桑福德·伯納姆·普雷比斯醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)研究所的科學(xué)家表明，在國(guó)際空間站(ISS)上度過(guò)了幾周的果蠅(大約半生)對(duì)心臟的結(jié)構(gòu)和生化發(fā)生了深刻的變化。這項(xiàng)發(fā)表在《細(xì)胞報(bào)告》上的研究表明，在太空中花費(fèi)很長(zhǎng)一段時(shí)間(這是形成月球菌落或前往遙遠(yuǎn)的火星所必需的)的宇航員可能會(huì)遭受類(lèi)似的影響，并且可能會(huì)受益于保護(hù)性措施以保持他們的心臟健康。這項(xiàng)研究還揭示了新的見(jiàn)解，有一天可以幫助地球上長(zhǎng)期臥床休息或患有心臟病的人。

桑福德·伯納姆·普雷比斯大學(xué)(Sanford Burnham Prebys)開(kāi)發(fā)，老化和再生計(jì)劃的助理教授Karen Ocorr博士說(shuō)：“我們首次看到了可能在宇航員研究中發(fā)現(xiàn)的心臟疾病的潛在細(xì)胞和分子變化。”研究的共同資深作者。“我們開(kāi)始這項(xiàng)研究是為了了解微重力對(duì)心臟的影響，現(xiàn)在我們有了一個(gè)路線圖，可以用來(lái)制定戰(zhàn)略來(lái)保持宇航員心臟強(qiáng)壯和健康。”

過(guò)去的研究表明，在微重力條件下，人的心臟從橢圓形變?yōu)榍蛐?。太空飛行還會(huì)導(dǎo)致心肌減弱(萎縮)，從而降低其向全身泵送血液的能力。但是，直到現(xiàn)在，對(duì)人類(lèi)心臟的研究(使用在ISS上執(zhí)行的超聲波完成)仍僅限于相對(duì)較少的宇航員。盡管很重要，但這些研究并未揭示推動(dòng)這些轉(zhuǎn)變的細(xì)胞和分子變化-制定對(duì)策以使宇航員能夠長(zhǎng)時(shí)間飛行安全所需的信息。

美國(guó)國(guó)家航空航天局高級(jí)科學(xué)家Sharmila Bhattacharya博士說(shuō)：“隨著我們繼續(xù)努力在月球上建立殖民地并將第一批宇航員送往火星，了解微重力延長(zhǎng)時(shí)間對(duì)人體的影響勢(shì)在必行。”和一位研究作者。“今天的結(jié)果表明，微重力可以對(duì)心臟產(chǎn)生巨大影響，這表明長(zhǎng)時(shí)間太空旅行可能需要醫(yī)學(xué)干預(yù)，并指出治療發(fā)展的幾個(gè)方向。”

實(shí)蠅是研究人類(lèi)心臟的令人驚訝的良好模型。昆蟲(chóng)共享人類(lèi)發(fā)現(xiàn)的近75%的致病基因，它們的管狀心臟反映了我們的早期形式-從我們進(jìn)入子宮開(kāi)始就變成了一個(gè)管子，然后折疊成四個(gè)與我們共處的腔室很熟悉。幸運(yùn)的是，果蠅在很大程度上也可以自我維持。旅途中所需的所有蒼蠅食物都包含在為這項(xiàng)研究設(shè)計(jì)的專(zhuān)用盒子中，使忙碌的宇航員可以專(zhuān)注于其他任務(wù)。

太空之旅

在這項(xiàng)研究中，科學(xué)家將特殊的“通風(fēng)箱”裝滿了幾只雌雄果蠅的小瓶，送往國(guó)際空間站進(jìn)行為期一個(gè)月的軌道飛行。在太空中時(shí)，這些蒼蠅產(chǎn)生了數(shù)百名嬰兒，它們經(jīng)歷了三周的微重力作用，相當(dāng)于人類(lèi)三十年的微重力。在太空中出生的果蠅通過(guò)下加利福尼亞州海岸的一次飛濺降落返回地球?？茖W(xué)小組的一名成員從長(zhǎng)灘港取回了蒼蠅，并非常小心地將標(biāo)本開(kāi)到了加利福尼亞州拉荷亞的桑福德·伯納姆·普雷比斯的校園。

蒼蠅到達(dá)實(shí)驗(yàn)室后，科學(xué)家便采取行動(dòng)。返回地球后的24小時(shí)內(nèi)必須進(jìn)行心臟功能測(cè)試，以免重力干擾結(jié)果。研究人員晝夜不停地測(cè)量蒼蠅的

能夠爬上試管;捕獲跳動(dòng)的心臟的視頻以測(cè)量收縮力和心率;并保存組織以用于將來(lái)的遺傳和生化分析，包括定位發(fā)生在心臟中的基因表達(dá)變化。

廣泛的組織重塑

這項(xiàng)工作表明，太空蒼蠅的心臟較小，收縮力較小，從而降低了它們抽血的能力并反映了宇航員所見(jiàn)的癥狀。心臟組織也經(jīng)歷了廣泛的重塑。例如，正常平行的肌肉纖維變得不對(duì)齊，并且與周?chē)睦w維結(jié)構(gòu)失去接觸，從而使心臟產(chǎn)生力量-導(dǎo)致泵的功能受損。

Ocorr解釋說(shuō)：“在正常的飛行心臟中，當(dāng)擠壓一根牙膏管時(shí)，肌肉纖維就像手指一樣工作。在蒼蠅中，收縮就像是試圖通過(guò)向下按壓而不是擠壓來(lái)擠出牙膏，” 對(duì)于人類(lèi)而言，這可能會(huì)成為一個(gè)大問(wèn)題。

令科學(xué)家驚訝的是，圍繞果蠅心臟的纖維狀細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)大大減少了。在心臟病發(fā)作(例如心臟病發(fā)作)后，這種支持組織通常會(huì)過(guò)度生產(chǎn)，并干擾心臟功能。因此，ECM與心臟之間的相互作用是心臟科學(xué)家研究的一個(gè)活躍領(lǐng)域。

桑福德·伯納姆·普雷姆斯(Sanford Burnham Prebys)開(kāi)發(fā)，老化和再生計(jì)劃的主任兼教授Rolf Bodmer博士說(shuō)：“我們很高興能發(fā)現(xiàn)幾種與ECM相互作用的蛋白質(zhì)在太空果蠅中失調(diào)。”研究。這些蛋白質(zhì)以前沒(méi)有被心臟研究人員所關(guān)注，因此可以加速通過(guò)減少纖維化來(lái)改善心臟功能的療法的發(fā)展。”

冰山一角

Ocorr和Bodmer仍在忙于分析這項(xiàng)研究的遺傳和分子數(shù)據(jù)，并認(rèn)為這些見(jiàn)解是此類(lèi)研究的“冰山一角”。視力問(wèn)題在宇航員中很常見(jiàn)，因此科學(xué)家們也在分析太空中的眼睛組織。另一個(gè)有趣的領(lǐng)域涉及在太空中出生的蒼蠅的嬰兒，這將有助于揭示太空飛行的任何遺傳效應(yīng)。盡管宇航員的健康是首要目標(biāo)，但地球上的人們最終可能是這項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性工作的最大受益者。

Ocorr說(shuō)：“我相信心臟病研究將從我們從這些飛行中獲得的見(jiàn)解中受益。” “了解心臟在太空中的運(yùn)作方式還將使我們更多地了解心臟如何運(yùn)作以及如何在地球上破裂。”