Плодовые мушки открывают новые возможности для понимания воздействия космических путешествий на сердце

Ученые из Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute показали, что плодовые мухи, проведшие несколько недель на Международной космической станции (МКС) - примерно половину своей жизни - испытали глубокие структурные и биохимические изменения в своем сердце. Исследование, опубликованное сегодня в Отчеты по ячейкам , предполагает, что астронавты, которые проводят длительное время в космосе, что потребуется для образования лунной колонии или путешествия на далекий Марс, могут пострадать от аналогичных последствий и могут получить пользу от защитных мер, чтобы сохранить свое сердце здоровым. Исследование также выявило новые идеи, которые однажды могут помочь людям на Земле, которые находятся на длительном постельном режиме или живут с сердечными заболеваниями.

«Впервые мы можем увидеть клеточные и молекулярные изменения, которые могут лежать в основе Сердечных заболеваний , Замеченных в исследованиях космонавтов», - говорит Карен Окор, доктор философии, доцент программы развития, старения и регенерации. Сэнфорд Бернхэм Пребис и соавтор исследования. «Мы инициировали это исследование, чтобы понять влияние микрогравитации на сердце, и теперь у нас есть дорожная карта, которую мы можем использовать, чтобы начать разработку стратегий, позволяющих сохранить сердца космонавтов сильными и здоровыми».

Предыдущие исследования показали, что в условиях микрогравитации человеческое сердце переходит от овальной формы к более сферической. Космический полет также вызывает ошибку сердечная мышца ослабить (атрофировать), уменьшив его способность перекачивать кровь по телу. Однако до сих пор исследования сердца человека, выполненные с использованием ультразвука на МКС, были ограничены относительно небольшим числом астронавтов. Хотя эти исследования важны, они не выявили клеточных и молекулярных изменений, которые управляют этими преобразованиями - информации, необходимой для разработки контрмер, которые обеспечат безопасность астронавтов во время длительных полетов.

«Поскольку мы продолжаем нашу работу по созданию колонии на Луне и отправке первых астронавтов на Марс, понимание воздействия продолжительного времени в условиях микрогравитации на человеческое тело является обязательным, - говорит Шармила Бхаттачарья, доктор философии, старший научный сотрудник НАСА. и автор исследования. «Сегодняшние результаты показывают, что микрогравитация может иметь драматические последствия для сердца, предполагая, что медицинское вмешательство может потребоваться для длительных космических путешествий, и указывают на несколько направлений терапевтического развития».

Плодовые мушки - удивительно хорошие модели для изучения человеческого сердца. Насекомые имеют почти 75% общих генов, вызывающих болезни у людей, а их трубчатые сердца отражают нашу раннюю версию, которая начинается как трубка, когда мы находимся в утробе, а затем складывается в четыре камеры, с помощью которых мы знакомы. К счастью, плодовые мушки также в значительной степени самодостаточны. Вся еда, необходимая мухам на время путешествия, была помещена в специальные ящики, предназначенные для этого исследования, что позволяло занятым астронавтам сосредоточиться на других задачах.

Путешествие в космос

В ходе исследования ученые отправили на МКС специальные "вентилируемые ящики для мух", содержащие флаконы, заполненные несколькими самцами и самцами плодовых мух, на орбиту продолжительностью один месяц. Находясь в космосе, эти мухи произвели на свет сотни младенцев, переживших три недели микрогравитации - человеческий эквивалент трех десятилетий. Плодовые мухи, родившиеся в космосе, вернулись на Землю в результате приводнения у берегов Нижней Калифорнии. Член научной группы достал мух из порта Лонг-Бич и очень осторожно отвез образцы в кампус Сэнфорда Бернема Пребиса в Ла-Хойя, Калифорния.

Как только мухи прибыли в лабораторию, ученые приступили к действиям. Проверки функции сердца нужно было сдать в течение 24 часов после возвращения на Землю, чтобы гравитация не повлияла на результаты. Исследователи работали круглосуточно, чтобы измерить

мух.

умение залезть на пробирку; снимать видео биения сердца для измерения сократимости и частоты сердечных сокращений; и сохранить ткань для будущих генетических и биохимических анализов, включая картирование изменений экспрессии генов, произошедших в сердце.

Обширное ремоделирование тканей

Эта работа показала, что у космических мух было меньшее сердце, которое было менее сократительным, что уменьшало их способность перекачивать кровь и отражало симптомы, наблюдаемые у астронавтов. Ткани сердца также подверглись обширному ремоделированию. Например, обычно параллельные мышечные волокна смещены и потеряли контакт с окружающими фиброзными структурами, которые позволяют сердцу генерировать силу, что приводит к нарушению перекачки крови.

«В нормальном сердце мухи мышечные волокна работают так же, как ваши пальцы, когда они сжимают тюбик зубной пасты. В космических мухах сокращение было похоже на попытку выдавить зубную пасту путем нажатия, а не сжатия», - объясняет Окор. «Для людей это может стать большой проблемой».

К удивлению ученых, волокнистый внеклеточный матрикс (ВКМ), окружающий сердце космических мух, был значительно уменьшен. После сердечной травмы, например сердечного приступа, эта поддерживающая ткань часто перепроизводится и нарушает работу сердца. По этой причине взаимодействие между ECM и сердцем является активной областью исследований кардиологов.

«Мы были очень взволнованы, обнаружив несколько белков, взаимодействующих с ЕСМ, которые нарушили регуляцию у космических мух», - говорит Рольф Бодмер, доктор философии, директор и профессор программы развития, старения и регенерации в Sanford Burnham Prebys и соавтор. исследования. «Эти белки ранее не были в поле зрения исследователей сердца, поэтому это может ускорить разработку методов лечения, улучшающих работу сердца за счет уменьшения фиброза».

Верхушка айсберга

Окор и Бодмер все еще заняты анализом генетических и молекулярных данных, полученных в результате этого исследования, и считают, что эти открытия являются «верхушкой айсберга» для этого типа исследований. Проблемы со зрением часто встречаются у космонавтов, поэтому ученые также анализируют ткани глаз у космических мух. Другая область интереса связана с детенышами мух, родившихся в космосе, что поможет выявить любые унаследованные эффекты космический полет . Хотя здоровье космонавтов является основной целью, люди на Земле могут в конечном итоге получить наибольшую выгоду от этой новаторской работы.

«Я уверен, что исследования Болезни сердца Выиграют от идей, которые мы получаем во время этих полетов», - говорит Окор. «Понимание того, как работает сердце в Пространстве , Также научит нас больше о том, как Сердце Работает и может разбиться на Земле».

Назад

Admin

Все о космосе

Похожие новости

NSF планирует вывести из эксплуатации 305-метровый телескоп обсерватории Аресибо из соображений безопасности

20-я Международная космическая станция дает надежду и шаблон для будущего сотрудничества

Инженеры ЕКА оценивают среду обитания Лунной деревни

Лед на комете, которому 45 миллиарда лет, «более пушистый, чем пена для капучино»

Гражданские ученые, гоняющиеся за северным сиянием, помогают открыть новую функцию STEVE

Имя:*

E-Mail:

Отправить