Космическото пътуване може да съдържа ключа за сърдечния ремонт
Астронавтите живеят в практически безтегловна среда, научно известна като микрогравитация. Ефектите от микрогравитацията върху човешкото тяло са разнообразни и очарователни - някои от тях увреждат, други изкупуват. Ново изследване открива терапевтична цел за въздействието на микрогравитацията върху човешките стволови клетки.
От преместването на мозъка нагоре до свиването на мускулите, подуването на вените и подпухналите лица на астронавтите, ефектите на микрогравитацията върху човешкото тяло са най-малкото очарователни.
Но как влияят безтегловните състояния на сърцето? Тъй като този жизненоважен орган няма нужда да изпомпва толкова много кръв в тялото, колкото би бил при гравитацията, с течение на времето кръвоносните съдове са склонни да стават по-малко еластични и по-дебели, което увеличава риска от сърдечни заболявания.
Като контрапункт на тези негативни последици обаче учените разкриват все повече и повече потенциално терапевтични ефекти от космическите полети върху човешкото сърце.
Например, проучвания показват, че микрогравитацията, симулирана в лабораторията, влияе по различен начин на предшествениците на сърдечните клетки в зависимост от възрастта им. Прогениторните клетки са „ранни потомци на стволови клетки, които могат да се диференцират, за да образуват един или повече видове клетки“.
Други проучвания върху ембрионални миши клетки показват, че симулирането на космически полети влияе върху стволовината и диференциацията на стволовите клетки, като им помага да се диференцират по-бързо в сърдечни мускулни клетки.
И така, изследователи от университета Лома Линда в Лома Линда, Калифорния, се чудеха дали така модифицираните стволови клетки могат да се използват за сърдечно възстановяване.
За да отговорят на този въпрос, Джонатан Байо и колеги симулират молекулярните промени, които ще се случат при микрогравитация, и изследват техните последици за повишаване на терапевтичния потенциал на сърдечно-съдовите клетки-предшественици.
Изследователите публикуваха своите открития в специален брой на списанието Стволови клетки и развитие.
Микрогравитацията променя калциевата сигнализация
Байо и екипът симулираха микрогравитация за 6-7 дни на Международната космическа станция на НАСА и култивираха неонатални сърдечни клетки-предшественици в продължение на 12 дни в Националната лаборатория на борда на космическата станция.
Учените търсят промени в генната експресия и установяват, че микрогравитационната среда „индуцира експресията на гени, които обикновено са свързани с по-ранно състояние на сърдечно-съдовото развитие“.
След 6-7 дни учените откриват промени в сигналните пътища на калция, които според тях могат да бъдат използвани за подобряване на терапиите на базата на стволови клетки за сърдечно възстановяване.
След 30 дни се активира калциево-зависима протеинкиназа или ензим, наречен С алфа. За по-нататъшно „изследване на ефекта от индуцирането на калций в новородените [сърдечни клетки-предшественици]“, изследователите активираха протеинкиназата на Земята чрез увеличаване на калциевата сигнализация.
Отбелязаните промени накараха изследователите да стигнат до заключението, че „манипулирането на калциевата сигнализация на Земята [представлява] нова терапевтична възможност за сърдечно възстановяване на базата на клетки“.
Какво означават констатациите за сърдечно възстановяване
Както отбелязват авторите, вече има клинични проучвания в ранна фаза, които използват сърдечни стволови клетки за лечение на пациенти с исхемична кардиомиопатия или за подпомагане на хората да се възстановят от инфаркт.
Въпреки че резултатите от тези проучвания са обещаващи, понякога присаждането на клетки се проваля и учените все още обсъждат кой тип клетки е най-подходящ за трансплантацията.
„Следователно прилагането на открития от експерименти с [микрогравитация] към експерименти, базирани на Земята, може да помогне за преодоляване на недостатъците на настоящите клинични изпитвания, включващи използването на [сърдечни клетки-предшественици] за сърдечно възстановяване“, пишат авторите.
Байо и колегите заключават:
„[M] анипулиране на нормалната гравитационна среда на ранните [сърдечни клетки-предшественици] може да подчертае важни механизми, чрез които ранните сърдечни предшественици се развиват или разширяват. Такива прозрения могат да бъдат приложени за по-нататъшно разбиране на сърдечно-съдовото развитие и подобряване на резултатите от регенеративни терапии, базирани на стволови клетки. "
Греъм К. Паркър, д-р. - който е свързан с Училището по медицина на държавния университет Уейн в Детройт, Мичиган и е главен редактор на списанието Стволови клетки и развитие - също коментира констатациите.
Той казва: „Този документ предоставя важно доказателство за концепцията за комбиниране на космически и наземен експериментален дизайн и информира сърдечно терапевтично развитие както за космически полети, така и тук на Земята.“
