Avaruusmatkalla voi olla avain sydämen korjaamiseen
Astronautit elävät käytännössä painottomassa ympäristössä, joka tieteellisesti tunnetaan mikrogravitaationa. Mikropainovoiman vaikutukset ihmiskehoon ovat erilaisia ja kiehtovia - jotkut niistä vahingoittavat, toiset lunastavat. Uusi tutkimus löytää terapeuttisen tarkoituksen mikrogravitaation vaikutukselle ihmisen kantasoluihin.
Mikrogravitaation vaikutukset ihmiskehoon ovat lievästi sanottuna aivojen siirtymisestä ylöspäin lihasten kutistumiseen, suonien turpoamiseen ja astronauttien kasvojen turvotukseen.
Mutta miten painottomat olosuhteet vaikuttavat sydämeen? Koska tämän elintärkeän elimen ei tarvitse pumpata niin paljon verta koko kehoon kuin painovoiman vaikutuksesta, ajan myötä verisuonista tulee yleensä vähemmän joustavia ja paksumpia, mikä lisää sydänsairauksien riskiä.
Näiden kielteisten seurausten vastapainona tutkijat kuitenkin paljastavat yhä enemmän avaruuslennon mahdollisesti terapeuttisia vaikutuksia ihmisen sydämeen.
Esimerkiksi tutkimukset ovat osoittaneet, että laboratoriossa simuloitu mikrogravitaatio vaikuttaa progenitorisydänsoluihin eri tavalla iästä riippuen. Progenitorisolut ovat "kantasolujen varhaisia jälkeläisiä, jotka voivat erota muodostaen yhden tai useamman solutyypin".
Muut tutkimukset alkion hiiren soluista ovat osoittaneet, että avaruuslennon simulointi vaikuttaa kantasolujen varseen ja erilaistumiseen auttaen niitä erottumaan nopeammin sydänlihassoluiksi.
Joten Loma Lindan yliopiston tutkijat Loma Lindasta, Kalifornia, miettivät, voisiko näin modifioituja kantasoluja käyttää sydämen korjaamiseen.
Tähän kysymykseen vastaamiseksi Jonathan Baio ja kollegat simuloivat mikrogravitaation alla tapahtuvia molekyylimuutoksia ja tutkivat niiden vaikutuksia kardiovaskulaaristen kantasolujen terapeuttisen potentiaalin parantamiseen.
Tutkijat julkaisivat havainnot lehden erikoisnumerossa Kantasolut ja kehitys.
Mikrogravitaatio muuttaa kalsiumin signalointia
Baio ja tiimi simuloivat mikrogravitaatiota 6–7 päivän ajan NASA: n kansainvälisellä avaruusasemalla ja viljelivät vastasyntyneiden sydämen esisoluja 12 päivän ajan avaruusaseman aluksen kansallisessa laboratoriossa.
Tutkijat etsivät muutoksia geenien ilmentymisessä ja havaitsivat, että mikrogravitaatioympäristö "indusoi sellaisten geenien ilmentymisen, jotka tyypillisesti liittyvät aikaisempaan sydän- ja verisuonikehityksen tilaan".
6–7 päivän kuluttua tutkijat havaitsivat muutoksia kalsiumin signalointireiteissä, joita heidän mukaansa voitaisiin käyttää parantamaan kantasolupohjaisia hoitoja sydämen korjaamiseen.
30 päivän kuluttua aktivoitiin kalsiumriippuvainen proteiinikinaasi tai entsyymi, nimeltään C alfa. Tutkijat aktivoivat proteiinikinaasin maapallolla lisäämällä kalsiumin signalointia "tutkiakseen kalsiumin induktion vaikutuksia vastasyntyneiden [sydämen esisoluissa]".
Huomatut muutokset saivat tutkijat tekemään johtopäätöksen, että "kalsiumsignaloinnin manipulointi maapallolla [tarjoaa] uuden terapeuttisen mahdollisuuden solupohjaiseen sydämen korjaamiseen".
Mitä havainnot tarkoittavat sydämen korjaamiseen
Kuten kirjoittajat huomauttavat, on jo varhaisessa vaiheessa kliinisiä tutkimuksia, joissa käytetään sydämen kantasoluja iskeemisen kardiomyopatian hoitamiseen tai sydänkohtauksen parantamiseksi.
Vaikka näiden kokeiden tulokset ovat lupaavia, joskus solujen siirto epäonnistuu ja tutkijat keskustelevat edelleen siitä, minkä tyyppinen solu on paras elinsiirtoon.
"Siksi [mikrogravitaatio] -kokeiden tulosten soveltaminen maapohjaisiin kokeisiin voi auttaa poistamaan nykyisten kliinisten tutkimusten puutteet, joihin liittyy [sydämen kantasolujen] käyttäminen sydämen korjaamiseen", kirjoittavat kirjoittajat.
Baio ja hänen kollegansa päättelevät:
"[M] varhaisten [sydämen esisolujen] normaalin painovoima-ympäristön anipulointi voi tuoda esiin tärkeitä mekanismeja, joilla varhaiset sydämen esiasteet kehittyvät tai laajenevat. Tällaisia oivalluksia voidaan käyttää ymmärtämään sydän- ja verisuonikehitystä edelleen ja parantamaan kantasolupohjaisten regeneratiivisten hoitojen tuloksia. "
Graham C.Parker, Ph.D. - joka on sidoksissa Waynen valtion yliopiston lääketieteelliseen korkeakouluun Detroitissa, MI, ja on lehden päätoimittaja Kantasolu ja kehitys - kommentoi myös havaintoja.
Hän sanoo: "Tämä artikkeli on tärkeä todiste konseptista avaruus- ja maanpäällisen kokeellisen suunnittelun yhdistämiseksi ja ilmoittaa sydämen terapeuttisesta kehityksestä sekä avaruuslennoilla että täällä maan päällä."
