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果蝇揭示太空飞行对心脏的影响

果蝇揭示太空飞行对心脏的影响
2020年11月29日 13:34 新浪网 作者 中国科技工作者之家

  当地时间11月25日,来自美国桑福德•伯纳姆•普雷比斯医学发现研究所的科学家们在《细胞报告》杂志中发表论文称,果蝇的心脏在经历长时间的太空飞行后,其结构和生化指标会产生深远变化,而宇航员很可能也会遭受类似影响。

  科学家们将装满果蝇的小瓶送到了国际空间站。

  这项研究不仅能使宇航员受益,还可能有助于开发保护心脏健康的医疗措施,帮助长期卧床休息或患有心脏病的地球居民。

  过去的研究表明,在微重力条件下,人类心脏的形状会从椭圆形变成球形。太空飞行还会导致心肌萎缩,降低其向全身泵血的能力。然而,目前太空飞行中心脏研究的样本较少,驱动其转变的细胞和分子变化也尚未揭示。

  “为了我们建立太空基地的计划,了解长时间的微重力环境对人体的影响是非常必要的。”Sharmila Bhattacharya博士说,他是美国宇航局的首席科学家,也是这项研究的作者之一。“我们的研究结果表明,微重力对心脏有巨大的影响,这意味着长时间的太空飞行可能需要医疗干预。此外,我们的研究也为心脏病治疗指明了几个方向。”

  果蝇是研究人类心脏的良好模型,它们的管状心脏与人类胚胎期的心脏很相似。在研究中,科学家们向国际空间站运送了一批装着果蝇的小瓶,让它们进行了历时一个月的太空飞行。

  在太空中,这些果蝇产生了数百后代,在微重力作用下生活了3周(相当于人类30年),最终被运回实验室进行测试分析。测试指标包括攀爬能力、心脏收缩力和心率、基因表达变化等。

  结果发现,经历过太空飞行的果蝇的心脏更小,收缩性更弱,泵血能力降低,这和宇航员的症状是一致的。此外,心脏组织也经历了大范围重塑:平行的肌纤维变得不对称,与周围纤维结构“失联”,从而导致泵血功能受损。

  更令人惊讶的是,经历过太空飞行的果蝇心脏的纤维细胞外基质(ECM)明显减少(在心脏受伤后,这种支持组织经常过度增生,干扰心脏功能)。

  研究通讯作者Rolf Bodmer说:“能发现一些在太空飞行中失调的ECM互作蛋白令我们十分振奋,这可能有助于减少纤维化来改善心脏功能的疗法开发。”

  目前,研究人员仍忙于分析这项研究的遗传和分子数据。他们相信以上信息只是 “冰山一角”——太空飞行中的视力问题、遗传效应也都非常值得关注。虽然这类研究的首要目标是宇航员健康,但最终,地球居民可能才是最大受益者。

  科界原创

  编译:花花

  审稿:西莫

  责编:陈之涵

  期刊来源:《细胞报告》

  期刊编号: 2211-1247

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