EVERYTHING
За даними Phys, живі клітини функціонують у складній біологічній системі, де їхня внутрішня температура є результатом усієї роботи, яку вони виконують для підтримки життя. Дослідники з University of Tokyo виявили, що спонтанне теплоутворення в клітинах може змінюватися на 1–2 градуси Цельсія і відіграє ключову роль у таких процесах, як перетворення нервових стовбурових клітин на нейрони та реакція на тепловий шок. Ця реакція захищає стресовані клітини від пошкоджень. Спочатку було логічно припустити, що оскільки клітини є мішечками з переважно желеподібною рідиною, тепло, яке вони генерують, буде поводитися відповідно до загальноприйнятих законів фізики для всіх рідин. Однак попереднє дослідження 2012 року вже виявило значну розбіжність між «законами фізики» та «реальністю життя» у контексті зміни температури всередині клітини.
Механізм збереження тепла в біологічних системах
Команда дослідників використала ультрачутливий мікроскоп, відомий як високошвидкісний флуоресцентний іміджинг-мікроскоп, а також спеціально виготовлений термометр для детального відстеження змін температури в реальному часі. Вони нагріли частину клітини за допомогою інфрачервоного лазера і моніторили процес охолодження з мілісекундною точністю. Порівняння результатів, отриманих у живих клітинах, із тими, що були виміряні в артефіційно створених ліпосомах, показало кардинальну різницю. Тепло швидко розсіювалося з штучних мішечків, як і передбачалося класичною фізикою, але у живих клітинах воно тенденцію зберігатися.
Це уповільнене відведення тепла свідчить про існування високоспеціалізованих середовищ всередині клітин. Дослідники припускають, що специфічні біомолекули та їхня взаємодія створюють унікальні умови для управління тепловою енергією. Це знання може мати критичне значення для розробки нових терапевтичних підходів до захворювань, де зміна температури тіла відіграє центральну роль.
Значення відкриття для медицини
Здатність клітин зберігати тепло виходить за рамки чистої фізичної цікавості. Зміна внутрішньої температури може впливати на життєздатність і функціональність клітин, що є ключовим фактором у патологічних процесах. Наприклад, при запаленні або раку зміни температурного режиму можуть посилювати агресивну поведінку клітин. Розуміння того, як біомолекули контролюють тепловий баланс, відкриває нові можливості для цілеспрямованої медичної інтервенції.
Далі дослідники планують глибше вивчити роль конкретних білків та метаболічних шляхів у цьому процесі. Це може призвести до створення препаратів, які можуть нормалізувати тепловий режим клітин, що є важливим кроком у боротьбі з такими складними станами, як епілепсія чи хронічне запалення.