圖片來源：Unsplash
撰文｜艾莉森·帕歇爾（Allison Parshall）
翻譯｜巢栩嘉
神經元之間會透過電訊號相互交流。如果你能聽到這些電脈衝，它們或許很像整個神經系統在快速且喋喋不休地對話。心肌細胞也會有類似行為，它們會發出“嘿-嗬”般的電訊號以保持心臟跳動。
皮膚和其他的上皮細胞會形成一道屏障，保護身體內部免受外界的侵害。人們曾認為它們是安靜的，不會透過類似的電訊號交流。因此，當研究人員發現皮膚細胞在受傷後會以類似神經元放電的形式發出緩慢的電脈衝時，他們感到十分震驚。
“上皮細胞發出的訊號就像是在尖叫：‘我們受傷了，我們需要修復，快過來幫忙！’”研究的主要作者、美國馬薩諸塞大學阿默斯特分校（University of Massachusetts Amherst）的工程師柳順敏（Sun-Min Yu，音譯）解釋道。這項成果已發表在《美國科學院院刊》（PNAS）上。這種訊號可能是在召喚其他細胞協助修復損傷部位。
美國耶魯大學醫學院上皮細胞研究員埃倫·福克斯曼（Ellen Foxman，並未參與這項研究）指出，上皮細胞不僅構建了皮膚表層，還覆蓋在腸道、氣管等幾乎所有“與外界相通的”器官表面。受傷後，這些細胞一般會透過化學訊號與鄰近細胞進行交流，讓它們協調修復傷口。不過，柳順敏認為“應該存在一條更為快速的訊號傳遞通路”。她將人類皮膚上皮細胞和犬類的腎臟細胞培養在裝有電極陣列的培養皿中。當她用雷射損傷這些細胞後，在傷口附近檢測到了一些電訊號“噪聲”。
柳順敏描述道：“這些訊號非常明顯且很活躍，”特別像是一個神經元自發產生的電脈衝。這些電脈衝比化學信使更快，但比神經訊號慢得多，不過它們會持續數秒而不是數毫秒，並能波及至少十幾個上皮細胞。雖然尚不明確這些電脈衝的形成機制，但他們發現這些細胞只有存在鈣離子時才能放電。相比之下，神經元會依賴鈣、鈉、鉀等帶電離子，透過控制這些離子在細胞膜內外的濃度來產生特徵性的電壓尖峰。
福克斯曼認為，這些新發現“揭示了上皮細胞之間或許存在更長程的交流機制。”弄清這些細胞對損傷的確切反應，或許能解釋為何修復過程有時會出錯。在受傷時，傷口有時會癒合得很完美，有時卻會留疤。但如果內臟器官的上皮存在瘢痕，很可能導致慢性病變。她補充道：“這正是令人興奮之處，發現任何一條新通路都可能催生出一種新療法。”
美國紐約大學的腸道上皮細胞研究員薩拉·納賈爾（Sarah Najjar）指出，當前還並不確定這種訊號在活體中的作用，以及接收的細胞會如何響應。“這種電活動會引發怎樣的下游效應？會影響神經元嗎？”柳順敏計劃下一步研究這兩種細胞如何互動，“我想知道適應低頻訊號的上皮細胞會如何解讀神經元發出的高頻訊號，或者反之。這完全是出於好奇心。”
本文節選自《環球科學》雜誌2025年7月刊
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