Der Gedanke an einen Weltraumflug kann das Herz höher schlagen lassen, aber eine Reise über die Erde hinaus könnte die Zellen des Organs verändern.
Da längere Aufenthalte an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) an der Tagesordnung sind und die Wahrscheinlichkeit zunimmt, dass Menschen längere Zeiträume im Weltraum verbringen, müssen die Auswirkungen der Mikrogravitation auf die Herzfunktion besser verstanden werden.
Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass aus Stammzellen gewonnene Herzmuskelzellen eine bemerkenswerte Fähigkeit haben, sich während und nach dem Weltraumflug an ihre Umgebung anzupassen.
Wissenschaftler untersuchten die Herzfunktion und die Genexpression auf Zellebene in menschlichen Herzzellen, die fünfeinhalb Wochen lang an Bord der Internationalen Raumstation kultiviert wurden. Sie fanden heraus, dass die Exposition gegenüber Mikrogravitation die Expression von Tausenden von Genen veränderte, aber innerhalb von 10 Tagen nach der Rückkehr auf die Erde weitgehend normale Muster wieder auftauchten.
Der leitende Studienautor Joseph Wu von der Stanford University School of Medicine sagte:„Unsere Studie ist neuartig, weil sie die erste ist, die vom Menschen induzierte pluripotente Stammzellen verwendet, um die Auswirkungen der Raumfahrt auf die menschliche Herzfunktion zu untersuchen.
„Die Mikrogravitation ist eine Umgebung, die in Bezug auf ihre Gesamtwirkung auf den menschlichen Körper nicht sehr gut verstanden wird, und Studien wie diese könnten dazu beitragen, Licht ins Dunkel zu bringen, wie sich die Körperzellen im Weltraum verhalten, insbesondere wenn die Welt beginnt mehr und längere Weltraummissionen wie zum Beispiel Mond und Mars.“
Bisher wurden die meisten Studien zur Reaktion des Herzens auf Mikrogravitation entweder in nichtmenschlichen Modellen oder auf Gewebe-, Organ- oder Systemebene durchgeführt. Um dies zu beheben, wurden die Schlagzellen im Rahmen einer kommerziellen Nachschubdienstmission an Bord eines SpaceX-Raumfahrzeugs zur ISS gebracht. Gleichzeitig wurden sie zu Vergleichszwecken auch auf der Erde kultiviert.
Als sie auf den Planeten zurückkehrten, zeigten die Zellen eine normale Struktur und Morphologie. Sie passten sich jedoch an, indem sie ihr Schlagmuster und ihre Kalziumrecyclingmuster änderten.
Die Forscher sequenzierten die Zellen, die viereinhalb Wochen an Bord der ISS und zehn Tage nach der Rückkehr zur Erde geerntet wurden. Die Ergebnisse zeigten, dass 2.635 Gene in Flug-, Nachflug- und Bodenkontrollproben unterschiedlich exprimiert wurden.
Vor allem Genwege im Zusammenhang mit der mitochondrialen Funktion wurden laut den in den Stem Cells Reports veröffentlichten Forschungsergebnissen stärker in den im Weltraum geflogenen Zellen exprimiert Tagebuch.
Ein Vergleich der Proben ergab, dass die Weltraumzellen während des Weltraumflugs ein einzigartiges Genexpressionsmuster annahmen, das nach der Rückkehr zur normalen Schwerkraft zu einem Muster zurückkehrte, das den bodenseitigen Kontrollen ähnelt.
Dr. Wu fügte hinzu:„Wir sind überrascht, wie schnell sich menschliche Herzmuskelzellen an die Umgebung anpassen können, in der sie sich befinden, einschließlich der Mikrogravitation.“
„Diese Studien könnten Einblicke in zelluläre Mechanismen geben, die der Gesundheit von Astronauten während eines Langzeit-Raumflugs zugute kommen könnten, oder möglicherweise den Grundstein für neue Erkenntnisse zur Verbesserung der Herzgesundheit auf der Erde legen.“