人类角质形成细胞（keratinocyte），这是构成表皮（皮肤外层）的主要上皮细胞。研究人员用雷射“刺痛”皮肤层，使用电极阵列监听随后的电子讯号变化。

该校博士研究员柳善敏（Sun-Min Yu，音译）解释说：“我们追踪了细胞如何协调它们的反应。这是一场缓慢且兴奋的对话。”

研究人员发现，由此产生的讯号以每秒约10毫米的速度传播，传播距离相当远，距离伤口部位可达数百微米。

与神经细胞分泌的神经传导物质不同，上皮细胞依赖离子流（尤其是钙离子流）来进行通讯，其产生的讯号比神经细胞中的讯号慢得多，但电压相似。这些讯号可以持续很长时间。研究人员观察到这些细胞在自身长度将近40倍的距离上“说话”长达5个小时。

虽然这项研究表明，钙离子对于上皮细胞的对话是必需的，但研究人员尚未测试还有什么其它因素可能促成这种对话。尽避这些新发现能否直接应用还有待观察，但其影响是巨大的。

格兰尼克说，从这项研究成果可以发展出穿戴式感应器、植入式设备和更快的伤口愈合方法。柳善敏说：“了解受伤细胞之间的尖叫声打开了我们不知道其已经存在的大门。”

上述研究成果于3月17日发表在《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）上。