桑福德·伯恩汉姆·普里比斯医学发现研究所 科学家将果蝇小瓶放在送往国际空间站的盒子旁边
荣誉:桑福德·伯恩汉姆·普里比斯医学发现研究所 桑福德·伯恩汉姆·普雷比斯医学发现研究所的科学家表明，在国际空间站呆了几个星期的果蝇——约占其生命的一半——其心脏经历了深刻的结构和生化变化
今天发表在《细胞报告》上的这项研究表明，长时间呆在太空中的宇航员——这是形成月球殖民地或前往遥远的火星所必需的——可能会遭受类似的影响，并可能受益于保持心脏健康的保护措施
这项研究还揭示了新的见解，有朝一日可以帮助地球上长期卧床休息或患有心脏病的人
“我们第一次可以看到宇航员研究中可能导致心脏状况的细胞和分子变化，”卡伦·奥科尔博士说
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桑福德·伯恩汉姆·普里比斯发展、老化和再生项目助理教授，该研究的资深作者之一
“我们发起这项研究是为了了解微重力对心脏的影响，现在我们有了一个路线图，可以用来开始开发保持宇航员心脏强壮和健康的策略
" 过去的研究表明，在微重力条件下，人类的心脏从椭圆形转变为更球形
太空飞行还会导致心肌衰弱(萎缩)，降低其向全身输送血液的能力
然而，到目前为止，人类心脏研究——使用在国际空间站上进行的超声波完成——仅限于相对少数的宇航员
虽然重要，但这些研究没有揭示驱动这些转变的细胞和分子变化——开发对策以确保宇航员在长时间飞行中的安全所需的信息
“当我们继续在月球上建立殖民地并把第一批宇航员送上火星时，理解微重力环境下时间延长对人体的影响是非常必要的，”沙尔米拉·巴特查亚博士说
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，美国宇航局高级科学家和研究作者
“今天的结果表明，微重力对心脏有显著的影响，这表明长时间的太空旅行可能需要医疗干预，并指出治疗发展的几个方向
" 果蝇是研究人类心脏的令人惊讶的好模型
这些昆虫分享了人类近75%的致病基因，它们的管状心脏反映了我们早期的心脏——当我们在子宫里时，它开始是一根管子，后来折叠成我们熟悉的四个腔室
幸运的是，果蝇在很大程度上也是自我维持的
飞行期间苍蝇需要的所有食物都装在为这项研究设计的特殊盒子里——让忙碌的宇航员专注于其他任务
太空之旅 在这项研究中，科学家们将装有几只雌性和雄性果蝇的特殊“通风果蝇箱”送到国际空间站进行为期一个月的轨道飞行
在太空中，这些苍蝇产生了数百个婴儿，他们经历了三周的微重力——相当于人类三十年的时间
出生在太空的果蝇通过下加利福尼亚海岸溅落回到地球
科学小组的一名成员从长滩港取回了苍蝇，并非常小心地将标本送到加利福尼亚州拉霍亚的桑福德·伯纳姆·普里比斯校园
一旦苍蝇到达实验室，科学家们立即行动起来
心脏功能测试必须在返回地球后的24小时内进行，这样重力就不会干扰测试结果
研究人员夜以继日地测量苍蝇的数量 爬上试管的能力；捕捉跳动心脏的视频以测量收缩力和心率；并为将来的基因和生化分析保存组织，包括绘制心脏中发生的基因表达变化
广泛的组织重塑 这项研究表明，太空苍蝇的心脏较小，收缩性较低——降低了它们的泵血能力，并反映了宇航员的症状
心脏组织也经历了广泛的重塑
例如，通常平行的肌肉纤维变得错位，与周围允许心脏产生力的纤维结构失去接触，导致泵送功能受损
“在正常的果蝇心脏中，当肌肉纤维挤压一管牙膏时，它们就像你的手指一样工作
奥科解释说:“在太空飞行中，收缩就像是试图通过按压而不是挤压来挤出牙膏。”
“对人类来说，这可能会成为一个大问题
" 令科学家们惊讶的是，围绕在太空苍蝇心脏周围的细胞外纤维基质显著减少
心脏病发作等心脏损伤后，这种支持组织通常会过度产生，并干扰心脏功能
因此，细胞外基质和心脏之间的相互作用是心脏科学家研究的一个活跃领域
罗尔夫·博德莫尔博士说:“我们非常兴奋地发现了几种在太空飞行中失调的细胞外基质相互作用蛋白。”
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桑福德·伯恩汉姆·普雷比斯发展、老化和再生项目主任兼教授，该研究的资深作者之一
“这些蛋白质以前不在心脏研究人员的雷达上，所以这可以加速通过减少纤维化来改善心脏功能的疗法的发展
" 冰山一角 奥科和博德莫尔仍在忙于分析这项研究的遗传和分子数据，并认为这些见解是这类研究的“冰山一角”
视力问题在宇航员中很常见，所以科学家们也在分析来自太空苍蝇的眼睛组织
另一个感兴趣的领域与出生在太空中的苍蝇婴儿有关，这将有助于揭示太空飞行的任何遗传效应
虽然宇航员的健康是首要目标，但地球上的人们最终可能是这项开创性工作的最大受益者
“我相信心脏病研究将受益于我们从这些飞行中获得的洞察力，”奥科说
“了解心脏在太空中的功能也将教会我们更多关于心脏在地球上如何工作和如何破裂的知识
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