Ceļojumā kosmosā var būt sirds remonta atslēga
Astronauti dzīvo praktiski nesvarīgā vidē, zinātniski pazīstama kā mikrogravitāte. Mikrogravitācijas ietekme uz cilvēka ķermeni ir dažāda un aizraujoša - daži no tiem kaitē, citi atpērk. Jauns pētījums atklāj terapeitisku mērķi mikrogravitācijas ietekmei uz cilvēka cilmes šūnām.
Sākot no smadzenēm, kas vērstas uz augšu, līdz saraušanās muskuļiem, vēnu pietūkumam un astronautu seju pietūkumam, mikrogravitācijas ietekme uz cilvēka ķermeni ir maigi sakot aizraujoša.
Bet kā bezsvara stāvokļi ietekmē sirdi? Tā kā šim vitāli svarīgajam orgānam nav nepieciešams sūknēt tik daudz asiņu visā ķermenī, kā tas būtu gravitācijas ietekmē, laika gaitā asinsvadi mēdz kļūt mazāk elastīgi un biezāki, kas palielina sirds slimību risku.
Tomēr kā pretnostatījumu šīm negatīvajām sekām zinātnieki arvien vairāk atklāj kosmosa lidojumu potenciāli terapeitisko iedarbību uz cilvēka sirdi.
Piemēram, pētījumi ir parādījuši, ka laboratorijā simulētā mikrogravitācija ietekmē cilmes sirds šūnas atšķirīgi atkarībā no to vecuma. Cilmes šūnas ir “agri cilmes šūnu pēcteči, kas var diferencēties, veidojot vienu vai vairākus šūnu veidus”.
Citi embriju peles šūnu pētījumi parādīja, ka kosmosa lidojuma simulēšana ietekmē cilmes šūnu stublāju un diferenciāciju, palīdzot tām ātrāk diferencēties sirds muskuļa šūnās.
Tātad, pētnieki no Loma Linda universitātes Loma Lindā, Kalifornijā, domāja, vai šādi modificētas cilmes šūnas var izmantot sirds atjaunošanai.
Lai atbildētu uz šo jautājumu, Džonatans Baio un viņa kolēģi simulēja molekulārās izmaiņas, kas notiks mikrogravitācijas apstākļos, un izpētīja to ietekmi uz sirds un asinsvadu cilmes šūnu terapeitiskā potenciāla palielināšanu.
Pētnieki savus secinājumus publicēja īpašā žurnāla numurā Cilmes šūnas un attīstība.
Mikrogravitācija maina kalcija signālu
Baio un komanda 6–7 dienas simulēja mikrogravitāciju NASA Starptautiskajā kosmosa stacijā un 12 dienas kultivēja jaundzimušo sirds cilmes šūnas Nacionālajā laboratorijā uz kosmosa stacijas klāja.
Zinātnieki meklēja izmaiņas gēnu ekspresijā un atklāja, ka mikrogravitācijas vide "izraisīja tādu gēnu izpausmi, kas parasti ir saistīti ar agrāku sirds un asinsvadu attīstības stāvokli".
Pēc 6–7 dienām zinātnieki atrada izmaiņas kalcija signālu ceļos, kurus, pēc viņu domām, varētu izmantot, lai uzlabotu cilmes šūnu terapiju sirds atjaunošanai.
Pēc 30 dienām tika aktivizēta no kalcija atkarīga olbaltumvielu kināze vai ferments, ko sauc par C alfa. Lai turpinātu "izpētīt kalcija indukcijas ietekmi jaundzimušo [sirds cilmes šūnās]", pētnieki aktivizēja olbaltumvielu kināzi uz Zemes, palielinot kalcija signālu.
Atzīmētās izmaiņas lika pētniekiem secināt, ka "manipulējot ar kalcija signālu uz Zemes, [rodas] jauna terapeitiska iespēja sirds atjaunošanai uz šūnām".
Ko atklājumi nozīmē sirds remontam
Kā atzīmē autori, jau ir agrīnās fāzes klīniskie pētījumi, kuros sirds cilmes šūnas tiek izmantotas, lai ārstētu pacientus ar išēmisku kardiomiopātiju vai palīdzētu cilvēkiem atgūties no sirdslēkmes.
Kaut arī šo izmēģinājumu rezultāti ir daudzsološi, dažreiz šūnu pārnešana neizdodas, un zinātnieki joprojām apspriež, kāda veida šūnas vislabāk piemērotas transplantācijai.
"Tāpēc [mikrogravitācijas] eksperimentu rezultātu izmantošana uz Zemes balstītiem eksperimentiem var palīdzēt novērst pašreizējo klīnisko pētījumu trūkumus, kas saistīti ar [sirds cilmes šūnu] izmantošanu sirds labošanai," raksta autori.
Baio un viņa kolēģi secina:
“[M] anipulējot agrīnu [sirds cilmes šūnu] normālu gravitācijas vidi, var izcelt svarīgus mehānismus, ar kādiem agrīni sirds priekšteči attīstās vai paplašinās. Šādas atziņas var izmantot, lai labāk izprastu sirds un asinsvadu attīstību un uzlabotu uz cilmes šūnām balstītas reģeneratīvās terapijas rezultātus. ”
Greiems C. Pārkers, Ph.D. - kurš ir saistīts ar Veinas Valsts universitātes Medicīnas skolu Detroitā, MI, un ir žurnāla galvenais redaktors Cilmes šūna un attīstība - komentē arī konstatējumus.
Viņš saka: "Šis dokuments ir svarīgs koncepta pierādījums, lai apvienotu kosmosa un zemes eksperimentālo dizainu, un informē par sirds terapeitisko attīstību gan kosmosa lidojumiem, gan šeit uz Zemes."
