Los científicos del Instituto de Descubrimiento Médico Sanford Burnham Prebys han demostrado que las moscas de la fruta que pasaron varias semanas en la Estación Espacial Internacional (ISS), aproximadamente la mitad de sus vidas, experimentaron profundos cambios estructurales y bioquímicos en sus corazones. El estudio, publicado hoy en Informes de celda , sugiere que los astronautas que pasan una gran cantidad de tiempo en el espacio, lo que sería necesario para la formación de una colonia lunar o viajar a la lejana Marte, podrían sufrir efectos similares y podrían beneficiarse de medidas de protección para mantener sus corazones sanos. La investigación también reveló nuevos conocimientos que algún día podrían ayudar a las personas en la Tierra que están en reposo en cama a largo plazo o que viven con una enfermedad cardíaca.

"Por primera vez, podemos ver los cambios celulares y moleculares que pueden subyacer a las condiciones cardíacas observadas en los estudios de astronautas, "dice Karen Ocorr, Doctor., profesor asistente en el Desarrollo, Programa de Envejecimiento y Regeneración en Sanford Burnham Prebys y coautor principal del estudio. "Iniciamos este estudio para comprender los efectos de la microgravedad en el corazón, y ahora tenemos una hoja de ruta que podemos usar para comenzar a desarrollar estrategias para mantener los corazones de los astronautas fuertes y saludables ".

Estudios anteriores han demostrado que en condiciones de microgravedad, el corazón humano cambia de una forma ovalada a una más esférica. Los vuelos espaciales también hacen que el músculo cardíaco se debilite (atrofia), reduciendo su capacidad para bombear sangre por todo el cuerpo. Sin embargo, hasta ahora, Los estudios del corazón humano, completados con ultrasonidos realizados en la ISS, se han limitado a un número relativamente pequeño de astronautas. Si bien es importante, Estos estudios no revelaron los cambios celulares y moleculares que impulsan estas transformaciones, información necesaria para desarrollar contramedidas que mantendrán a los astronautas seguros en vuelos prolongados.

"Mientras continuamos nuestro trabajo para establecer una colonia en la luna y enviar a los primeros astronautas a Marte, Es imperativo comprender los efectos del tiempo prolongado en microgravedad en el cuerpo humano, "dice Sharmila Bhattacharya, Doctor., científico senior de la NASA y autor del estudio. "Los resultados de hoy muestran que la microgravedad puede tener efectos dramáticos en el corazón, sugiriendo que la intervención médica puede ser necesaria para viajes espaciales de larga duración, y señalar varias direcciones para el desarrollo terapéutico ".

Las moscas de la fruta son modelos sorprendentemente buenos para estudiar el corazón humano. Los insectos comparten casi el 75% de los genes causantes de enfermedades que se encuentran en los humanos, y sus corazones en forma de tubo reflejan una versión temprana del nuestro, que comienza como un tubo cuando estamos en el útero y luego se pliega en las cuatro cámaras con las que estamos familiarizados. Afortunadamente, las moscas de la fruta también son en gran parte autosuficientes. Toda la comida que necesitaron las moscas durante el viaje estaba contenida en cajas especiales diseñadas para este estudio, lo que permitió a los ocupados astronautas concentrarse en otras tareas.

Viaje al espacio

En el estudio, los científicos enviaron las "cajas de moscas ventiladas" especiales que contienen viales llenos de algunas moscas de la fruta hembras y machos a la ISS para una órbita de un mes de duración. Mientras está en el espacio, estas moscas produjeron cientos de bebés que experimentaron tres semanas de microgravedad, el equivalente humano a tres décadas. Las moscas de la fruta que nacieron en el espacio regresaron a la Tierra a través de un amerizaje frente a la costa de Baja California. Un miembro del equipo científico recuperó las moscas del puerto de Long Beach y, con mucho cuidado, llevó las muestras al campus de Sanford Burnham Prebys en La Jolla. California.

Una vez que las moscas llegaron al laboratorio, los científicos se pusieron en acción. Las pruebas de función cardíaca debían realizarse dentro de las 24 horas posteriores al regreso a la Tierra para que la gravedad no interfiriera con los resultados. Los investigadores trabajaron las veinticuatro horas del día para medir las moscas '

capacidad para trepar por un tubo de ensayo; para capturar videos de los corazones latiendo para medir la contractilidad y la frecuencia cardíaca; y preservar el tejido para futuros ensayos genéticos y bioquímicos, incluido el mapeo de los cambios en la expresión génica que se produjeron en el corazón.

Remodelación extensa de tejidos

Este trabajo reveló que las moscas espaciales tenían corazones más pequeños que eran menos contráctiles, lo que reducía su capacidad para bombear sangre y reflejaba los síntomas observados en los astronautas. El tejido cardíaco también se sometió a una extensa remodelación. Por ejemplo, las fibras musculares normalmente paralelas se desalinearon y perdieron contacto con las estructuras fibrosas circundantes que permiten que el corazón genere fuerza, lo que da como resultado un bombeo deficiente.

"En el corazón de mosca normal, las fibras musculares funcionan como los dedos cuando aprietan un tubo de pasta de dientes. En el espacio vuela la contracción fue como intentar sacar la pasta de dientes presionando hacia abajo en lugar de apretar, "explica Ocorr." Para los humanos, esto podría convertirse en un gran problema ".

Para sorpresa de los científicos, la matriz extracelular fibrosa (MEC) que rodea el corazón de las moscas espaciales se redujo significativamente. Después de una lesión cardíaca, como un ataque cardíaco, este tejido de apoyo a menudo se produce en exceso e interfiere con la función cardíaca. Por esta razón, la interacción entre la ECM y el corazón es un área activa de investigación para los científicos del corazón.

"Estábamos muy emocionados de encontrar varias proteínas que interactúan con ECM que estaban desreguladas en las moscas espaciales, "dice Rolf Bodmer, Doctor., director y profesor en el Desarrollo, Programa de Envejecimiento y Regeneración en Sanford Burnham Prebys y coautor principal del estudio. "Estas proteínas no estaban previamente en el radar de los investigadores del corazón, por lo que esto podría acelerar el desarrollo de terapias que mejoren la función cardíaca al reducir la fibrosis ".

La punta del iceberg

Ocorr y Bodmer todavía están ocupados analizando datos genéticos y moleculares de este estudio y creen que estos conocimientos son la "punta del iceberg" para este tipo de investigación. Los problemas de visión son comunes en los astronautas, por lo que los científicos también están analizando el tejido ocular de las moscas espaciales. Otra área de interés se relaciona con los bebés de las moscas que nacieron en el espacio, lo que ayudaría a revelar cualquier efecto heredado de los vuelos espaciales. Si bien la salud de los astronautas es el objetivo principal, las personas de la Tierra pueden ser, en última instancia, las mayores beneficiarias de este trabajo pionero.

"Estoy seguro de que la investigación sobre enfermedades cardíacas se beneficiará de los conocimientos que obtenemos de estos vuelos, ", dice Ocorr. Comprender cómo funciona el corazón en el espacio también nos va a enseñar más sobre cómo funciona el corazón y cómo puede romperse en la Tierra".