Lalat buah mengungkapkan wawasan baru tentang efek perjalanan luar angkasa terhadap jantung

Lalat buah mengungkapkan wawasan baru tentang efek perjalanan luar angkasa terhadap jantung


Newswise – Ilmuwan di Institut Penemuan Medis Sanford Burnham Prebys telah menunjukkan bahwa lalat buah yang menghabiskan beberapa minggu di Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS) —sekitar separuh hidup mereka — mengalami perubahan struktural dan biokimia yang mendalam pada jantung mereka. Studi yang dipublikasikan hari ini di Laporan Sel, menunjukkan bahwa astronot yang menghabiskan banyak waktu di luar angkasa — yang diperlukan untuk pembentukan koloni bulan atau melakukan perjalanan ke Mars yang jauh — dapat mengalami efek yang sama dan dapat mengambil manfaat dari tindakan perlindungan untuk menjaga kesehatan jantung mereka. Penelitian tersebut juga mengungkapkan wawasan baru yang suatu hari nanti dapat membantu orang-orang di Bumi yang sedang istirahat jangka panjang atau hidup dengan penyakit jantung.

“Untuk pertama kalinya, kami dapat melihat perubahan seluler dan molekuler yang mungkin mendasari kondisi jantung yang terlihat dalam studi astronot,” kata Karen Ocorr, Ph.D., asisten profesor di Program Pengembangan, Penuaan dan Regenerasi di Sanford Burnham Prebys dan rekan penulis senior studi ini. “Kami memulai studi ini untuk memahami efek gayaberat mikro pada jantung, dan sekarang kami memiliki peta jalan yang dapat kami gunakan untuk mulai mengembangkan strategi agar jantung astronot tetap kuat dan sehat.”

Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa dalam kondisi gayaberat mikro, jantung manusia bergeser dari bentuk oval ke bentuk yang lebih bulat. Penerbangan luar angkasa juga menyebabkan otot jantung melemah (atrofi), mengurangi kemampuannya untuk memompa darah ke seluruh tubuh. Namun, hingga saat ini, studi jantung manusia — yang diselesaikan dengan ultrasound yang dilakukan di ISS — masih terbatas pada sejumlah kecil astronot. Meskipun penting, studi ini tidak mengungkapkan perubahan seluler dan molekuler yang mendorong transformasi ini — informasi yang diperlukan untuk mengembangkan tindakan pencegahan yang akan menjaga keamanan astronot dalam penerbangan yang berkepanjangan.

“Saat kami melanjutkan pekerjaan kami untuk membangun koloni di bulan dan mengirim astronot pertama ke Mars, pemahaman tentang efek waktu yang diperpanjang dalam gayaberat mikro pada tubuh manusia sangat penting,” kata Sharmila Bhattacharya, Ph.D., ilmuwan senior di NASA dan seorang penulis studi. “Hasil hari ini menunjukkan bahwa gayaberat mikro dapat memiliki efek dramatis pada jantung, menunjukkan bahwa intervensi medis mungkin diperlukan untuk perjalanan ruang angkasa jangka panjang, dan menunjukkan beberapa arah untuk pengembangan terapeutik.”

Secara mengejutkan, lalat buah adalah model yang bagus untuk mempelajari hati manusia. Serangga berbagi hampir 75% gen penyebab penyakit yang ditemukan pada manusia, dan jantung mereka yang berbentuk tabung mencerminkan versi awal kita — yang dimulai sebagai tabung ketika kita berada di dalam rahim dan kemudian melipat ke dalam empat ruang tempat kita berada. akrab. Untungnya, lalat buah juga bisa hidup mandiri. Semua makanan yang dibutuhkan lalat selama perjalanan disimpan dalam kotak khusus yang dirancang untuk penelitian ini — memungkinkan astronot yang sibuk untuk fokus pada tugas lain.

Perjalanan ke luar angkasa

Dalam penelitian tersebut, para ilmuwan mengirimkan “kotak lalat berventilasi” yang berisi botol kecil berisi beberapa betina dan jantan buah terbang ke ISS untuk orbit selama satu bulan. Saat berada di luar angkasa, lalat ini menghasilkan ratusan bayi yang mengalami gayaberat mikro selama tiga minggu — setara dengan tiga dekade manusia. Lalat buah yang lahir di luar angkasa kembali ke Bumi melalui percikan di lepas pantai Baja California. Seorang anggota tim ilmiah mengambil lalat dari Pelabuhan Long Beach dan — dengan sangat hati-hati — membawa spesimen tersebut ke kampus Sanford Burnham Prebys di La Jolla, California.

Begitu lalat tiba di lab, para ilmuwan langsung bertindak. Tes fungsi jantung harus dilakukan dalam waktu 24 jam setelah kembali ke Bumi sehingga gravitasi tidak akan mengganggu hasilnya. Para peneliti bekerja sepanjang waktu untuk mengukur lalat ‘

kemampuan untuk memanjat tabung reaksi; untuk merekam video detak jantung untuk mengukur kontraktilitas dan detak jantung; dan untuk mengawetkan jaringan untuk pengujian genetik dan biokimia di masa depan, termasuk pemetaan perubahan ekspresi gen yang terjadi di jantung.

