Romfart kan inneholde nøkkelen til hjertereparasjon
Astronauter lever i et praktisk talt vektløst miljø, vitenskapelig kjent som mikrogravitasjon. Effektene av mikrogravitasjon på menneskekroppen er forskjellige og fascinerende - noen av dem er skadelige, andre forløsende. Ny forskning finner et terapeutisk formål for virkningen av mikrogravitasjon på menneskelige stamceller.
Fra hjernen som skifter oppover til muskler som krymper, vener som heves og astronautenes ansikter blir oppsvulmede, er effekten av mikrogravitasjon på menneskekroppen mildt sagt fascinerende.
Men hvordan påvirker vektløse forhold hjertet? Fordi dette vitale organet ikke trenger å pumpe så mye blod gjennom kroppen som det ville gjort under tyngdekraften, har blodkarene en tendens til å bli mindre elastiske og tykkere, noe som øker risikoen for hjertesykdom.
Som et motpunkt til disse negative konsekvensene avdekker forskere imidlertid mer og mer potensielt terapeutiske effekter av romfart på menneskets hjerte.
For eksempel har studier vist at mikrogravitasjon simulert i laboratoriet påvirker stamceller hjerteceller forskjellig avhengig av alder. Forfedre celler er "tidlige etterkommere av stamceller som kan skille seg ut til å danne en eller flere typer celler."
Andre studier på embryonale museceller har vist at simulering av romfart påvirker stamcellene og differensieringen av stamceller, og hjelper dem med å differensiere raskere i hjertemuskelceller.
Så, forskere fra Loma Linda University i Loma Linda, CA, lurte på om stamceller som ble modifisert, kunne brukes til hjertereparasjon.
For å svare på dette spørsmålet simulerte Jonathan Baio og kollegaer de molekylære endringene som ville skje under mikrogravitasjon og utforsket deres implikasjoner for å øke det terapeutiske potensialet til kardiovaskulære stamceller.
Forskerne publiserte sine funn i et spesialnummer av tidsskriftet Stamceller og utvikling.
Mikrogravity endrer kalsiumsignalering
Baio og team simulerte mikrogravitasjon i 6-7 dager på NASAs internasjonale romstasjon og dyrket nyfødte hjertefaderceller i 12 dager i National Laboratory ombord på romstasjonen.
Forskerne så etter endringer i genuttrykk og fant at miljøet for mikrogravitasjon "induserte uttrykk for gener som vanligvis er assosiert med en tidligere tilstand av kardiovaskulær utvikling."
Etter 6-7 dager fant forskerne endringer i kalsiumsignaleringsveiene som de kan bruke til å forbedre stamcellebaserte terapier for hjertereparasjon.
Etter 30 dager ble en kalsiumavhengig proteinkinase, eller enzym, kalt C alpha aktivert. For å ytterligere "utforske effekten av kalsiuminduksjon i nyfødte [hjertefaderceller]" aktiverte forskerne proteinkinasen på jorden ved å øke kalsiumsignalering.
De endringene som ble nevnt fikk forskerne til å konkludere med at "manipulering av kalsiumsignalering på jorden [presenterer] en ny terapeutisk mulighet for cellebasert hjertereparasjon."
Hva funnene betyr for hjertereparasjon
Som forfatterne bemerker, er det allerede kliniske studier i tidlig fase som bruker hjertestamceller til å behandle pasienter med iskemisk kardiomyopati eller for å hjelpe folk med å komme seg fra et hjerteinfarkt.
Mens resultatene av disse forsøkene er lovende, mislykkes celleinntrengning noen ganger, og forskere diskuterer fortsatt hvilken type celle som er best for transplantasjonen.
"Derfor kan anvendelsen av funn fra [mikrogravitasjon] -eksperimenter på jordbaserte eksperimenter bidra til å overvinne manglene ved nåværende kliniske studier som involverer bruk av [hjerteprofessorceller] for hjertereparasjon," skriver forfatterne.
Baio og kollegaer konkluderer:
“[M] å anipulere det normale tyngdekraftsmiljøet til tidlige [hjertefaderceller] kan markere viktige mekanismer som tidlige hjertefader utvikler eller utvider seg. Slik innsikt kan brukes for å forstå kardiovaskulær utvikling og forbedre resultatene av stamcellebaserte regenerative terapier. ”
Graham C. Parker, Ph.D. - som er tilknyttet Wayne State University School of Medicine i Detroit, MI, og er sjefredaktør for tidsskriftet Stamcelle og utvikling - kommenterer også funnene.
Han sier: "Denne artikkelen gir et viktig bevis på konseptet for å kombinere rom- og bakkebasert eksperimentell design og informerer om hjerteterapeutisk utvikling både for romfart og her på jorden."
