Menschlichen Herzen Zellen verändern sich durch die Raumfahrt, aber wieder zu (meist) normal auf der Erde

Herz-Muskel-Zellen aus Stammzellen zeigen eine Bemerkenswerte Anpassungsfähigkeit an Ihre Umgebung während und nach dem Raumflug, laut einer Studie publishing-7. November in der Zeitschrift Stem Cell Reports. Die Forscher untersuchten Zell-Ebene die kardiale Funktion und Genexpression im menschlichen Herzen Zellen kultiviert, die an Bord der Internationalen Raumstation für 5,5 Wochen. Einwirkung der Schwerelosigkeit verändert die expression von tausenden von Genen, aber weitgehend normale Muster der gen-expression wieder innerhalb von 10 Tagen nach der Rückkehr zur Erde.

„Unsere Studie ist neuartig, weil es die ersten menschlichen induzierten pluripotenten Stammzellen zur Untersuchung der Auswirkungen der Raumfahrt auf die menschliche Herzfunktion“, sagt senior Studie Autor Joseph C. Wu von der Stanford University School of Medicine. „Die Schwerelosigkeit ist ein Umfeld, das nicht sehr gut verstanden, im Hinblick auf seine Allgemeine Wirkung auf den menschlichen Körper, und Studien wie diese könnten helfen, Licht auf, wie die Zellen des Körpers, Verhalten im Raum, vor allem, wie die Welt sich mehr und mehr auf Missionen wie zum Mond und Mars.“

Bisherige Studien haben gezeigt, dass die Raumfahrt induziert physiologische Veränderungen im Herz-Kreislauf-Funktion, einschließlich der Verringerung der Herzfrequenz, vermindertem Blutdruck und erhöhte Herzleistung. Aber bis heute, die meisten Herz-Kreislauf-Physiologie der Schwerelosigkeit Studien durchgeführt wurden, die entweder in nicht-menschlichen Modelle oder auf Gewebe -, organ-oder systemischen Ebenen. Relativ wenig ist bekannt über die Rolle der Schwerelosigkeit Einfluss auf die menschliche Herzfunktion auf der zellulären Ebene.

Um diese Frage zu beantworten, Wu und seine Mitarbeiter (einschließlich Diplom-Studenten Alexa Wnorowski, der ehemalige Stanford-student Arun Sharma, jetzt research fellow am Cedars-Sinai in Los Angeles, und der ehemalige Stanford-student drehte astronaut Kathleen Rubins) untersuchten humanen induzierten pluripotenten Stammzellen abgeleiteten kardiomyozyten (hiPSC-CMs). Sie erzeugt hiPSC-Linien aus drei Personen, die durch Reprogrammierung von Zellen im Blut, und dann differenziert Sie in hiPSC-CMs.

Schlagen hiPSC-CMs wurde dann ins Leben gerufen, um die Internationale Raumstation an Bord einer SpaceX-Raumschiff als Teil der commercial resupply service mission. Gleichzeitig, ground control hiPSC-CMs wurden gezüchtet, auf der Erde zu Vergleichszwecken.

Nach der Rückkehr auf die Erde, Platz geflogen hiPSC-CMs zeigten normale Struktur und Morphologie. Allerdings mussten Sie sich anpassen, indem Sie ändern Ihre schlagen, Muster-und calcium-recycling-Muster.

Darüber hinaus, die Forscher durchgeführten RNA-Sequenzierung von hiPSC-CMs geerntet bei 4,5 Wochen an Bord der International Space Station, und 10 Tage nach der Rückkehr zur Erde. Diese Ergebnisse zeigten, dass 2,635 Gene waren differentiell exprimiert zwischen Flug -, post-flight-und ground control samples. Vor allem gen-Pfade bezogen auf die mitochondriale Funktion ausgedrückt wurden mehr Platz geflogen hiPSC-CMs. Ein Vergleich der Proben ergab, dass hiPSC-CMs erlassen, eine einzigartige gen-Expressionsmuster während der Raumfahrt, die wieder eine, die ähnlich ist groundside-controls nach der Rückkehr in die Schwerkraft.

„Wir sind überrascht darüber, wie schnell das menschliche Herz-Muskel-Zellen in der Lage sind, sich an die Umgebung anpassen, in dem Sie platziert werden, einschließlich der Schwerelosigkeit,“ Wu sagt. „Diese Studien bieten möglicherweise Einblick in die zellulären Mechanismen, die profitieren könnten astronaut Gesundheit bei langer Dauer Raumfahrt, oder potenziell die Grundlage für neue Erkenntnisse in die Verbesserung der Gesundheit des Herzens auf der Erde.“