Gli astronauti vivono in un ambiente praticamente senza peso, scientificamente noto come microgravità. Gli effetti della microgravità sul corpo umano sono vari e affascinanti; alcuni di essi possono risultare dannosi, mentre altri possono rivelarsi salvifici. Recenti ricerche stanno scoprendo un potenziale terapeutico per l’impatto della microgravità sulle cellule staminali umane.
Dal cervello che si sposta verso l’alto, ai muscoli che si restringono, fino alle vene che si gonfiano e ai volti degli astronauti che diventano gonfi, gli effetti della microgravità sul corpo umano sono davvero affascinanti, per usare un eufemismo.
Ma come influiscono le condizioni di assenza di peso sul cuore? Questo organo vitale non deve pompare tanto sangue in tutto il corpo quanto in condizioni gravitazionali. Col passare del tempo, i vasi sanguigni tendono a diventare meno elastici e più spessi, aumentando così il rischio di malattie cardiache.
Tuttavia, in contrapposizione a queste conseguenze negative, gli scienziati stanno scoprendo sempre più effetti potenzialmente terapeutici del volo spaziale sul cuore umano.
Studi recenti hanno dimostrato che la microgravità simulata in laboratorio influisce sulle cellule del cuore progenitrici in modo diverso a seconda della loro età. Le cellule progenitrici sono i «primi discendenti delle cellule staminali che possono differenziarsi per formare uno o più tipi di cellule».
Ulteriori ricerche su cellule embrionali di topo hanno rivelato che la simulazione del volo spaziale influenza la staminalità e la differenziazione delle cellule staminali, aiutandole a differenziarsi più rapidamente in cellule del muscolo cardiaco.
Di conseguenza, i ricercatori della Loma Linda University, in California, hanno cominciato a interrogarsi se queste cellule staminali modificate potessero essere utilizzate per la riparazione cardiaca.
Per rispondere a questa domanda, Jonathan Baio e colleghi hanno simulato i cambiamenti molecolari che si verificherebbero in condizioni di microgravità e hanno esplorato le loro implicazioni per aumentare il potenziale terapeutico delle cellule progenitrici cardiovascolari.
I ricercatori hanno pubblicato le loro scoperte in un numero speciale della rivista [Nome della rivista].
La Microgravità Modifica la Segnalazione del Calcio
Baio e il suo team hanno simulato la microgravità per 6-7 giorni sulla Stazione Spaziale Internazionale della NASA, coltivando cellule progenitrici cardiache neonatali per 12 giorni nel National Laboratory a bordo della stazione spaziale.
Gli scienziati hanno cercato cambiamenti nell’espressione genica e hanno scoperto che l’ambiente di microgravità «induceva l’espressione di geni tipicamente associati a uno stato precedente di sviluppo cardiovascolare».
Dopo 6-7 giorni, i ricercatori hanno notato cambiamenti nelle vie di segnalazione del calcio, segnalando che queste potrebbero essere utilizzate per migliorare le terapie basate sulle cellule staminali per la riparazione cardiaca.
Dopo 30 giorni, è stata attivata una chinasi proteica calcio-dipendente, chiamata C alfa. Per esplorare ulteriormente l’effetto dell’induzione di calcio nelle cellule progenitrici cardiache neonatali, i ricercatori hanno attivato la proteina chinasi sulla Terra aumentando la segnalazione di calcio.
I cambiamenti osservati hanno spinto i ricercatori a concludere che «la manipolazione della segnalazione di calcio sulla Terra presenta una nuova opportunità terapeutica per la riparazione cardiaca cellulare».
Cosa Significano i Risultati per la Riparazione Cardiaca
Come notano gli autori, esistono già studi clinici in fase iniziale che utilizzano cellule staminali cardiache per trattare pazienti con cardiomiopatia ischemica o per aiutare le persone a riprendersi da un infarto.
Sebbene i risultati di questi studi siano promettenti, a volte l’attecchimento delle cellule fallisce e gli scienziati stanno ancora discutendo su quale tipo di cellula sia migliore per il trapianto.
«Pertanto, l’applicazione dei risultati degli esperimenti sulla microgravità agli esperimenti basati sulla Terra può aiutare a superare le carenze degli attuali studi clinici che prevedono l’uso di cellule progenitrici cardiache per la riparazione cardiaca», scrivono gli autori.
Baio e colleghi concludono:
«[M] manipolando il normale ambiente gravitazionale delle prime cellule progenitrici cardiache, si possono evidenziare meccanismi importanti con cui i progenitori cardiaci precoci si sviluppano o si espandono. Queste intuizioni possono essere applicate per comprendere ulteriormente lo sviluppo cardiovascolare e migliorare i risultati delle terapie rigenerative basate su cellule staminali».
Graham C. Parker, Ph.D. – affiliato alla Scuola di Medicina Wayne State University di Detroit, MI, e redattore capo della rivista, commenta i risultati, affermando: «Questo documento fornisce un’importante dimostrazione del concetto di combinazione di progettazione sperimentale spaziale e terrestre, informando lo sviluppo terapeutico cardiaco sia per il volo spaziale che per la ricerca sulla Terra».
Nuove Prospettive e Ricerche Recenti
Negli ultimi anni, altre ricerche hanno approfondito il legame tra microgravità e salute cardiovascolare, rivelando che l’esposizione prolungata alla microgravità può influenzare la funzione cardiaca e la risposta infiammatoria. Studi condotti su astronauti al ritorno dalla Stazione Spaziale Internazionale hanno mostrato cambiamenti significativi nella funzionalità cardiaca, che meritano attenzione.
Inoltre, un recente studio ha evidenziato come la microgravità possa stimolare l’attività di alcuni geni legati alla riparazione cardiaca, suggerendo che l’ambiente spaziale potrebbe effettivamente fungere da catalizzatore per lo sviluppo di nuove terapie. Queste scoperte aprono la strada a ulteriori studi clinici volti a testare l’efficacia delle cellule staminali modificate in contesti clinici reali.
La ricerca continua ad esplorare come le tecnologie spaziali possano essere integrate nella medicina rigenerativa, fornendo così nuove opportunità per affrontare le malattie cardiache, che rimangono una delle principali cause di morte a livello globale. Con ogni missione spaziale, non solo ampliamo i nostri orizzonti, ma anche le possibilità di migliorare la salute umana attraverso scoperte scientifiche innovative.
