Cestování vesmírem může být klíčem k opravě srdce
Astronauti žijí v prakticky beztížném prostředí, vědecky známém jako mikrogravitace. Účinky mikrogravitace na lidské tělo jsou různé a fascinující - některé škodlivé, jiné vykoupení. Nový výzkum nalézá terapeutický účel pro dopad mikrogravitace na lidské kmenové buňky.
Účinky mikrogravitace na lidské tělo jsou přinejmenším fascinující - od posunu mozku nahoru po zmenšování svalů, otoky žil a tváře astronautů nafouklé.
Jak ale stavy bez tíže ovlivňují srdce? Protože tento životně důležitý orgán nepotřebuje pumpovat do těla tolik krve, jako by to bylo gravitací, v průběhu času mají krevní cévy tendenci být méně pružné a tlustší, což zvyšuje riziko srdečních onemocnění.
Jako kontrapunkt k těmto negativním důsledkům však vědci objevují stále více a více potenciálně terapeutických účinků vesmírných letů na lidské srdce.
Studie například ukázaly, že mikrogravitace simulovaná v laboratoři ovlivňuje progenitorové srdeční buňky různě v závislosti na jejich věku. Progenitorové buňky jsou „časnými potomky kmenových buněk, které se mohou diferencovat a vytvořit jeden nebo více druhů buněk.“
Další studie na embryonálních myších buňkách ukázaly, že simulace vesmírných letů ovlivňuje stonkovost a diferenciaci kmenových buněk a pomáhá jim rychleji se diferencovat na buňky srdečního svalu.
Vědci z Loma Linda University v Loma Linda v Kalifornii se tedy zajímali, zda lze takto upravené kmenové buňky použít k opravě srdce.
Abychom odpověděli na tuto otázku, Jonathan Baio a kolegové simulovali molekulární změny, ke kterým by došlo při mikrogravitaci, a zkoumali jejich důsledky pro zvýšení terapeutického potenciálu kardiovaskulárních progenitorových buněk.
Vědci zveřejnili svá zjištění ve zvláštním čísle časopisu Kmenové buňky a vývoj.
Mikrogravitace mění signalizaci vápníku
Baio a tým simulovali mikrogravitaci po dobu 6–7 dnů na Mezinárodní vesmírné stanici NASA a kultivovali neonatální buňky srdečního progenitoru po dobu 12 dnů v National Laboratory na palubě vesmírné stanice.
Vědci hledali změny v genové expresi a zjistili, že prostředí mikrogravitace „vyvolalo expresi genů, které jsou obvykle spojeny s dřívějším stavem kardiovaskulárního vývoje.“
Po 6–7 dnech našli vědci změny v signálních drahách vápníku, které by podle nich mohly být použity ke zdokonalení léčby srdečních oprav na základě kmenových buněk.
Po 30 dnech byla aktivována protein-kináza nebo enzym závislý na vápníku, nazývaný C alfa. Aby vědci dále „prozkoumali účinek indukce vápníku u novorozenců [buňky srdečního progenitoru]“, aktivovali proteinovou kinázu na Zemi zvýšením vápníkové signalizace.
Zaznamenané změny vedly vědce k závěru, že „manipulace se signalizací vápníku na Zemi [představuje] novou terapeutickou příležitost pro opravu srdce na buňce“.
Co nálezy znamenají pro opravu srdce
Jak poznamenávají autoři, již existují klinické studie v rané fázi, které používají srdeční kmenové buňky k léčbě pacientů s ischemickou kardiomyopatií nebo k pomoci lidem zotavit se z infarktu.
I když jsou výsledky těchto studií slibné, někdy selže štěpení buněk a vědci stále diskutují o tom, jaký typ buňky je pro transplantaci nejlepší.
„Proto může použití poznatků z experimentů [mikrogravitace] na experimenty na Zemi pomoci překonat nedostatky současných klinických studií zahrnujících použití [buněk srdečního progenitoru] k opravě srdce,“ píší autoři.
Baio a kolegové uzavírají:
„[M] anipulace prostředí normální gravitace časných [srdečních progenitorových buněk] může zdůraznit důležité mechanismy, kterými se časné srdeční progenitory vyvíjejí nebo rozšiřují. Takové poznatky lze použít k dalšímu pochopení kardiovaskulárního vývoje a zlepšení výsledků regeneračních terapií založených na kmenových buňkách. “
Graham C. Parker, Ph.D. - který je přidružen k Lékařské fakultě Wayne State University v Detroitu, MI a je šéfredaktorem časopisu Kmenová buňka a vývoj - také komentáře k nálezům.
Říká: „Tento dokument poskytuje důležitý důkaz koncepce pro kombinování experimentu s vesmírným a pozemním experimentem a informuje o srdečním terapeutickém vývoji jak pro vesmírné lety, tak i zde na Zemi.“
