Ученые в шоке: клетки человека способны быстро адаптироваться как к невесомости, так и к земному притяжению

Новое исследование показывает, что клетки сердечной мышцы человека способны самостоятельно и достаточно быстро адаптироваться к условиям невесомости, и, более того, адаптироваться к исходному состоянию после возврата в условия земной гравитации. Это является научным ориентиром для специалистов, которые занимаются подготовкой астронавтов к длительным перелетам в будущем. Результаты были опубликованы 7 ноября в журнале Stem Cell Reports.

Известно, что космический полет воздействует на организм человека различными способами. Это включает физиологические изменения в функции сердца, такие как снижение частоты сердечных сокращений, снижение артериального давления и увеличение сердечного выброса.

Исследователи из Медицинской школы Стэнфордского университета, используя клетки сердечной мышцы, полученные из стволовых клеток, более детально изучили влияние микрогравитации на сердечную функцию человека и экспрессию генов на клеточном уровне.

«Наше исследование является новым, поскольку оно впервые использует индуцированные человеком плюрипотентные стволовые клетки для изучения влияния космического полета на работу сердца человека», — отметил Джозеф В. Ву, главный автор исследования из Медицинской школы Стэнфордского университета. В состав команды Ву входила астронавт NASA Кейт Рубинс, которая закончила работу в Стэнфорде, прежде чем отправиться на орбиту.

В частности, исследователи использовали вызванные человеком плюрипотентные кардиомиоциты, полученные из стволовых клеток, которые были получены путем выделения и перепрограммирования клеток крови, а затем отправлены на космическую станцию ​​на борту грузовой капсулы SpaceX. Клетки провели на космической станции 5,5 недель, в то время как контрольная группа клеток изучалась одновременно на Земле.

«Микрогравитация — это среда, которая пока еще не очень хорошо понятна с точки зрения ее общего воздействия на организм человека», — сказал Ву в своем заявлении. «Подобные исследования могут помочь пролить свет на то, как клетки тела ведут себя в космосе, особенно это важно в будущем, когда мир начинет выполнять все больше и больше космических миссий, таких как полет на Луну и Марс».

По словам исследователей, когда клетки с космической станции вернулись на Землю, их структура осталась неизменной, но было выявлено изменение схемы биений и схемы рециркуляции кальция, то есть они автоматически адаптировались к невесомости.

Команда ученых также использовала секвенирование РНК для изучения экспрессии генов в клетках, которые были отправлены в космос. Их результаты показывают, что 2635 генов были экспрессированы с различной скоростью во время и после космического полета по сравнению с группой наземного контроля.

Кроме того, исследователи обнаружили, что генные пути, связанные с функцией митохондрий, были более выражены в группе клеток, которые были отправлены на космическую станцию. Однако, спустя 10 дней после возвращения к нормальной гравитации на Земле, относительно нормальные паттерны экспрессии генов вновь появились в космических клетках.

«Мы невероятно удивлены тем, как быстро человеческие клетки сердечной мышцы способны адаптироваться к окружающей среде, в которой они находятся, включая невесомость. Эти исследования могут дать представление о клеточных механизмах, которые могут принести пользу здоровью космонавтов во время длительного космического полета, или потенциально могут заложить основу для нового понимания улучшения здоровья сердца на Земле».