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O estudo da mosca de fruto revela os efeitos da microgravidade no coração

Os cientistas no Discovery Institute médico de Sanford Burnham Prebys mostraram que as moscas de fruto que passaram diversas semanas no espaço internacional (ISS) Estação-sobre a metade de suas mudanças estruturais e bioquímicas profundas vida-experientes a seus corações. O estudo, publicado hoje na pilha relata, sugere que os astronautas que gastam uma quantidade de tempo longa em espaço-que seja exigido para a formação de uma colônia ou de um curso da lua a distante Marte-possam sofrer efeitos similares e possam tirar proveito das medidas de defesa manter seus corações saudáveis. A pesquisa igualmente revelou as introspecções novas que poderiam pessoa da ajuda dia na terra que está no resto ou na vida a longo prazo de base com doença cardíaca.

Pela primeira vez, nós podemos ver as mudanças celulares e moleculars que podem ser a base das condições de coração consideradas em estudos do astronauta. Nós iniciamos este estudo para compreender os efeitos da microgravidade no coração, e agora nós temos um mapa rodoviário que nós podemos se usar para começar desenvolver estratégias para manter corações do astronauta fortes e saudáveis.”

Karen Ocorr, Ph.D., professor adjunto no programa da revelação, do envelhecimento e da regeneração em Sanford Burnham Prebys e autor co-superior do estudo

Os estudos passados mostraram que sob circunstâncias da microgravidade, o coração humano desloca de um oval a uma forma mais esférica. O vôo espacial igualmente faz com que o músculo de coração enfraqueça-se (atrofia), reduzindo sua capacidade para bombear o sangue durante todo o corpo. Contudo, até aqui, estudos humanos do coração; terminado usando os ultra-sons executados no ISS; foram limitados a um número relativamente pequeno de astronautas. Quando importantes, estes estudos não revelaram as mudanças celulares e moleculars que conduzem estas transformações; informação necessário para desenvolver as medidas defensivas que manterão astronautas seguros em vôos prolongados.

“Porque nós continuamos nosso trabalho a estabelecer uma colônia na lua e a enviar os primeiros astronautas a Marte, compreender os efeitos de tempo prolongado na microgravidade no corpo humano é imperativa,” diz Sharmila Bhattacharya, Ph.D., cientista superior na NASA e um autor do estudo. “Os resultados de hoje mostram que a microgravidade pode ter efeitos dramáticos no coração, em sugerir que a intervenção médica pode ser necessário para a viagem espacial da longo-duração, e no ponto a diversos sentidos para a revelação terapêutica.”

As moscas de fruto são modelos surpreendentemente bons para estudar o coração humano. A parte quase 75% dos insectos dos genes decausa encontrados nos seres humanos, e seus corações câmara de ar-dados forma espelham uma versão adiantada de nossos; qual começa como uma câmara de ar quando nós estivermos no ventre e nas dobras mais atrasadas nas quatro câmaras com que nós somos familiares. Felizmente, as moscas de fruto são igualmente pela maior parte auto-alimentadas. Todo o alimento que as moscas necessários para a duração da viagem foram contidas em umas caixas especiais projectou para este estudo; permitindo que os astronautas ocupados centrem-se sobre outras tarefas.

Viagem ao espaço

No estudo, os cientistas enviaram o special “mosca exalada encaixotam” a contenção dos tubos de ensaio enchidos com algumas moscas de fruto fêmeas e masculinas ao ISS para uma órbita um-mês-longa. Quando no espaço, estas moscas produziram centenas de bebês que experimentaram três semanas da microgravidade; o equivalente humano de três décadas. As moscas de fruto que eram nascidas no espaço retornaram à terra através de um splashdown fora da costa de Baja California. Um membro da equipe científica recuperou as moscas da porta de Long Beach e; muito com cuidado; conduziu os espécimes ao terreno de Sanford Burnham Prebys em La Jolla, Califórnia.

Uma vez as moscas chegaram no laboratório, os cientistas saltaram na acção. Os testes da função do coração tiveram que ser tomados dentro de 24 horas do retorno à terra assim que a gravidade não interferiria com os resultados. Os pesquisadores trabalharam dia-e-noite para medir as moscas

capacidade para escalar acima um tubo de ensaio; para capturar vídeos dos corações batendo para medir a contractibilidade e a frequência cardíaca; e para preservar o tecido para os ensaios genéticos e bioquímicos futuros, incluindo traçando as mudanças da expressão genética que ocorreram no coração.

Tecido extensivo que remodela

Este trabalho revelou que o espaço voa teve os corações menores que eram menos contrácteis; reduzindo sua capacidade para bombear o sangue e espelhando os sintomas vistos nos astronautas. O tecido do coração igualmente submeteu-se à remodelação extensiva. Por exemplo, as fibras de músculo normalmente paralelas transformaram-se contacto desalihnado e perdido com as estruturas fibrosas circunvizinhas que permitem o coração gerar a força; tendo por resultado o bombeamento danificado.

“No coração normal da mosca, as fibras de músculo trabalham como seus dedos quando espremem uma câmara de ar de dentífrico. No espaço voa, a contracção era como a tentativa obter para fora o dentífrico comprimindo em vez da espremedura,” explica Ocorr. “Para seres humanos, este podia tornar-se um problema grande.”

À surpresa dos cientistas, a matriz extracelular fibrosa (ECM) que cerca o coração do espaço voa foi reduzida significativamente. Após um ferimento do coração tal como um cardíaco de ataque, este tecido de suporte frequentemente overproduced e interfere com a função do coração. Por este motivo, a interacção entre o ECM e o coração é uma área de pesquisa activa para cientistas do coração.

“Nós éramos muito entusiasmado encontrar que diversas proteínas deinteracção que dysregulated no espaço voa,” diz Rolf Bodmer, Ph.D., director e professor na revelação do, no envelhecimento e no   do programa da regeneração em Sanford Burnham Prebys e autor co-superior do estudo. “Estas proteínas não estavam previamente no radar de pesquisadores do coração, assim que esta poderia acelerar a revelação das terapias que melhoram a função do coração reduzindo a fibrose.”

A ponta do iceberg

Ocorr e Bodmer são análise ainda ocupada genética e os dados moleculars deste estudam e acreditam que estas introspecções são a “ponta do iceberg” para este tipo de pesquisa. Os problemas da visão são comuns nos astronautas, assim que os cientistas igualmente estão analisando o tecido do olho do espaço voam. Uma outra área de interesse relaciona-se aos bebês das moscas que eram nascidas no espaço, que ajudaria a revelar todos os efeitos herdados do vôo espacial. Quando a saúde do astronauta for o objetivo fundamental, os povos na terra podem finalmente ser os grandes beneficiários deste trabalho de abertura de caminhos.

“Eu estou seguro que a pesquisa da doença cardíaca está indo tirar proveito das introspecções que nós estamos ganhando destes vôos,” digo Ocorr. “Compreender como o coração funciona no espaço igualmente está indo ensinar-nos mais sobre como o coração trabalha e pode quebrar na terra.”

Source:
Journal reference:

Walls, S., et al. (2020) Prolonged Exposure to Microgravity Reduces Cardiac Contractility and Initiates Remodeling in Drosophila. Cell Reports. doi.org/10.1016/j.celrep.2020.108445.