Ученые подвергали выращенные в лаборатории клетки воздействию звуковых волн через специальный датчик, подключенный к аудиоплееру и усилителю. Результаты показали, что звук подавляет дифференцировку адипоцитов. Также команда выявила около 190 генов, активность которых изменяется под влиянием акустических колебаний, и изучила механизмы передачи звуковых сигналов внутри клеток. Работа открывает новые возможности для использования звуковой стимуляции в медицине. Результаты исследования опубликованы в журнале Communications Biology.
Звук — это волны, которые распространяются в воздухе, воде или других средах, как рябь на воде. Для живых организмов он служит важным источником информации: помогает животным находить добычу, избегать хищников или общаться — например, птицы поют, а дельфины издают щелчки для эхолокации. Человек может воспринимать звук ушами, в которых волны превращаются в электрические сигналы и передаются в мозг. В медицине звук уже используют для лечения: ультразвук помогает в диагностике (УЗИ), разрушает камни в почках или стимулирует заживление тканей.
Исследователи разработали уникальную установку, чтобы изучить, как звук влияет на клетки. Они закрепили перевернутый датчик вибраций на полке, подключили его к аудиоплееру и усилителю. Затем исследователи передавали звуковые сигналы интенсивностью 100 Па в слышимом человеком диапазоне частот — 440 Гц, 14 кГц и белый шум — на диафрагму, прикрепленную к чашке с культурами клеток (мышиных фибробластов).
Для анализа реакций клеток ученые использовали методы РНК-секвенирования, микроскопии и другие лабораторные подходы. Оказалось, что звук значительно подавлял дифференцировку адипоцитов — процесс их превращения в жировые клетки.
После 2 и 24 часов воздействия звука ученые выявили по 42 и 145 генов соответственно с измененным уровнем экспрессии и отметили влияние звуковых волн на способность клеток прикрепляться к поверхности. Исследователи заметили, что звук может изменять работу клеток не только на уровне генов, но и на уровне передачи сигнала внутри клетки.
Ранее эти же ученые помещали клетки в инкубатор с динамиком и подвергали воздействию разных звуковых частот. После нескольких часов проигрывания звуков команда анализировала экспрессию генов. Выяснилось, что некоторые чувствительные к физическим воздействиям гены подавляются на 40% уже через один-два часа, а эффект сохраняется не менее четырех часов. Ответ клеток зависел от формы звуковой волны и уровня громкости: волны в виде синусоиды вызывали более выраженное подавление, чем квадратные или треугольные, а реакция разных генов и типов клеток отличалась.
«Акустическая стимуляция — это инструмент, который является неинвазивным, безопасным и немедленным и, вероятно, принесет пользу медицине и здравоохранению», — рассказывает Масахиро Кумета из Киотского университета.
Автор: Оксана Гриценко.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
