Podróże kosmiczne mogą być kluczem do naprawy serca
Astronauci żyją w praktycznie nieważkim środowisku, naukowo znanym jako mikrograwitacja. Wpływ mikrograwitacji na organizm ludzki jest różnorodny i fascynujący - niektóre z nich są szkodliwe, inne zbawienne. Nowe badania wskazują na terapeutyczny cel wpływu mikrograwitacji na ludzkie komórki macierzyste.
Od mózgu przesuwającego się w górę do kurczenia się mięśni, obrzęku żył i opuchlizny twarzy astronautów - wpływ mikrograwitacji na ludzkie ciało jest co najmniej fascynujący.
Ale jak stan nieważkości wpływa na serce? Ponieważ ten ważny organ nie musi pompować tak dużej ilości krwi w całym ciele, jak pod wpływem grawitacji, z czasem naczynia krwionośne stają się mniej elastyczne i grubsze, co zwiększa ryzyko chorób serca.
Jednak jako przeciwwagę dla tych negatywnych konsekwencji naukowcy odkrywają coraz bardziej potencjalnie terapeutyczny wpływ lotów kosmicznych na ludzkie serce.
Na przykład badania wykazały, że mikrograwitacja symulowana w laboratorium wpływa na komórki progenitorowe serca w różny sposób w zależności od ich wieku. Komórki progenitorowe są „wczesnymi potomkami komórek macierzystych, które mogą różnicować się, tworząc jeden lub więcej rodzajów komórek”.
Inne badania nad embrionalnymi komórkami myszy wykazały, że symulacja lotu kosmicznego wpływa na macierzystość i różnicowanie komórek macierzystych, pomagając im szybciej różnicować się w komórki mięśnia sercowego.
Dlatego naukowcy z Loma Linda University w Loma Linda w Kalifornii zastanawiali się, czy zmodyfikowane w ten sposób komórki macierzyste można wykorzystać do naprawy serca.
Aby odpowiedzieć na to pytanie, Jonathan Baio i współpracownicy przeprowadzili symulację zmian molekularnych, które miałyby nastąpić w warunkach mikrograwitacji, i zbadali ich implikacje dla zwiększenia terapeutycznego potencjału komórek progenitorowych układu sercowo-naczyniowego.
Naukowcy opublikowali swoje odkrycia w specjalnym wydaniu czasopisma Komórki macierzyste i rozwój.
Mikrograwitacja zmienia sygnalizację wapniową
Baio i zespół przeprowadzili symulację mikrograwitacji przez 6-7 dni na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej NASA i hodowali noworodkowe komórki progenitorowe serca przez 12 dni w National Laboratory na pokładzie stacji kosmicznej.
Naukowcy poszukiwali zmian w ekspresji genów i odkryli, że środowisko mikrograwitacji „indukuje ekspresję genów, które są zwykle związane z wcześniejszym stanem rozwoju układu sercowo-naczyniowego”.
Po 6–7 dniach naukowcy odkryli zmiany w szlakach sygnałowych wapnia, które, jak twierdzą, mogą zostać wykorzystane do ulepszenia terapii opartych na komórkach macierzystych do naprawy serca.
Po 30 dniach aktywowano zależną od wapnia kinazę białkową lub enzym zwany C alfa. Aby dalej „badać wpływ indukcji wapnia u noworodków [komórek progenitorowych serca]”, naukowcy aktywowali kinazę białkową na Ziemi poprzez zwiększenie sygnalizacji wapniowej.
Zaobserwowane zmiany doprowadziły naukowców do wniosku, że „manipulowanie sygnalizacją wapniową na Ziemi [przedstawia] nową terapeutyczną możliwość naprawy serca opartej na komórkach”.
Co te wyniki oznaczają dla naprawy serca
Jak zauważają autorzy, istnieją już wczesne badania kliniczne, w których wykorzystuje się komórki macierzyste serca do leczenia pacjentów z kardiomiopatią niedokrwienną lub do pomocy ludziom w wyzdrowieniu po zawale serca.
Chociaż wyniki tych prób są obiecujące, czasami przeszczepianie komórek kończy się niepowodzeniem, a naukowcy wciąż debatują, jaki typ komórki jest najlepszy do przeszczepu.
„Dlatego zastosowanie wyników eksperymentów [mikrograwitacji] do eksperymentów na Ziemi może pomóc w przezwyciężeniu niedociągnięć obecnych badań klinicznych, w których wykorzystuje się [komórki progenitorowe serca] do naprawy serca” - piszą autorzy.
Baio i współpracownicy podsumowują:
„[M] anipulacja normalnego środowiska grawitacyjnego wczesnych [komórek progenitorowych serca] może uwydatnić ważne mechanizmy, dzięki którym wczesne komórki progenitorowe serca rozwijają się lub rozszerzają. Takie spostrzeżenia mogą zostać wykorzystane do dalszego zrozumienia rozwoju układu sercowo-naczyniowego i poprawy wyników terapii regeneracyjnych opartych na komórkach macierzystych ”.
Dr Graham C. Parker - który jest powiązany z Wayne State University School of Medicine w Detroit w stanie Michigan i jest redaktorem naczelnym czasopisma Komórka macierzysta i rozwój - komentuje również ustalenia.
Mówi: „Ten artykuł stanowi ważny dowód słuszności koncepcji połączenia projektu eksperymentalnego w przestrzeni kosmicznej i naziemnej oraz dostarcza informacji na temat rozwoju kardioterapii zarówno w przypadku lotów kosmicznych, jak i tu na Ziemi”.
