Život v napětí
Buňky ryb cítí elektrické pole. Jak to dělají?

Buňky z rybích šupin se orientují mezi elektrodami podobně, jako střelka kompasu v magnetickém poli. Mohlo by to mít potenciální význam v medicíně. Podle elektrického pole se orientují i buňky hojivých tkání.

Živé tkáně jsou nabité. Vnitřní prostor buněk odděluje od vnějšího prostředí tenká vrstva, které se říká plazmatická membrána. Ta je selektivně propustná jen pro některé ionty. Třeba záporně nabitých chlorných iontů je víc mimo buňku než uvnitř. Kladně nabité draselné ionty to mají naopak. Vzniká slabé elektrické napětí. Jeho velikost se většinou pohybuje mezi čtyřiceti a osmdesáti tisícinami voltu. Změny napětí využívají živé bytosti ke komunikaci na úrovni celého těla při vedení nervových vzruchů. Kupodivu se podle nich ale řídí pohyb jednotlivých buněk.

Popisuje to skupina vědců, vedená Alexem Mogilnerem z Kalifornské univerzity, v časopise Current Biology. Studovali pohyb buněk z rybích ploutví v elektrickém poli. Porovnávali chování celých buněk s neúplnými buněčnými fragmenty. Obojí se v elektrickém poli pohybovalo opačným směrem. Nešlo o výsledek elektrostatického přitahování. Přemísťovaly se vlastní silou.

Podle názoru vědců se uvnitř buňky navzájem přetahují dvě skupiny molekul, které působí proti sobě. Buňky se dají brát jako koule gelu uzavřeného v pružné membráně. Mohou se pohybovat jen přemisťováním své vnitřní hmoty a přidržováním se okolí (samozřejmě nepočítáme-li s buňkami vybavenými bičíky, panožkami nebo jinými speciálními pohybovými zařízeními).

Souboj molekul

Přemísťování buněčné hmoty zařizuje buněčná kostra - soustava velkých proteinových molekul, které buňku zevnitř vyztužují. Jednotlivé mohou měnit vzájemnou polohu pomocí proteinových strojů, kterým se říká molekulární motory. Vláken jsou dva hlavní typy, aktin a myosin. Možná si ještě vzpomenete, že jejich pohyb pohání vaše svaly. Podle Mogilnerova týmu se na straně buňky, která je blíž negativní elektrodě, tvoří větší koncentrace aktinu. Na straně bližší pozitivní elektrodě je víc struktur tvořených jak aktinem, tak myozinem.

Aktinová a aktino-myozinová polovina buňky spolu soupeří. V celé buňce vyhraje aktinová strana a začne se pohybovat směrem k záporně nabité elektrodě. V buněčném fragmentu vyhrává naopak struktura tvořená aktinem a myozinem. Proto se pohybuje směrem ke kladně nabité elektrodě.

Vnitřní elektroléčba

Výzkum orientace buněk v elektrickém poli není jen vědecká kuriozita. V poslední době totiž vychází najevo, že je důležitá při léčbě zranění. Ve zdravé tkáni existuje tok nabitých částic mezi jednotlivými jejími vrstvami. Pokud je porušená, vytvoří se zkrat, který způsobí změnu elektrického pole. Ta vede buňky hojivých tkání k místu zranění. Zhruba před šesti lety se jinému výzkumnému týmu podařilo identifikovat geny a proteiny, které se v celém procesu angažují. Ve skupině bylo i několik vědců ze současné Mogilnerovy skupiny.

Když vědci vyřadili z provozu gen pro enzym fosfatidylinositol 3-kinázu, buňky přestaly na elektrické pole reagovat. Po vyřazení dalšího genu jménem PTEN byla reakce naopak silnější. Výzkum je zatím pořád ještě v experimentální fázi. V budoucnu by ale mohl přinést zajímavé aplikace v medicíně.