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 dei quali sono dannosi, altri salvano. Una nuova ricerca trova uno scopo terapeutico per l’impatto della microgravità sulle cellule staminali umane.
Dal cervello che si sposta verso l’alto, i muscoli si restringono, le vene si gonfiano e le facce degli astronauti diventano gonfie, gli effetti della microgravità sul corpo umano sono affascinanti, per usare un eufemismo.
Ma come influiscono le condizioni di assenza di peso nel cuore? Poiché questo organo vitale non ha bisogno di pompare tanto sangue in tutto il corpo quanto gravitazionale, nel tempo i vasi sanguigni tendono a diventare meno elastici e più spessi, il che aumenta il rischio di malattie cardiache.
Come contrappunto a queste conseguenze negative, tuttavia, gli scienziati stanno scoprendo sempre più effetti potenzialmente terapeutici del volo spaziale sul cuore umano.
Ad esempio, studi hanno dimostrato che la microgravità simulata in laboratorio influenza le cellule del cuore dei progenitori 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”.
Altri studi su cellule di topo embrionali hanno dimostrato che la simulazione del volo spaziale influenza la staminalità e la differenziazione delle cellule staminali, aiutandole a differenziarsi più rapidamente nelle cellule del muscolo cardiaco.
Così, i ricercatori della Loma Linda University di Loma Linda, in California, si sono chiesti se le cellule staminali così modificate potessero essere utilizzate per la riparazione cardiaca.
Per rispondere a questa domanda, Jonathan Baio e colleghi hanno simulato i cambiamenti molecolari che si sarebbero verificati 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
La microgravità modifica la segnalazione del calcio
Baio e team hanno simulato la microgravità per 6-7 giorni sulla Stazione Spaziale Internazionale della NASA e le cellule progenitrici cardiache neonatali coltivate 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 che sono tipicamente associati a uno stato precedente di sviluppo cardiovascolare”.
Dopo 6-7 giorni, gli scienziati hanno scoperto cambiamenti nelle vie di segnalazione del calcio che, dicono, 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, o enzima, 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 rilevati hanno portato 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.
Mentre i risultati di questi studi sono promettenti, a volte l’attecchimento delle cellule fallisce e gli scienziati stanno ancora discutendo su quale tipo di cellula è meglio per il trapianto.
“Pertanto, l’applicazione dei risultati degli esperimenti [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] anipolando il normale ambiente gravitazionale delle prime [cellule progenitrici cardiache] può evidenziare importanti meccanismi con cui i progenitori cardiaci precoci si sviluppano o si espandono.Questi intuizioni possono essere applicati per comprendere ulteriormente lo sviluppo cardiovascolare e migliorare i risultati delle terapie rigenerative basate su cellule staminali “.
Graham C. Parker, Ph.D. – Chi è affiliato alla Scuola di Medicina Wayne State University di Detroit, MI, ed è anche il redattore capo della rivista, commenta i risultati.
Dice: “Questo documento fornisce un’importante dimostrazione del concetto di combinazione di progettazione sperimentale spaziale e terrestre e informa lo sviluppo terapeutico cardiaco sia per il volo spaziale che qui sulla Terra.”
