Einfluss von simulierter Schwerelosigkeit auf Herzmuskelzellen und Cardiofibroblasten

Abstract

Untersuchungen am menschlichen Körper haben gezeigt, dass Schwerelosigkeit Veränderungen im Herz-Kreislauf-System induziert, wobei die zugrunde liegenden Mechanismen noch unklar sind. In der vorliegenden Arbeit wurden zwei Zellsysteme aus dem Herzen der Ratte untersucht: Myocyten, die die Schlagkraft des Herzens generieren, und Fibroblasten, die die Zellintegrität sicherstellen. Beide Zelltypen sind unerlässlich für die Funktionalität eines Herzens.

In beiden Zelltypen konnten Veränderungen unter dem Einfluss simulierter Schwerelosigkeit - erzeugt mittels schnelldrehender Klinostaten (60 upm) - festgestellt werden. Dies zeigte sich bei den Myocyten in einer erhöhten Schlagfrequenz sowie in einer veränderten Kontraktionskraft (Erhöhung: maximal 30,4%, Verringerung: maximal 23,5%). Bei den Fibroblasten konnte nicht ausreichend geklärt werden, ob simulierte Schwerelosigkeit einen Einfluss auf den Regulationsmechanismus der Kontraktilität hat. Dies zeigt sich z.B. in der Auswertung von Immunfluoreszenz-Markierungen von Vinculin und α-SMA in Myocyten und Fibroblasten nach unterschiedlich langer Klinostatenrotationszeit (30 min - 6 h). Dabei kam es zu einer Reduktion der Fokalkontaktflächen sowie einem Abbau von Stressfasern sowohl in Myocyten als auch in Fibroblasten. All diese Veränderungen stehen in einem Zusammenhang mit einer reduzierten Rho-Aktivität. Die in der vorliegenden Arbeit erzielten Ergebnisse weisen auf eine direkte Interaktion zwischen Schwerkraft (Schwerelosigkeit) und Prozessen der Signaltransduktion in Myocyten und Fibroblasten hin. Vermutet werden kann eine Beteiligung der Integrin-vermittelten Fokalkontakte.