Вам знакомо ощущение, которое можно испытать, находясь рядом со взлетающим самолетом или с колонками на концерте? Звук настолько сильный, что вы чувствуете его всем своим существом. Когда это происходит, звук воспринимают не только мозг и уши, но и ваши клетки.
Технически говоря, звук — это простое явление, состоящее из механических волн сжатия, передающихся через вещество, которое существует повсеместно в неравновесном материальном мире. Звук также является жизненно важным источником информации об окружающей среде для живых существ, а его способность вызывать физиологические реакции на клеточном уровне только начинает изучаться.
Группа ученых из Университета Киото вдохновилась исследованиями в области механобиологии и телесного звука — звуковой среды в тканях организма – и доказала, что акустическое давление может быть достаточным для того, чтобы вызывать клеточные реакции. Работа опубликована в журнале Communications Biology.
«Чтобы изучить влияние звука на клеточную активность, мы разработали систему, позволяющую погружать культивируемые клетки в акустические волны», — говорит автор работы Масахиро Кумета. Сначала команда прикрепила вибропреобразователь к полке. Затем с помощью цифрового аудиоплеера, подключенного к усилителю, ученые послали звуковые сигналы через преобразователь на мембрану, прикрепленную к чашке с клеточной культурой. Это позволило воздействовать на культивируемые клетки акустическим давлением в диапазоне физиологического звука.
После этого эксперимента исследователи проанализировали влияние звука на клетки с помощью РНК-секвенирования, микроскопии и других методов. Результаты показали, что клетки реагируют на акустическую стимуляцию в слышимом диапазоне.
В частности, команда заметила значительный эффект звука в подавлении дифференцировки адипоцитов — процесса, в ходе которого преадипоциты превращаются в жировые клетки, что открывает возможность использования акустики для контроля состояния клеток и тканей. «Поскольку звук нематериален, акустическая стимуляция — это неинвазивный, безопасный и мгновенный инструмент, который принесет пользу медицине и здравоохранению», — говорит Кумета.
Исследовательская группа также выявила около 190 генов, чувствительных к звуку, отметила влияние звука на контроль адгезионной активности клеток и проследила за субклеточным механизмом, через который передаются звуковые сигналы.
Помимо убедительных доказательств восприятия звука на клеточном уровне, это исследование также ставит под сомнение традиционную концепцию восприятия звука живыми существами, согласно которой оно опосредовано рецептивными органами, такими как мозг. Оказывается, наши клетки тоже реагируют на звуки.
[Фото: KyotoU / Kumeta lab]