Renovasi jaringan yang luas

Karya ini mengungkapkan bahwa lalat antariksa memiliki jantung yang lebih kecil yang kurang kontraktil — mengurangi kemampuan mereka untuk memompa darah dan mencerminkan gejala yang terlihat pada astronot. Jaringan jantung juga mengalami renovasi besar-besaran. Misalnya, serabut otot yang biasanya paralel menjadi tidak sejajar dan kehilangan kontak dengan struktur berserat di sekitarnya yang memungkinkan jantung untuk menghasilkan tenaga — mengakibatkan gangguan pemompaan.

“Pada jantung lalat normal, serat otot bekerja seperti jari-jari Anda saat meremas pasta gigi. Di ruang lalat, kontraksinya seperti mencoba mengeluarkan pasta gigi dengan cara menekan bukan dengan meremas, ”jelas Ocorr. “Bagi manusia, ini bisa menjadi masalah besar.”

Yang mengejutkan para ilmuwan, matriks ekstraseluler berserat (ECM) yang mengelilingi jantung lalat ruang angkasa berkurang secara signifikan. Setelah cedera jantung seperti serangan jantung, jaringan pendukung ini sering kali diproduksi berlebihan dan mengganggu fungsi jantung. Untuk alasan ini, interaksi antara ECM dan jantung merupakan area aktif penelitian para ilmuwan jantung.

“Kami sangat senang menemukan beberapa protein yang berinteraksi dengan ECM yang tidak diatur pada lalat luar angkasa,” kata Rolf Bodmer, Ph.D., direktur dan profesor diProgram Pengembangan, Penuaan dan Regenerasidi Sanford Burnham Prebys dan rekan penulis senior studi ini. “Protein ini sebelumnya tidak ada dalam radar para peneliti jantung, jadi ini dapat mempercepat pengembangan terapi yang meningkatkan fungsi jantung dengan mengurangi fibrosis.”

Ujung gunung es

Ocorr dan Bodmer masih sibuk menganalisis data genetika dan molekuler dari penelitian ini dan percaya bahwa wawasan ini adalah “puncak gunung es” untuk jenis penelitian ini. Masalah penglihatan biasa terjadi pada astronot, sehingga para ilmuwan juga menganalisis jaringan mata dari lalat luar angkasa. Bidang minat lain terkait dengan bayi lalat yang lahir di luar angkasa, yang akan membantu mengungkap efek yang diwariskan dari penerbangan luar angkasa. Meskipun kesehatan astronot adalah tujuan utama, orang-orang di Bumi pada akhirnya dapat menjadi penerima manfaat terbesar dari pekerjaan perintis ini.

“Saya yakin bahwa penelitian penyakit jantung akan mendapatkan keuntungan dari wawasan yang kami peroleh dari penerbangan ini,” kata Ocorr. “Memahami bagaimana jantung berfungsi di luar angkasa juga akan mengajari kita lebih banyak tentang bagaimana jantung bekerja dan dapat hancur di Bumi.”

Penulis pertama studi ini adalah Stanley Walls, Ph.D., dari Sanford Burnham Prebys. Penulis studi tambahan termasuk Soda Diop, Ryan Birse, Lisa Elmen, Sreehari Kalvakuri, Santiago Pineda, Erika Taylor, Bosco Trinh, Georg Vogler dan Rachel Zarndt dari Sanford Burnham Prebys; Curran Reddy dan Sharmila Bhattacharya dari Pusat Penelitian Ames NASA; Zhuohui Gan dan Andrew McCulloch dari UC San Diego; dan Peter Lee dari Brown University. DOI studi adalah 10.1016 / j.celrep.2020.108445.

Pekerjaan ini didukung oleh NASA (NN13AN38694), National Institutes of Health (HL132241, HL05432, HL149992, AG061598, AG058075, HL137100) dan American Heart Association (0835243N).

###

Tentang Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute

Sanford Burnham Prebys adalah lembaga penelitian biomedis terkemuka dan independen yang didedikasikan untuk memahami biologi dan penyakit manusia serta memajukan penemuan ilmiah untuk berdampak besar bagi kesehatan manusia. Selama lebih dari 40 tahun, penelitian kami telah menghasilkan terobosan dalam bidang kanker, ilmu saraf, imunologi, dan penyakit anak-anak, dan didukung oleh Pusat Kanker yang ditunjuk NCI dan kemampuan penemuan obat tingkat lanjut. Untuk informasi lebih lanjut, kunjungi kami diSBPdiscovery.orgatau di Facebook difacebook.com/SBPdiscoverydan di Twitter@DitjenPD.


Diposting Oleh : http://54.248.59.145/

About the author