Cientistas do Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute demonstraram que as moscas da fruta que passaram várias semanas na Estação Espacial Internacional (ISS) - cerca de metade de suas vidas - experimentaram profundas mudanças estruturais e bioquímicas em seus corações. O estudo, publicado hoje em Relatórios de Célula , sugere que os astronautas que passam um longo período de tempo no espaço - o que seria necessário para a formação de uma colônia lunar ou viajar para o distante Marte - poderiam sofrer efeitos semelhantes e se beneficiar de medidas de proteção para manter seus corações saudáveis. A pesquisa também revelou novos insights que poderiam um dia ajudar as pessoas na Terra que estão em repouso por longo prazo ou que vivem com doenças cardíacas.

"Pela primeira vez, podemos ver as mudanças celulares e moleculares que podem estar subjacentes às doenças cardíacas vistas em estudos de astronautas, "diz Karen Ocorr, Ph.D., professor assistente de Desenvolvimento, Programa de Envelhecimento e Regeneração em Sanford Burnham Prebys e co-autor sênior do estudo. "Iniciamos este estudo para entender os efeitos da microgravidade no coração, e agora temos um roteiro que podemos usar para começar a desenvolver estratégias para manter os corações dos astronautas fortes e saudáveis. "

Estudos anteriores mostraram que, em condições de microgravidade, o coração humano muda de uma forma oval para uma forma mais esférica. O voo espacial também causa o enfraquecimento do músculo cardíaco (atrofia), reduzindo sua capacidade de bombear sangue por todo o corpo. Contudo, até agora, Os estudos do coração humano - concluídos com ultrassons realizados na ISS - foram limitados a um número relativamente pequeno de astronautas. Embora importante, esses estudos não revelaram as mudanças celulares e moleculares que impulsionam essas transformações - informações necessárias para desenvolver contramedidas que manterão os astronautas seguros em voos prolongados.

"Enquanto continuamos nosso trabalho para estabelecer uma colônia na lua e enviar os primeiros astronautas a Marte, compreender os efeitos do tempo prolongado em microgravidade no corpo humano é fundamental, "diz Sharmila Bhattacharya, Ph.D., cientista sênior da NASA e autor do estudo. "Os resultados de hoje mostram que a microgravidade pode ter efeitos dramáticos no coração, sugerindo que a intervenção médica pode ser necessária para viagens espaciais de longa duração, e apontam para várias direções para o desenvolvimento terapêutico. "

As moscas da fruta são modelos surpreendentemente bons para estudar o coração humano. Os insetos compartilham quase 75% dos genes causadores de doenças encontrados em humanos, e seus corações em forma de tubo espelham uma versão inicial do nosso - que começa como um tubo quando estamos no útero e depois se dobra nas quatro câmaras com as quais estamos familiarizados. Felizmente, as moscas da fruta também são amplamente autossustentáveis. Todos os alimentos que as moscas precisaram durante a viagem estavam contidos em caixas especiais projetadas para este estudo - permitindo que astronautas ocupados se concentrassem em outras tarefas.

Viagem ao espaço

No estudo, os cientistas enviaram as "caixas com aberturas de mosca" especiais contendo frascos cheios com algumas fêmeas e machos de moscas-das-frutas para a ISS para uma órbita de um mês. Enquanto no espaço, essas moscas produziram centenas de bebês que passaram por três semanas de microgravidade - o equivalente humano a três décadas. As moscas da fruta que nasceram no espaço voltaram à Terra por meio de um respingo na costa da Baja Califórnia. Um membro da equipe científica recuperou as moscas do porto de Long Beach e - com muito cuidado - levou os espécimes ao campus de Sanford Burnham Prebys em La Jolla, Califórnia.

Assim que as moscas chegaram ao laboratório, os cientistas entraram em ação. Testes de função cardíaca tiveram que ser feitos 24 horas após o retorno à Terra para que a gravidade não interferisse nos resultados. Os pesquisadores trabalharam sem parar para medir as moscas.

capacidade de subir em um tubo de ensaio; para capturar vídeos dos corações batendo para medir a contratilidade e a frequência cardíaca; e para preservar o tecido para futuros ensaios genéticos e bioquímicos, incluindo o mapeamento de mudanças na expressão de genes que ocorreram no coração.

Remodelação extensa do tecido

Este trabalho revelou que as moscas espaciais tinham corações menores que eram menos contráteis - reduzindo sua capacidade de bombear sangue e refletindo os sintomas vistos em astronautas. O tecido cardíaco também sofreu remodelação extensa. Por exemplo, as fibras musculares normalmente paralelas ficaram desalinhadas e perderam o contato com as estruturas fibrosas circundantes que permitem ao coração gerar força - resultando em bombeamento deficiente.

"No coração normal da mosca, as fibras musculares funcionam como seus dedos quando apertam um tubo de pasta de dente. No espaço voa, a contração era como tentar tirar a pasta de dente pressionando para baixo em vez de espremê-la, "explica Ocorr." Para humanos, isso pode se tornar um grande problema. "

Para surpresa dos cientistas, a matriz extracelular fibrosa (ECM) ao redor do coração das moscas espaciais foi significativamente reduzida. Depois de uma lesão cardíaca, como um ataque cardíaco, esse tecido de suporte é freqüentemente superproduzido e interfere na função cardíaca. Por esta razão, a interação entre o ECM e o coração é uma área ativa de pesquisa para cientistas do coração.

"Ficamos muito entusiasmados em encontrar várias proteínas interagindo com ECM que estavam desreguladas nas moscas espaciais, "diz Rolf Bodmer, Ph.D., diretor e professor do Desenvolvimento, Programa de Envelhecimento e Regeneração em Sanford Burnham Prebys e co-autor sênior do estudo. "Essas proteínas não estavam anteriormente no radar dos pesquisadores do coração, portanto, isso poderia acelerar o desenvolvimento de terapias que melhoram a função cardíaca, reduzindo a fibrose. "

A ponta do iceberg

Ocorr e Bodmer ainda estão ocupados analisando dados genéticos e moleculares desse estudo e acreditam que esses insights são a "ponta do iceberg" para esse tipo de pesquisa. Problemas de visão são comuns em astronautas, então os cientistas também estão analisando o tecido ocular das moscas espaciais. Outra área de interesse diz respeito aos bebês das moscas que nasceram no espaço, o que ajudaria a revelar quaisquer efeitos herdados do voo espacial. Embora a saúde do astronauta seja o objetivo principal, as pessoas na Terra podem, em última análise, ser as maiores beneficiárias deste trabalho pioneiro.

"Estou confiante de que a pesquisa de doenças cardíacas vai se beneficiar dos insights que estamos obtendo com esses voos, "diz Ocorr." Compreender como o coração funciona no espaço também vai nos ensinar mais sobre como o coração funciona e pode quebrar na Terra. "