Ruimtevlucht verandert veel aan het menselijk lichaam, inclusief hoe het hart functioneert en hoe cellen die hartweefsel creëren zich gedragen. Wetenschappers die deze veranderingen op het internationale ruimtestation bestuderen, blijven belangrijke ontdekkingen rapporteren.

Voor het onderzoek naar cardiale stamcellen, onderzoekers kweekten menselijke hartstamcellen, of cardiovasculaire voorlopercellen (CPC's), aan boord van het ruimtestation. Deze onrijpe hartcellen kunnen zich ontwikkelen tot verschillende soorten cardiovasculaire cellen en er grotere aantallen van produceren.

Het onderzoek toonde aan dat ruimtevlucht de communicatie binnen en tussen cellen beïnvloedt, celontwikkeling en kernstamceleigenschappen, zoals gerapporteerd in twee artikelen die in 2018 zijn gepubliceerd, een in het journaal npj Microzwaartekracht en nog een in Stamcellen en ontwikkeling .

De onderzoekers hebben onlangs nieuwe studies gepresenteerd in een gerelateerd artikel waarin de Hippo-signaleringsroute in CPC's die op het ruimtestation zijn gekweekt, werd vergeleken met dezelfde cellen die in een clinostat waren gekweekt, die de omstandigheden van microzwaartekracht op aarde simuleert. De Hippo-signaleringsroute, nodig voor de ontwikkeling van het hart, is normaal gesproken actief bij volwassenen en inactiveert Ja-geassocieerd eiwit, of YAP1. YAP1 reguleert celoverleving en toename van het aantal cellen, dus inactiveren vermindert de celproliferatie. Wanneer de Hippo-route wordt geremd of inactief, Hoewel, YAP1 wordt actief, wat resulteert in meer voorlopercellen en mogelijke orgaangroei. Dit artikel meldt dat de volwassen cellen in de ruimte en in de clinostat beide een toename in de expressie van YAP1 vertoonden.

Eerder werk bij knaagdieren heeft aangetoond dat de introductie van YAP1 in volwassen harten het regeneratieve vermogen kan reactiveren. Deze meest recente bevinding laat zien dat microzwaartekracht ertoe kan leiden dat volwassen menselijke CPC's YAP1 tot expressie brengen. die interessante implicaties kunnen hebben.

"De focus van dit artikel was specifiek op YAP1 omdat het een van de belangrijkste spelers is in cardiovasculaire reparatie, " zegt Mary Kearns-Jonker, een onderzoeker bij de afdeling Pathologie en Menselijke Anatomie aan de Loma Linda University School of Medicine in Californië en een van de auteurs van het artikel. "YAP1 stimuleert cardiovasculaire regeneratie wanneer het wordt opgereguleerd, of uitgedrukt op een hoger niveau. Nu weten we dat het op korte termijn wordt opgereguleerd door microzwaartekracht." Ze merkte op dat de verandering in YAP1-expressie tijdelijk is. De vergankelijkheid van het effect is een goede zaak, zij voegt toe, anders zouden cellen zich op een ongecontroleerde manier kunnen vermenigvuldigen en tot kankers kunnen leiden.

"YAP1 heeft een geschiedenis van het spelen van een rol in de ontwikkeling en grootte van organen, " legt hoofdauteur Victor Camberos uit, ook in de afdeling Pathologie en Menselijke Anatomie van Loma Linda. "YAP1-niveaus zijn hoger in neonatale cardiovasculaire voorlopercellen, waarvan bekend is dat ze zeer effectief zijn voor celgebaseerde reparatie. Zodra de neonatale periode voorbij is, YAP1-expressie en de werkzaamheid van de cellen voor cardiovasculair herstel zijn verminderd. Aangezien YAP1 een belangrijke regulator is van groei en herstel, het tijdelijk verhogen van de expressie ervan in cellen van oudere volwassenen zou therapeutisch nuttig kunnen zijn."

"Het induceren van YAP1 door cellen bloot te stellen aan microzwaartekracht geeft ons het vermogen om cellen te veranderen op een manier die orgaanherstel ten goede kan komen, " merkt Kearns-Jonker op. De onderzoekers verhoogden in feite de expressie van YAP1 in cellen die het niet regelmatig tot expressie brengen en toonden aan dat deze uitkomst niet permanent is.

De bevinding van het team dat gesimuleerde microzwaartekracht hetzelfde effect heeft als werkelijke microzwaartekracht is ook belangrijk. Onderzoekers kunnen gemakkelijk toegang krijgen tot monsters in een clinostaat versus monsters die ongeveer 250 mijl boven de aarde cirkelen. "De clinostaat bootst voldoende microzwaartekracht na die we op het ruimtestation zien, " zegt Camberos. "Dat is veelbetekenend, omdat niet veel laboratoria de mogelijkheid hebben om onderzoek in de ruimte te doen."

Gelukkig, sommigen doen, en die kans leidt tot veelbelovende vooruitgang in de richting van gezondere harten in de ruimte en op aarde.

Een van de vele onderzoeken met betrekking tot cardiovasculaire gezondheid gesponsord door het ISS National Lab, het onderzoek naar cardiale stamcellen ontving een 2018 International Space Station Compelling Results Award in Biology and Medicine op de ISS Research and Development Conference.