Rumfart kan indeholde nøglen til hjertereparation
Astronauter lever i et praktisk taget vægtløst miljø, videnskabeligt kendt som mikrogravitation. Virkningerne af mikrogravitation på menneskekroppen er forskellige og fascinerende - nogle af dem er skadelige, andre forløser. Ny forskning finder et terapeutisk formål med virkningen af mikrogravitation på menneskelige stamceller.
Fra hjernen, der skifter opad til muskler, der krymper, vener, der hæver, og astronauternes ansigter bliver oppustede, er virkningen af mikrogravitation på menneskekroppen mildt sagt fascinerende.
Men hvordan påvirker vægtløse forhold hjertet? Fordi dette vitale organ ikke behøver at pumpe så meget blod gennem kroppen, som det ville være under tyngdekraften, er blodkarrene over tid tilbøjelige til at blive mindre elastiske og tykkere, hvilket øger risikoen for hjertesygdomme.
Som et kontrapunkt for disse negative konsekvenser afdækker forskere imidlertid mere og mere potentielt terapeutiske virkninger af rumfart på det menneskelige hjerte.
For eksempel har undersøgelser vist, at mikrogravitation simuleret i laboratoriet påvirker stamcellernes hjerteceller forskelligt afhængigt af deres alder. Forfaderceller er "tidlige efterkommere af stamceller, der kan differentiere sig og danne en eller flere slags celler."
Andre undersøgelser af embryonale museceller har vist, at simulering af rumfart påvirker stamcellernes stamhed og differentiering og hjælper dem med at differentiere hurtigere i hjertemuskelceller.
Så forskere fra Loma Linda University i Loma Linda, CA, undrede sig over, om stamceller, der blev ændret, kunne bruges til hjertereparation.
For at besvare dette spørgsmål simulerede Jonathan Baio og kolleger de molekylære ændringer, der ville ske under mikrogravitation og udforskede deres implikationer for at øge det terapeutiske potentiale i kardiovaskulære stamceller.
Forskerne offentliggjorde deres fund i et særligt nummer af tidsskriftet Stamceller og udvikling.
Mikrogravitation ændrer calciumsignalering
Baio og team simulerede mikrogravitation i 6-7 dage på NASAs internationale rumstation og dyrkede neonatale hjertefaderceller i 12 dage i det nationale laboratorium ombord på rumstationen.
Forskerne ledte efter ændringer i genekspression og fandt ud af, at mikrogravitationsmiljøet "inducerede ekspression af gener, der typisk er forbundet med en tidligere tilstand af kardiovaskulær udvikling."
Efter 6-7 dage fandt forskerne ændringer i calciumsignalveje, som de siger kunne bruges til at forbedre stamcellebaserede terapier til hjertereparation.
Efter 30 dage blev en calciumafhængig proteinkinase eller et enzym kaldet C alpha aktiveret. For yderligere at "undersøge virkningen af calciuminduktion i neonatale [hjertefaderceller]" aktiverede forskerne proteinkinasen på Jorden ved at øge calciumsignalering.
De bemærkede ændringer fik forskerne til at konkludere, at "manipulering af calciumsignalering på Jorden [præsenterer] en ny terapeutisk mulighed for cellebaseret hjerte-reparation."
Hvad resultaterne betyder for hjertereparation
Som forfatterne bemærker, er der allerede tidlige fase kliniske forsøg, der bruger hjertestamceller til behandling af patienter med iskæmisk kardiomyopati eller for at hjælpe folk med at komme sig efter et hjerteanfald.
Mens resultaterne af disse forsøg er lovende, mislykkes celleindtrængning undertiden, og forskere diskuterer stadig, hvilken type celle der er bedst til transplantationen.
"Derfor kan anvendelsen af fund fra [mikrogravitation] -eksperimenter til jordbaserede eksperimenter hjælpe med at overvinde manglerne ved de nuværende kliniske forsøg, der involverer brugen af [hjertefaderceller] til hjertereparation," skriver forfatterne.
Baio og kolleger konkluderer:
“[M] anipulering af det normale tyngdekraftsmiljø for tidlige [hjertefaderceller] kan fremhæve vigtige mekanismer, hvormed tidlige hjertefader udvikles eller udvides. Sådan indsigt kan anvendes til yderligere at forstå kardiovaskulær udvikling og forbedre resultaterne af stamcellebaserede regenerative terapier. ”
Graham C. Parker, Ph.D. - der er tilknyttet Wayne State University School of Medicine i Detroit, MI, og er chefredaktør for tidsskriftet Stamcelle og udvikling - kommenterer også resultaterne.
Han siger, "Dette papir giver et vigtigt bevis på koncept til kombination af rum- og jordbaseret eksperimentelt design og informerer hjerteterapeutisk udvikling både til rumfart og her på jorden."
