Космічні подорожі можуть утримувати ключ до відновлення серця
Космонавти живуть у практично невагомому середовищі, науково відомому як мікрогравітація. Вплив мікрогравітації на людський організм різноманітний і захоплюючий - деякі з них завдають шкоди, інші викупляють. Нові дослідження виявляють терапевтичну мету впливу мікрогравітації на стовбурові клітини людини.
Починаючи з мозку, що рухається вгору, до скорочення м’язів, набрякання вен і набрякання обличчя космонавтів, вплив мікрогравітації на людський організм, м’яко кажучи, захоплює.
Але як невагомі умови впливають на серце? Оскільки цьому життєво важливому органу не потрібно перекачувати стільки крові, скільки було б під дією сили тяжіння, з часом кровоносні судини стають менш еластичними та товстішими, що підвищує ризик серцевих захворювань.
Однак, як протилежність цим негативним наслідкам, вчені виявляють все більше і більше потенційно терапевтичних наслідків космічних польотів на серце людини.
Наприклад, дослідження показали, що мікрогравітація, змодельована в лабораторії, по-різному впливає на клітини серця-попередника залежно від їх віку. Клітини-попередники - це «ранні нащадки стовбурових клітин, які можуть диференціюватися, утворюючи один або кілька видів клітин».
Інші дослідження на клітинах зародкових мишей показали, що імітація космічного польоту впливає на стовбуровість і диференціацію стовбурових клітин, допомагаючи їм швидше диференціюватися в клітини серцевого м’яза.
Отже, дослідники з університету Лома Лінда в Лома Лінда, штат Каліфорнія, замислювались, чи можна використовувати такі стовбурові клітини для відновлення серця.
Щоб відповісти на це питання, Джонатан Байо та його колеги змоделювали молекулярні зміни, що відбудуться в умовах мікрогравітації, та дослідили їх наслідки для посилення терапевтичного потенціалу серцево-судинних клітин-попередників.
Свої висновки дослідники опублікували у спеціальному випуску журналу Стовбурові клітини та розвиток.
Мікрогравітація змінює сигналізацію кальцію
Байо та команда моделювали мікрогравітацію протягом 6–7 днів на Міжнародній космічній станції НАСА та культивували серцеві клітини-попередники новонароджених протягом 12 днів у Національній лабораторії на борту космічної станції.
Вчені шукали зміни в експресії генів і виявили, що мікрогравітаційне середовище "викликало експресію генів, які, як правило, пов'язані з більш раннім станом розвитку серцево-судинної системи".
Через 6–7 днів вчені виявили зміни в сигнальних шляхах кальцію, які, за їхніми словами, можуть бути використані для вдосконалення терапії на основі стовбурових клітин для відновлення серця.
Через 30 днів була активована кальційзалежна протеїнкіназа або фермент, який називається С альфа. Для подальшого «вивчення ефекту індукції кальцію в новонароджених [серцевих клітинах-попередниках]» дослідники активували протеїнкіназу на Землі, посилюючи сигналізацію кальцію.
Зазначені зміни змусили дослідників зробити висновок, що "маніпулювання сигналізацією кальцію на Землі [представляє] нову терапевтичну можливість для відновлення серця на основі клітин".
Що знахідки означають для відновлення серця
Як зазначають автори, вже існують клінічні випробування на ранніх стадіях, які використовують стовбурові клітини серця для лікування пацієнтів з ішемічною кардіоміопатією або для допомоги людям у відновленні після інфаркту.
Хоча результати цих випробувань є багатообіцяючими, іноді прищеплення клітин не вдається, і вчені все ще обговорюють, який тип клітин найкращий для трансплантації.
"Тому застосування результатів експериментів з [мікрогравітацією] до експериментів на Землі може допомогти подолати недоліки сучасних клінічних випробувань, що включають використання [серцевих клітин-попередників] для репарації серця", - пишуть автори.
Байо та його колеги роблять висновок:
“[M], маніпулюючи нормальним гравітаційним середовищем ранніх [серцевих клітин-попередників], може виділити важливі механізми, за допомогою яких ранні серцеві попередники розвиваються або розширюються. Такі ідеї можуть бути застосовані для подальшого розуміння розвитку серцево-судинної системи та підвищення результатів регенеративної терапії на основі стовбурових клітин ".
Грем К. Паркер, доктор філософії - який є членом Медичної школи університету Уейна в Детройті, штат Мічиган, і є головним редактором журналу Стовбурові клітини та розвиток - також коментує висновки.
Він каже: "Цей документ забезпечує важливий доказ концепції поєднання космічного та наземного експериментального проектування та інформує про серцевий терапевтичний розвиток як для космічних польотів, так і тут, на Землі".
