Odchudzanie dźwiękiem? Organizm mówi „tak”

Eksperymenty opisane w „Communications Biology” ujawniły ponad 100 genów, których aktywność zmieniała się pod wpływem fal akustycznych – co wskazuje na możliwe zastosowania medyczne.

Dotychczasowe szeroko zakrojone badania pokazały, że ultradźwięki – fale o częstotliwościach wyższych, niż człowiek jest w stanie usłyszeć – mogą wpływać na procesy biologiczne na różne sposoby. Nowe badania rozszerzają to na dźwięki słyszalne, które nie wymagają specjalistycznego sprzętu, by je wytworzyć.

Biolog Masahiro Kumeta z Uniwersytetu w Kioto wraz z zespołem poddali hodowane mysie komórki mięśniowe (prekursory tkanki mięśniowej) działaniu dźwięku: transmitowali bezpośrednio do naczyń hodowlanych ton niski (440 Hz, czyli A powyżej środkowego C), ton wysoki (14 kHz, bliski górnej granicy słyszalności człowieka) lub szum biały (zawierający wszystkie częstotliwości słyszalne) przez dwie lub 24 godziny.

Następnie zespół przeanalizował wpływ fal dźwiękowych na komórki myszy za pomocą sekwencjonowania RNA, które mierzy aktywność genów. Naukowcy odkryli, że po dwóch godzinach zmieniła się aktywność 42 genów, a po 24 godzinach – aż 145. Większość genów wykazywała zwiększoną aktywność, ale część została wyciszona. „To bardzo obszerne, rzetelne badanie” – komentuje Lidan You, inżynier z Queen’s University w Ontario, badająca, jak komórki kostne przekładają bodźce mechaniczne na sygnały biologiczne.

Wiele z zaangażowanych genów odgrywa rolę w kluczowych procesach, takich jak adhezja i migracja komórek, o których wiadomo, że reagują na siły mechaniczne. Badacze zauważyli, że dźwięk powiększał miejsca, w których komórki przyczepiają się do otaczających tkanek – najprawdopodobniej poprzez aktywację enzymu zwanego kinazą ognisk przylegania (focal adhesion kinase, FAK). Enzym ten wykrywa siły mechaniczne i pomaga kierować rozwojem tkanki. Fale dźwiękowe zdają się deformować cząsteczki tak, że łatwiej uaktywnia się przełącznik chemiczny aktywujący FAK, co z kolei wpływa na łańcuch dalszych zmian w aktywności genów.

Zespół odkrył także silną reakcję u prekursorów komórek tłuszczowych (preadipocytów): dźwięk hamował ich różnicowanie w dojrzałe komórki tłuszczowe, zmniejszając tym samym odkładanie tłuszczu o 13–15%.

Dźwięk słyszalny jest nieinwazyjny i prawdopodobnie bezpieczniejszy niż leki, mówi Kumeta. Choć nie da się go skupić tak precyzyjnie jak ultradźwięki, łatwo go wytworzyć i można w nim „kąpać” całe duże obszary ciała. Kumeta i jego współpracownicy już rozpoczęli badania nad tego rodzaju interwencjami u żywych myszy, by hamować rozwój tkanki tłuszczowej – a kolejnym etapem mogą być ludzie. „Sądzę, że uda się to osiągnąć w ciągu pięciu–dziesięciu lat” – dodaje badacz.

Inne potencjalne zastosowania obejmują wspieranie medycyny regeneracyjnej oraz walkę z rozwojem nowotworów. „Następnym krokiem może być badanie nie tylko ludzkich komórek, lecz także organoidów odwzorowujących choroby – mówi You – a potem przejście do badań klinicznych.”