科學家首次捕捉到皮膚細胞的「無聲尖叫」

多年來，科學界普遍認為，只有神經細胞和心臟細胞依賴電脈衝進行溝通，而上皮細胞——這些構成皮膚、器官和體腔內壁的細胞——則被視為被動的屏障，主要功能是吸收和分泌物質。然而，麻省大學阿默斯特分校的研究人員打破了這一傳統觀念，他們首次證實，上皮細胞實際上也能透過緩慢的電訊號進行溝通。

這項研究由高分子科學與工程學教授史蒂夫·葛蘭尼克（Steve Granick）和博士後研究員孫敏瑜（Sun-Min Yu）主導，並於近期發表在《美國國家科學院院刊》上。他們的發現為可穿戴生物電感測器、傷口癒合以及其他生物醫學應用的發展鋪平了道路。

葛蘭尼克表示：「上皮細胞展現了我們從未想過的功能。當它們受損時，會向周圍的細胞發出『尖叫』，這種訊號緩慢而持久，甚至能傳遞到驚人的距離。這就像神經的脈衝，但速度慢了1000倍。」研究團隊結合高分子科學與生物學的好奇心驅動方法，揭示了這種隱藏的細胞訊號機制。

葛蘭尼克和孫敏瑜使用了一塊塗有上皮細胞的晶片，上面精確放置了60個電極，以「竊聽」細胞的活動。孫敏瑜作為細胞培養專家，在晶片上培養了一層人類上皮細胞，並檢測到微小的電位變化。他們利用精確的雷射對單個細胞進行刺激，觀察到訊號向外擴散的過程。孫敏瑜解釋：「我們追蹤了細胞如何協調它們的反應，這就像一場慢動作的興奮對話。」

與神經細胞快速的「神經傳遞物質」爆發不同，上皮細胞依賴於離子流動——尤其是鈣離子——產生的訊號雖然比神經細胞慢得多，但電壓卻相似。這些訊號可以持續很長時間：葛蘭尼克和孫敏瑜觀察到，細胞之間的「對話」持續了超過五小時，且傳遞距離幾乎是細胞自身長度的40倍。

儘管研究證實鈣離子是上皮細胞「對話」的必要條件，但其他可能的參與因素仍有待測試。葛蘭尼克指出：「這項新發現的立即應用尚不明確，但其潛在影響非常廣泛。」孫敏瑜補充：「理解這些受損細胞之間的『尖叫』，為我們開啟了未知的大門。」

參考文獻：Sun-Min Yu and Steve Granick, Electric spiking activity in epithelial cells, Proceedings of the National Academy of Sciences, 17 March 2025. DOI: 10.1073/pnas.2427123122