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El estudio de la mosca del vinagre revela los efectos de la microgravedad sobre el corazón

Los científicos en el Discovery Institute médico de Sanford Burnham Prebys han mostrado que las moscas del vinagre que pasaron varias semanas en el espacio internacional (ISS) Estación-sobre la mitad de sus cambios estructurales y bioquímicos profundos vida-experimentados a sus corazones. El estudio, publicado hoy en célula denuncia, sugiere que los astronautas que pasan un periodo muy largo de tiempo en espacio-el cual sea requerido para la formación de una colonia o de un viaje de la luna a distante Marte-pudieran sufrir efectos similares y puedan beneficiarse de dimensiones protectoras de mantener sus corazones sanos. La investigación también reveló los nuevos discernimientos que podrían personas de la ayuda día en la tierra que están en reposo en cama a largo plazo o la vida con enfermedad cardíaca.

Por primera vez, podemos ver los cambios celulares y moleculares que pueden ser la base de las enfermedades cardíacas consideradas en estudios del astronauta. Iniciamos este estudio para entender los efectos de la microgravedad sobre el corazón, y ahora tenemos un mapa itinerario que podemos utilizar para comenzar para desarrollar estrategias para mantener corazones del astronauta fuertes y sanos.”

Karen Ocorr, Ph.D., profesor adjunto en el programa del revelado, del envejecimiento y de la regeneración en Sanford Burnham Prebys y autor co-mayor del estudio

Los últimos estudios han mostrado que bajo condiciones de la microgravedad, el corazón humano cambio de un óvalo a una forma más esférica. El vuelo espacial también hace el músculo cardíaco debilitarse (atrofia), reduciendo su capacidad de bombear sangre en la carrocería. Sin embargo, hasta ahora, estudios humanos del corazón; terminado usando los ultrasonidos realizados en el ISS; se han limitado a un número relativamente pequeño de astronautas. Mientras que son importantes, estos estudios no revelaron los cambios celulares y moleculares que impulsan estas transformaciones; la información necesitó desarrollar las contramedidas que mantendrán a astronautas seguros en vuelos prolongados.

“A medida que continuamos nuestro trabajo para establecer a una colonia en la luna y para enviar a los primeros astronautas a Marte, la comprensión de los efectos del tiempo extendido en microgravedad sobre el cuerpo humano es imprescindible,” dice Sharmila Bhattacharya, Ph.D., científico mayor en la NASA y autor del estudio. Los “resultados de hoy muestran que la microgravedad puede tener efectos dramáticos sobre el corazón, sugerir que la intervención médica puede ser necesaria para el viaje espacial de la largo-duración, y punto a varias direcciones para el revelado terapéutico.”

Las moscas del vinagre son modelos asombrosamente buenos para estudiar el corazón humano. La parte el casi 75% de los insectos de los genes enfermedad-que causan encontrados en seres humanos, y sus corazones tubo-dados forma reflejan una versión temprana los nuestros; cuál comienza como tubo cuando estamos en la matriz y los dobleces posteriores en las cuatro cámaras con las cuales somos familiares. Afortunadamente, las moscas del vinagre son también en gran parte independientes económicamente. Toda la comida que las moscas necesarias para la duración del viaje fueron contenidas en cajas especiales diseñó para este estudio; permitir que los astronautas ocupados se centren en otras tareas.

Viaje al espacio

En el estudio, los científicos enviaron al special “mosca expresada encajonan” contener los frascos llenados de algunas moscas del vinagre femeninas y masculinas al ISS para una órbita uno-mes-larga. Mientras que en espacio, estas moscas produjeron a centenares de bebés que experimentaron tres semanas de microgravedad; el equivalente humano de tres décadas. Las moscas del vinagre que nacieron en espacio volvieron a la tierra vía un splashdown de la costa de Baja California. Una pieza de las personas científicas extrajo las moscas de la lumbrera de Long Beach y; muy cuidadosamente; impulsó los especímenes al campus de Sanford Burnham Prebys en La Jolla, California.

Las moscas llegaron una vez el laboratorio, los científicos saltaron en la acción. Las pruebas de la función del corazón tuvieron que ser tomadas en el plazo de 24 horas del retrono a la tierra así que la gravedad no interferiría con los resultados. Los investigadores trabajaron las veinticuatro horas del día para medir las moscas

capacidad de toma de altura hacia arriba un tubo de ensayo; para capturar los vídeos de los corazones que baten para medir contractilidad y ritmo cardíaco; y para preservar el tejido para los análisis genéticos y bioquímicos futuros, incluyendo la correspondencia de los cambios de la expresión génica que ocurrieron en el corazón.

Tejido extenso que remodela

Este trabajo reveló que el espacio vuela tenía corazones más pequeños que eran menos contráctiles; reduciendo su capacidad de bombear sangre y reflejando los síntomas vistos en astronautas. El tejido del corazón también experimentó el remodelado extenso. Por ejemplo, las fibras de músculo normalmente paralelas se convirtieron en contacto mal alineado mal y perdido con las estructuras fibrosas circundantes que permiso que el corazón genera la fuerza; dando por resultado el bombeo empeorado.

“En el corazón normal de la mosca, las fibras de músculo trabajan como sus dedos cuando exprimen un tubo de la crema dental. En el espacio vuela, la contracción era como intentar salir la crema dental apretando en vez de exprimir,” explica Ocorr. “Para los seres humanos, éste podía convertirse un problema grande.”

A la sorpresa de los científicos, la matriz extracelular fibrosa (ECM) que rodea el corazón del espacio vuela fue reducida importante. Después de un daño del corazón tal como un ataque del corazón, este tejido de apoyo se sobreproduce e interfiere a menudo con la función del corazón. Por este motivo, la interacción entre el ECM y el corazón es un campo de investigación activo para los científicos del corazón.

“Éramos muy emocionados encontrar que varias proteínas ECM-que obran recíprocamente que dysregulated en el espacio vuela,” dice a Rolf Bodmer, Ph.D., director y profesor en el revelado del, el envejecimiento y el   del programa de la regeneración en Sanford Burnham Prebys y autor co-mayor del estudio. “Estas proteínas no estaban previamente en el radar de los investigadores del corazón, así que ésta podría acelerar el revelado de las terapias que perfeccionan la función del corazón reduciendo fibrosis.”

La punta del iceberg

Ocorr y Bodmer son el analizar todavía ocupado genético y los datos moleculares de esto estudian y creen que estos discernimientos son la “punta del iceberg” para este tipo de investigación. Los problemas de Vision son comunes en astronautas, así que los científicos también están analizando el tejido del aro del espacio vuelan. Otro campo de interés se relaciona con los bebés de las moscas que nacieron en el espacio, que ayudaría a revelar cualquier efecto heredado del vuelo espacial. Mientras que la salud del astronauta es la meta fundamental, la gente en la tierra puede final ser los beneficiarios más grandes de este trabajo pionero.

“Me siento confiado que la investigación de la enfermedad cardíaca va a beneficiarse de los discernimientos que estamos ganando de estos vuelos,” digo Ocorr. La “comprensión de cómo el corazón funciona en espacio también va a enseñarnos más sobre cómo el corazón trabaja y puede romperse en la tierra.”

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.