Călătoria spațială poate deține cheia reparării cardiace
Astronauții trăiesc într-un mediu practic fără greutate, cunoscut științific sub numele de microgravitație. Efectele microgravitației asupra corpului uman sunt variate și fascinante - unele dintre ele dăunătoare, altele răscumpărătoare. Noile cercetări găsesc un scop terapeutic pentru impactul microgravitației asupra celulelor stem umane.
De la creierul care se deplasează în sus la mușchii care se micșorează, venele se umflă și fețele astronauților devin umflate, efectele microgravitației asupra corpului uman sunt fascinante, pentru a spune cel puțin.
Dar cum afectează inima condițiile fără greutate? Deoarece acest organ vital nu are nevoie să pompeze atât de mult sânge pe tot corpul cât ar face sub gravitație, în timp, vasele de sânge tind să devină mai puțin elastice și mai groase, ceea ce crește riscul bolilor de inimă.
Cu toate acestea, ca contrapunct la aceste consecințe negative, oamenii de știință descoperă din ce în ce mai multe efecte terapeutice potențiale ale zborurilor spațiale asupra inimii umane.
De exemplu, studiile au arătat că microgravitația simulată în laborator afectează celulele inimii progenitoare diferit în funcție de vârsta lor. Celulele progenitoare sunt „descendenții timpurii ai celulelor stem care se pot diferenția pentru a forma unul sau mai multe tipuri de celule”.
Alte studii asupra celulelor embrionare de șoarece au arătat că simularea zborului spațial afectează tulpina și diferențierea celulelor stem, ajutându-le să se diferențieze mai rapid în celulele musculare cardiace.
Astfel, cercetătorii de la Universitatea Loma Linda din Loma Linda, CA, s-au întrebat dacă celulele stem astfel modificate ar putea fi utilizate pentru repararea cardiacă.
Pentru a răspunde la această întrebare, Jonathan Baio și colegii săi au simulat modificările moleculare care s-ar întâmpla sub microgravitație și au explorat implicațiile acestora pentru creșterea potențialului terapeutic al celulelor progenitoare cardiovasculare.
Cercetătorii și-au publicat concluziile într-un număr special al revistei Celulele stem și dezvoltarea.
Microgravitatea modifică semnalizarea calciului
Baio și echipa au simulat microgravitația timp de 6-7 zile pe Stația Spațială Internațională a NASA și celulele progenitoare cardiace neonatale cultivate timp de 12 zile în Laboratorul Național de la bordul stației spațiale.
Oamenii de știință au căutat schimbări în expresia genelor și au descoperit că mediul de microgravitație „a indus expresia genelor care sunt de obicei asociate cu o stare anterioară de dezvoltare cardiovasculară”.
După 6-7 zile, oamenii de știință au descoperit modificări ale căilor de semnalizare a calciului care, spun ei, ar putea fi utilizate pentru a îmbunătăți terapiile pe bază de celule stem pentru repararea cardiacă.
După 30 de zile, a fost activată o protein kinază sau enzimă dependentă de calciu, numită C alfa. Pentru a „explora în continuare efectul inducției calciului în celulele progenitoare cardiace neonatale”, cercetătorii au activat protein kinaza pe Pământ prin creșterea semnalizării calciului.
Modificările observate i-au făcut pe cercetători să concluzioneze că „manipularea semnalizării calciului pe Pământ [prezintă] o nouă oportunitate terapeutică pentru repararea cardiacă pe bază de celule”.
Ce înseamnă constatările pentru repararea cardiacă
După cum remarcă autorii, există deja studii clinice în fază timpurie care utilizează celule stem cardiace pentru a trata pacienții cu cardiomiopatie ischemică sau pentru a ajuta oamenii să se recupereze după un atac de cord.
În timp ce rezultatele acestor studii sunt promițătoare, uneori greutatea celulară eșuează și oamenii de știință încă dezbat ce tip de celulă este cel mai bun pentru transplant.
„Prin urmare, aplicarea descoperirilor din experimentele [microgravitației] la experimentele bazate pe Pământ poate ajuta la depășirea neajunsurilor studiilor clinice actuale care implică utilizarea [celulelor progenitoare cardiace] pentru repararea cardiacă”, scriu autorii.
Baio și colegii săi concluzionează:
„[M] anipularea mediului gravitațional normal al [celulelor progenitoare cardiace] timpurii poate evidenția mecanisme importante prin care se dezvoltă sau se extind progenitorii cardiaci timpurii. Astfel de perspective pot fi aplicate pentru a înțelege în continuare dezvoltarea cardiovasculară și pentru a spori rezultatele terapiilor regenerative pe bază de celule stem. ”
Dr. Graham C. Parker - care este afiliat la Wayne State University School of Medicine din Detroit, MI și este redactor-șef al revistei Celule stem și dezvoltare - comentează, de asemenea, concluziile.
El spune, „Această lucrare oferă o dovadă importantă a conceptului pentru combinarea proiectării experimentale bazate pe spațiu și la sol și informează dezvoltarea terapeutică cardiacă atât pentru zborul spațial, cât și aici pe Pământ”.
