เซลล์หัวใจของมนุษย์ที่สัมผัสกับสภาวะไร้น้ำหนักแสดงการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วอย่างน่าประหลาดใจในการทำงานและการแสดงออกของยีน แต่ส่วนใหญ่จะกลับมาเป็นปกติเมื่อกลับมายังโลก นักวิจัยในสหรัฐฯ กล่าว ทีมงานได้เปรียบเทียบ RNA สัณฐานวิทยา และพฤติกรรมของเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจ 2 ชุดในหลอดทดลองโดยชุดหนึ่งใช้เวลามากกว่า 5 สัปดาห์บนสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS)
การทดลองเพิ่มเติมเกี่ยวกับวัฒนธรรม 3 มิติ
และโครงสร้างเนื้อเยื่อที่ซับซ้อนมากขึ้นในที่สุดอาจนำไปสู่การรักษาสภาพต่างๆ ที่นักบินอวกาศต้องทนทุกข์ทรมานในระหว่างภารกิจในอวกาศที่ยาวนาน หน่วยงานด้านอวกาศแห่งชาติและบริษัทการค้ามีเป้าหมายในการส่งมนุษย์ไปยังดาวอังคารในอีกทศวรรษหรือสองปีข้างหน้า นอกจากการปฏิวัติเทคโนโลยีการขับเคลื่อน นักบินอวกาศจะต้องใช้เวลาหลายเดือนในสภาวะไร้น้ำหนัก ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยา เช่น การสูญเสียความหนาแน่นของกระดูก กล้ามเนื้อลีบ และการทำงานของหัวใจลดลง แม้จะสั่งสมประสบการณ์มานานหลายทศวรรษจาก ISS และรุ่นก่อน การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้มีผลในระดับเซลล์อย่างไรก็ยังไม่ทราบแน่ชัด
เพื่อช่วยเติมช่องว่างความรู้นี้Alexa WnorowskiและArun Sharmaที่ Stanford University School of Medicine และเพื่อนร่วมงานได้ใช้สเต็มเซลล์จากบุคคล 3 คนเพื่อสร้าง cardiomyocytes ของมนุษย์ ซึ่งเป็นเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจที่หดตัวเพื่อให้อวัยวะเต้น พวกเขาแยกแต่ละเซลล์จากสามเซลล์ออกเป็นสองวัฒนธรรม 2D โดยปลูกฝังชุดหนึ่งบนพื้นดินในขณะที่อีกเซลล์หนึ่งถูกปล่อยสู่อวกาศ ( Stem Cell Reports 10.1016 / j.stemcr.2019.10.06 )
ในระหว่างการสุ่มตัวอย่าง 5.5 สัปดาห์บน ISS
นักบินอวกาศและผู้เขียนร่วมKathleen Rubinsจาก NASA Johnson Space Center ได้สังเกตการเปลี่ยนแปลงของการหดตัวของเซลล์โดยใช้กล้องจุลทรรศน์วิดีโอ หลังจากที่เซลล์กลับสู่โลกแล้ว นักวิจัยได้ใช้กล้องจุลทรรศน์แบบ phase-contrast microscopy และ immunofluorescence microscopy เพื่อวัดสัณฐานวิทยาของเซลล์ การสังเกตที่เท่าเทียมกันบนเซลล์บนพื้นดินพบว่าไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในรูปร่างและโครงสร้างระหว่างวัฒนธรรมทั้งสองชุด อย่างไรก็ตาม ผู้ที่อยู่ในวงโคจรจะเต้นน้อยกว่าปกติและหดตัวและผ่อนคลายช้าลง ซึ่งนักวิจัยระบุว่ามีการเปลี่ยนแปลงวิธีการหมุนเวียนแคลเซียมภายในเซลล์
นักวิจัยยังได้เก็บเกี่ยวเซลล์ในระหว่างและหลังภารกิจเพื่อให้สามารถจัดลำดับการถอดรหัสได้ ทรานสคริปโทมคือชุดโมเลกุลอาร์เอ็นเอของเซลล์ และระบุว่ายีนใดทำงานในช่วงเวลาที่กำหนด ยีนมากกว่า 3,000 ยีนแสดงให้เห็นความแตกต่างในระดับการแสดงออกระหว่างวัฒนธรรมภาคพื้นดินและวัฒนธรรมการบิน โดยการเปลี่ยนแปลงจะกระจุกตัวอยู่รอบๆ ยีนที่ควบคุมการเผาผลาญของเซลล์เป็นหลัก
การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ใน transcriptome ไม่ได้รวมยีนที่เกี่ยวข้องกับการปั่นจักรยานแคลเซียม ดังนั้นนักวิจัยจึงคิดว่าการเปลี่ยนแปลงแบบไดนามิกของการหดตัวที่เห็นในเซลล์ในอวกาศนั้นเป็นการตอบสนองที่ไม่ใช่ทางพันธุกรรมต่อการเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อมของพวกเขา
มีโปรตีนที่รับรู้แรงกดและแรงตึงที่ทำให้เซลล์
สามารถสัมผัสและตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมได้ ซึ่งอาจส่งผลต่อการตอบสนองของเซลล์บางส่วนที่เราสังเกตเห็น” โจเซฟ วูหัวหน้าทีมและผู้อำนวยการสถาบันหัวใจและหลอดเลือดสแตนฟอร์ดกล่าว ไม่ว่าเซลล์จะตอบสนองต่อสภาวะไร้น้ำหนักเพียงน้อยนิดหรือไม่ก็ตาม อย่างไรก็ตาม เนื่องจากนักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่าตัวอย่าง ISS ประสบกับแรงเพิ่มเติมในระหว่างการปล่อยและกลับเข้าไปใหม่ รวมทั้งการแผ่รังสีที่เพิ่มขึ้นในช่วงเวลาที่พวกมันอยู่ในวงโคจร พวกเขากล่าวว่าการทดลองในอนาคตจะต้องรวมกลุ่มควบคุมในอวกาศที่ได้รับการเพาะเลี้ยงในเครื่องหมุนเหวี่ยงเพื่อจำลองแรงโน้มถ่วงที่พื้นผิว
MRI เผยให้เห็นว่าการเดินทางในอวกาศเปลี่ยนแปลงสมองอย่างไร สิบวันหลังจากวัฒนธรรมกลับสู่โลก นักวิจัยได้ประเมินพฤติกรรมของเซลล์อีกครั้ง และเก็บตัวอย่างเพิ่มเติมสำหรับการวิเคราะห์อาร์เอ็นเอ ถึงเวลานี้ ความแตกต่างในการแสดงออกของยีนส่วนใหญ่ระหว่างทั้งสองกลุ่มได้จางหายไป แต่ยังคงมีอยู่ประมาณ 1,000 รายการ เช่นเดียวกับการเปลี่ยนแปลงการทำงานที่เกี่ยวข้องกับการหมุนเวียนแคลเซียม Wnorowski, Sharma และเพื่อนร่วมงานไม่สามารถพูดได้ว่าเซลล์จะกลับสู่สถานะก่อนบินอย่างเต็มที่หรือไม่เนื่องจากมีระยะเวลาการกู้คืนนานขึ้น
ข้างบนก็ข้างล่างการศึกษานี้เป็นเพียงการศึกษาวิจัยครั้งแรกเกี่ยวกับผลกระทบของสภาวะไร้น้ำหนักต่อเซลล์หัวใจของมนุษย์ และจะตามด้วยการทดลองที่เกี่ยวข้องกับเนื้อเยื่อหัวใจของมนุษย์ที่ออกแบบทางวิศวกรรมซึ่งประกอบด้วยเซลล์หลายประเภท Wu คิดว่าข้อมูลเชิงลึกที่ได้จากการศึกษาเหล่านี้สามารถนำไปใช้ในอวกาศและบนโลกได้
“วิธี ‘ง่าย’ ในการรักษาหัวใจและกล้ามเนื้อส่วนอื่นๆ ของร่างกายให้แข็งแรงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้คือให้นักบินอวกาศออกกำลังกายอย่างสม่ำเสมอและเข้มข้น แต่อาจมีวิธีการรักษาเพื่อป้องกันการเปลี่ยนแปลงของหัวใจที่เกิดขึ้นในวงโคจร” หวู่กล่าว “การบำบัดด้วย ‘การเสริมสร้างหัวใจ’ ที่เป็นไปได้ดังกล่าวอาจมีแอปพลิเคชันสำหรับผู้ที่ประสบภาวะหัวใจล้มเหลวบนพื้นดิน”
Steven Raman ผู้ร่วมวิจัย จาก UCLA กล่าวว่า “เราเห็นผลที่ดีมากในผู้ป่วย โดยที่ปริมาณต่อมลูกหมากลดลงกว่า 90% และอัตราความอ่อนแอที่ต่ำจนแทบไม่มีภาวะกลั้นปัสสาวะไม่อยู่” “มีสองสิ่งที่ไม่เหมือนใครเกี่ยวกับระบบนี้ อย่างแรก คุณสามารถควบคุมได้อย่างมีชั้นเชิงมากขึ้นว่าคุณจะรักษาที่ใด รักษาความคงอยู่และสมรรถภาพทางเพศไว้ได้ ประการที่สอง คุณสามารถทำเช่นนี้สำหรับมะเร็งต่อมลูกหมากแบบแพร่กระจายและเฉพาะที่และโรคที่ไม่ร้ายแรง ซึ่งรวมถึงภาวะต่อมลูกหมากโตที่เป็นพิษเป็นภัย”
Credit : aquilaadalberti.net arranjosdecosturatetyana.com arsdual.net asdcrecords.net attritionconsortium.com
