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Völlig losgelöst: Herzmuskelzellen im All

Was passiert mit menschlichen Herzmuskelzellen, wenn man sie ins All schickt? Auf den ersten Blick: nichts. Ein Forscherteam schaute aber genauer hin.
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Ein bisschen Herz fürs Weltall

Dass im All kaum Schwerkraft herrscht, beeinflusst Herz und Kreislauf von Astronauten auf langen Missionen. Ein Forscherteam um Joseph Wu von der Stanford University School of Medicine wollte wissen, was sich auf zellulärer Ebene im Herzmuskel verändert. Dazu schickte das Team einschichtige Kulturen aus Herzmuskelzellen, die es aus menschlichen Stammzellen gezüchtet hatte, per Rakete zur Internationalen Raumstation ISS. Dort wurden sie fünfeinhalb Wochen lang genauso gehegt und gepflegt wie Vergleichskulturen, die auf der Erde geblieben waren.

Nach der Mission färbte das Team verschiedene Proteine in den Zellen, zum Beispiel alpha-Actinin (grün), Troponin T (rot) sowie den Zellkern (blau) mit Hilfe von Antikörpern an. Es gab keinen offensichtlichen Unterschied zwischen Zellen, die die normale Schwerkraft gespürt hatten, und solchen, die im All gewesen und in diesem Zustand weggefroren worden waren, schreibt das Team im Fachjournal »Stem Cell Reports«.

Bereits während des Weltraumaufenthalts der Herzmuskelzellen hatten die Forscher jedoch mittels Videoüberwachung festgestellt, dass die Zellen unregelmäßiger schlugen als die auf der Erde. In ihrem Stoffwechsel musste sich also etwas verändert haben, schlossen Wu und seine Kollegen. Sie verdächtigten die Ausschüttung und das Recycling von Kalziumionen, die sich an das Protein Troponin anlagern und eine Kontraktion der Zelle auslösen. Um der Sache auf den Grund zu gehen, untersuchten sie das Erbgut der Weltraumproben und stellten fest, dass sich die Expression von über 3000 Genen verändert hatte. Besonders stark waren überraschenderweise nicht die Gene des Kalziumhaushalts betroffen, sondern solche, die für die Energiegewinnung der Zellen in den Mitochondrien oder die Reparatur der DNA zuständig sind.

Gewährte das Team den Zellkulturen nach ihrer Reise zehn Tage zur Akklimatisierung, hatte sich vieles normalisiert: Nur noch etwa 1000 Gene waren im Vergleich zu daheimgebliebenen Zellen hoch- oder heruntergefahren. Wu und seine Kollegen waren überrascht, wie schnell unser Herzmuskel sich an veränderte Schwerkraftbedingungen anzupassen scheint. In Zukunft will das Team ähnliche Experimente statt mit 2-D- auch mit 3-D-Herzmuskelzellkulturen durchführen und hofft, dabei herauszufinden, wie man die Herzgesundheit von Astronauten verbessern könnte.

45/2019

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 45/2019

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