Las células del músculo cardíaco derivadas de las células madre muestran una notable adaptabilidad a su entorno durante y después del vuelo espacial, según un estudio publicado el 7 de noviembre en la revista Informes de células madre . Los investigadores examinaron la función cardíaca a nivel celular y la expresión génica en células cardíacas humanas cultivadas a bordo de la Estación Espacial Internacional durante 5,5 semanas. La exposición a la microgravedad alteró la expresión de miles de genes, pero reaparecieron en gran medida los patrones normales de expresión génica en 10 díasdespués de regresar a la Tierra.
"Nuestro estudio es novedoso porque es el primero en utilizar células madre pluripotentes inducidas por humanos para estudiar los efectos de los vuelos espaciales en la función cardíaca humana", dice el autor principal del estudio Joseph C. Wu, de la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford.entorno que no se entiende muy bien, en términos de su efecto general sobre el cuerpo humano, y estudios como este podrían ayudar a arrojar luz sobre cómo se comportan las células del cuerpo en el espacio, especialmente a medida que el mundo se embarca en misiones espaciales cada vez más largas.como ir a la luna y a Marte "
Estudios anteriores han demostrado que los vuelos espaciales inducen cambios fisiológicos en la función cardíaca, incluida la frecuencia cardíaca reducida, la presión arterial baja y el gasto cardíaco aumentado. Pero hasta la fecha, la mayoría de los estudios de fisiología de microgravedad cardiovascular se han realizado en modelos no humanos o en tejidos, órganos o niveles sistémicos. Se sabe relativamente poco sobre el papel de la microgravedad en la influencia de la función cardíaca humana a nivel celular.
Para abordar esta pregunta, Wu y sus colaboradores incluida la estudiante graduada Alexa Wnorowski, la ex estudiante graduada de Stanford Arun Sharma, ahora investigadora en Cedars-Sinai en Los Ángeles, y la ex estudiante graduada de Stanford convertida en astronauta Kathleen Rubins estudiaron inducida por humanosCardiomiocitos pluripotentes derivados de células madre hiPSC-CM. Generaron líneas de hiPSC de tres individuos reprogramando las células sanguíneas y luego las diferenciaron en hiPSC-CM.
Luego se lanzaron los HiPSC-CM vencidos a la Estación Espacial Internacional a bordo de una nave espacial SpaceX como parte de una misión de servicio de reabastecimiento comercial. Simultáneamente, los HiPSC-CM de control en tierra se cultivaron en la Tierra con fines de comparación.
Al regresar a la Tierra, los hiPSC-CM volados por el espacio mostraron una estructura y morfología normales. Sin embargo, se adaptaron modificando su patrón de latido y sus patrones de reciclaje de calcio.
Además, los investigadores realizaron la secuenciación de ARN de hiPSC-CM cosechados a las 4.5 semanas a bordo de la Estación Espacial Internacional y 10 días después de regresar a la Tierra. Estos resultados mostraron que 2.635 genes se expresaron diferencialmente entre vuelo, post-vuelo y tierramuestras de control. En particular, las vías genéticas relacionadas con la función mitocondrial se expresaron más en los CM-hiPSC volados por el espacio. Una comparación de las muestras reveló que los CM-hiPSC adoptan un patrón de expresión génica único durante el vuelo espacial, que revierte a uno que es similar acontroles en tierra al regresar a la gravedad normal.
"Nos sorprende la rapidez con que las células del músculo cardíaco humano pueden adaptarse al entorno en el que se encuentran, incluida la microgravedad", dice Wu. "Estos estudios pueden proporcionar información sobre los mecanismos celulares que podrían beneficiar la salud de los astronautas durante mucho tiempo-vuelo espacial duradero, o potencialmente sentar las bases para nuevas ideas para mejorar la salud del corazón en la Tierra ".
Según Wu, las limitaciones del estudio incluyen su corta duración y el uso de cultivo de células 2D. En futuros estudios, los investigadores planean examinar los efectos de los vuelos espaciales y la microgravedad utilizando tejidos cardíacos 3D derivados de hiPSC más fisiológicamente relevantes con varias célulastipos, incluidas las células de los vasos sanguíneos. "También planeamos probar diferentes tratamientos en las células del corazón humano para determinar si podemos prevenir algunos de los cambios que experimentan las células del corazón durante el vuelo espacial", dice Wu.
Este trabajo fue apoyado por el Centro para el Avance de la Ciencia en el Espacio CASIS, una Beca de Graduados AW del Departamento de Defensa de Ciencia e Ingeniería de la Defensa Nacional, una Beca Predoctoral de la Asociación Americana del Corazón AHA, el Graduado de la Fundación Nacional de CienciasResearch Fellowship Program, NIH, una beca posdoctoral de la AHA, un Premio Pionero del Director de los NIH, el Consorcio de Biología Celular Progenitora NHLBI, una Beca de Ayuda de la AHA, la Fundación Burroughs Wellcome Innovación en Ciencias Regulatorias y un Premio de Investigador Establecido por la AHA. BioServe Space Technologies.y SpaceX fueron socios de implementación.
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