Forskning på den internationale rumstation viser vigtige ændringer i dyrkede hjerteceller

Rumflyvning ændrer meget ved den menneskelige krop, herunder hvordan hjertet fungerer, og hvordan celler, der skaber hjertevæv, opfører sig. Forskere, der studerer disse ændringer på den internationale rumstation, fortsætter med at rapportere om vigtige opdagelser.

Til undersøgelse af hjertestamceller, forskere dyrkede menneskelige hjertestamceller, eller kardiovaskulære progenitorceller (CPC'er), ombord på rumstationen. Disse umodne hjerteceller kan udvikle sig til flere forskellige typer kardiovaskulære celler og producere et større antal af dem.

Undersøgelsen viste, at rumflyvning påvirker kommunikationen i og mellem celler, celleudvikling og kernestamcelleegenskaber, som rapporteret i to artikler udgivet i 2018, en i journalen npj Mikrotyngdekraft og en anden i Stamceller og udvikling .

Forskerne præsenterede for nylig nye undersøgelser i et relateret papir, der sammenlignede Hippo-signalvejen i CPC'er dyrket på rumstationen med de samme celler dyrket i en klinostat, som simulerer mikrogravitationsforhold på Jorden. Flodhests signalvej, nødvendig for hjerteudvikling, er normalt aktiv hos voksne og inaktiverer Yes-associeret protein, eller YAP1. YAP1 regulerer celleoverlevelse og øger antallet af celler, så inaktivering af det reducerer celleproliferation. Når flodhestbanen er hæmmet eller inaktiv, selvom, YAP1 bliver aktiv, resulterer i flere progenitorceller og mulig organvækst. Dette papir rapporterer, at de voksne celler i rummet og i klinostaten begge viste en stigning i ekspressionen af ​​YAP1.

Tidligere arbejde med gnavere har vist, at introduktion af YAP1 i voksne hjerter kan reaktivere regenerativ evne. Dette seneste fund viser, at mikrogravitation kan få voksne menneskelige CPC'er til at udtrykke YAP1, som kunne have interessante konsekvenser.

"Fokus i dette papir var på YAP1, specifikt fordi det er en af ​​nøglespillerne inden for kardiovaskulær reparation, " siger Mary Kearns-Jonker, en forsker i afdelingen for patologi og menneskelig anatomi ved Loma Linda University School of Medicine i Californien og en af ​​avisens forfattere. "YAP1 stimulerer kardiovaskulær regenerering, når den er opreguleret, eller udtrykt på et højere niveau. Nu ved vi, at det er opreguleret på kort sigt af mikrogravitation." Hun bemærkede, at ændringen i YAP1-udtryk er midlertidig. Effektens forgængelighed er en god ting, tilføjer hun, ellers kan celler formere sig på en ukontrolleret måde og føre til kræft.

"YAP1 har en historie med at spille en rolle i orgeludvikling og størrelse, " forklarer hovedforfatteren Victor Camberos, også på Institut for Patologi og Human Anatomi på Loma Linda. "YAP1-niveauer er højere i neonatale kardiovaskulære progenitorceller, som er kendt for at være meget effektive til cellebaseret reparation. Når den neonatale periode er forbi, YAP1-ekspression og cellernes effektivitet til kardiovaskulær reparation reduceres. Da YAP1 er en vigtig regulator af vækst og reparation, midlertidigt at øge dets ekspression i celler fra ældre voksne kunne være nyttigt terapeutisk."

"At inducere YAP1 ved at udsætte celler for mikrogravitation giver os kapaciteten til at ændre celler på en måde, der kan gavne organreparation, " påpeger Kearns-Jonker. Forskerne rejste faktisk ekspressionen af ​​YAP1 i celler, der ikke regelmæssigt udtrykker det, og viste, at dette resultat ikke er permanent.

Holdets konstatering af, at simuleret mikrotyngdekraft har samme effekt som faktisk mikrotyngdekraft, er også vigtig. Forskere kan nemt få adgang til prøver i en klinostat i forhold til prøver, der kredser omkring 250 miles over Jorden. "Clinostaten efterligner mikrogravitationen tilstrækkeligt, som vi ser på rumstationen, " siger Camberos. "Det er vigtigt, fordi ikke mange laboratorier har mulighed for at forske i rummet."

Heldigvis, nogle gør, og den mulighed fører til lovende fremskridt hen imod sundere hjerter i rummet og på Jorden.

En af flere undersøgelser vedrørende kardiovaskulær sundhed sponsoreret af ISS National Lab, Cardiac Stem Cells-undersøgelsen modtog en 2018 International Space Station Comelling Results Award i biologi og medicin på ISS Research and Development Conference.