كل من الرحلات الفضائية والأرضية تجارب محاكاة الجاذبية الصغرية أظهرت أن هناك ملحوظة الهيكلية والوظيفية عرض الماوس القلب . ومع ذلك ، فإن الآليات الخلوية والجزيئية الكامنة وراء ذلك يصعب تحليلها على المستوى الحيواني العام . الجاذبية الصغرية ثلاثي الأبعاد تكنولوجيا زراعة الخلايا ، من خلال محاكاة انعدام الوزن في البيئة ، قلوب الفئران المستمدة من مختلف الخلايا في المختبر تم دراستها ، نجاح الكشف عن خلايا عضلة القلب ، تنشيط الخلايا الليفية ، الخلل الوظيفي endothelial وغيرها من العمليات المرضية الأساسية ، من أجل فهم الفضاء انخفاض وظيفة القلب وتطوير تدابير وقائية لتوفير أساس تجريبي .

تأثير الجاذبية الصغرية على قلب فأر

بعد التحليق في الفضاء أو محاكاة الجاذبية الصغرية على الأرض ( مثل تفريغ أطرافه الخلفية ) ، وعادة ما تظهر قلوب الفئران :

1 - انخفاض جودة القلب و وفاءسخاصة مسؤولة عن انخفاض كتلة البطين الأيسر من ضخ الدم .

2 - التغييرات الوظيفية : تقلص وظيفة ضخ الدم وانخفاض الكفاءة .

3 - إعادة عرض المورفولوجية : تغيير ترتيب ألياف عضلة القلب وزيادة ترسب الكولاجين الخلالي ، مما يشير إلى خطر التليف .

استراتيجيات تجريبية و النتائج الأساسية الجاذبية الصغرية خلية ثقافة

من خلال عزل مختلف مكونات الخلية من قلب الفأر و دراسة في الجاذبية الصغرية نظم الثقافة مثل RWV ، المغنطيسى ، والعلماء قد حققت اختراقات :

1 . تأثير على خلايا عضلة القلب

النمط الظاهري : عكس من تقلص إلى الجنين .

الأدلة التجريبية : تقلص البروتين ( مثل α - الميوسين السلسلة الثقيلة ) من الفئران مثقف خلايا عضلة القلب في الدورية مفاعل حيوي أسفل التنظيم ، في حين أن البروتين ( مثل β - الميوسين السلسلة الثقيلة ) عن الجنين يصل التنظيم . وهذا يتفق مع انخفاض وظيفة القلب في الفئران بعد فقدان الوزن .

· استكشاف آلية : microRNAs ( مثل mir-1 و mir-133 ) التي تنظم تضخم عضلة القلب وWSمفتاح التبديل .

النمط الظاهري : الالتهام الذاتي وزيادة نشاط الخلايا .

الأدلة التجريبية : زيادة التعبير الالتهام الذاتي علامة lc3-ii وانخفاض معدل البقاء على قيد الحياة من الخلايا في عضلة القلب مثل المجال . وهذا يدل على أن التوازن بين التجديد الذاتي وإزالة العضيات التالفة من خلايا القلبWS العملية .

2 - تأثير على القلب الليفية

النمط الظاهري : تنشيط وتعزيز التليف .

الأدلة التجريبية : هذا هو واحد من أهم الاكتشافات في الجاذبية الصغرية خلية ثقافة . في محاكاة الجاذبية الصغرية ، الماوس القلب الليفية بشكل غير طبيعي تفعيلها وتحويلها إلى myofibroblasts ( عن α - العضلات الملساء أكتين ، α-SMA）。

استكشاف آلية : تنشيط الخلايا الليفية تنتج الكولاجين ( النوع الأول والنوع الثالث ) بكميات كبيرة ، مما يؤدي إلى الإفراط في ترسب المصفوفة خارج الخلية . تبتغي للايزومر 1 / smad مسار الإشارات ثبت أن " التبديل الرئيسية " في هذه العملية . هذا يفسر مباشرة اتجاه القلب تليف خلالي لوحظ في التجارب على الحيوانات .

3 - تأثير على القلب الخلايا البطانية

النمط الظاهري : ضعف الأوعية الدموية وضعف الحاجز .

· الأدلة التجريبية : الفئران مثقف خلايا بطانة الاوعية الدموية الدقيقة في الجاذبية الصغرية أظهرت انخفاض كبير في القدرة على تشكيل الأوعية الدموية ، وانخفاض سرعة الهجرة وانتشار الخلايا .

استكشاف آلية : مستقبلات التعبير و توصيل الإشارات من الأوعية الدموية ذات العوامل ( مثل VEGF ) قد تم حظره . وفي الوقت نفسه ، توزيع وظيفة كونيكسين ( مثل هاء - كادهيرين ) قد يؤدي إلى تغيير في نفاذية الأوعية الدموية ، مما يؤثر على عضلة القلب والتغذية امدادات الاوكسجين .

4 - تأثير على الخلايا الجذعية القلبية / الخلايا الاصلية

النمط الظاهري : ضعف القدرة على التكاثر والتمايز .

· الأدلة التجريبية : محاكاة الجاذبية الصغرية يمكن أن تمنع تجديد وتمايز الخلايا الاصلية القلب في الفئران .

الآثار : وهذا يعني أن في ظروف الجاذبية الصغرية ، الكامنة في إصلاح وتجديد إمكانات القلب تضعف ، مما قد يؤدي إلى تفاقم الخسائر الوظيفية الناجمة عن موت الخلايا المبرمج والشيخوخة .

مزايا الجاذبية الصغرية خلية ثقافة

1 . دقة آلية البحث : نوع معين من الخلايا ( على سبيل المثال ، تنقية الخلايا الليفية ) يمكن دراستها بشكل مستقل عن الجاذبية الصغرية ، والقضاء على الاضطرابات العصبية والسوائل في الجسم الحي .

2 - تحليل مسارات الإشارات : تيسير استخدام مثبطات ، ناهضات ، أو تقنيات تحرير الجينات مباشرة التحقق من دور مسارات الإشارات المحددة ( على سبيل المثال ، تبتغي للايزومر ، هيبو ) في الجاذبية الصغرية الردود .

3 - فحص المخدرات منصة : استنادا إلى النتائج المذكورة أعلاه ، يمكن أن تكون الثقافة في 3D " القلب مثل " نموذج فحص الأدوية الواقية . على سبيل المثال ، اختبار ما إذا كانت مثبطات بيتا TGF تمنع تنشيط الخلايا الليفية ، أو ما إذا كانت المواد المضادة للاكسدة حماية خلايا عضلة القلب .

رابعاً - التحديات والاتجاهات المستقبلية

• التحديات :

تعقيد النموذج : في الوقت الحاضر نوع خلية واحدة أو بسيطة شارك في الثقافة نموذج لا يزال غير قادر على محاكاة شبكة معقدة من الخلايا في القلب الكهربائية والميكانيكية اقتران .

دورة الثقافة : في المختبر محاكاة دورة قصيرة نسبيا ، من الصعب على المدى الطويل التعرض للفضاء .

• التوجهات المستقبلية :

بناء نموذج أكثر تعقيدا مثل الجهاز : القلب ، الخلايا الليفية والخلايا البطانية كانت تزرع في نسبة إلى بعضها البعض لتشكيل " القلب الصغير " مع وظيفة النبض لدراسة التفاعل بين الخلايا .

الجمع بين القوة الميكانيكية التحفيز : تطبيق القوة الميكانيكية التي تحاكي نبض القلب بعد الجاذبية الصغرية الثقافة ، دراسة عملية الانتعاش " تحميل الثقيلة " ، وتوفير استراتيجية استعادة وظيفة القلب بعد عودة رواد الفضاء إلى الأرض .

• الربط مع التجارب الفضائية : مقارنة نتائج زراعة الخلايا الأرضية بالتجربة في المدار على محطة الفضاء الدولية .

الاستنتاج

خلية ثقافة تقنية الجاذبية الصغرية ، مثل المجهر عالية الطاقة ، تضخيم تأثير الجاذبية الصغرية على مختلف مكونات الخلية من الماوس القلب . فإنه يدل بوضوح على أن ضعف وظيفة القلب في الفضاء ليس تدهور وظيفة واحدة من الخلايا ، ولكن نتيجة اضطراب في القلب ، الخلايا الليفية والخلايا البطانية . هذه رؤى عميقة من المستوى الخلوي ليس فقط توفير أهداف جديدة لحماية صحة القلب والأوعية الدموية من رواد الفضاء ، ولكن أيضا إلى حد كبير في إثراء فهمنا الأرض فشل القلب وتليف وغيرها من الأمراض المرضية الآلية .