桑福德·伯納姆·普雷比斯醫學發現研究所的科學家表明，在國際空間站（ISS）上度過了幾周的果蠅（大約一半的果蠅）對心臟的結構和生化發生了深刻的變化。這項發表在《細胞報告》上的研究表明，太空人在太空中花費很長的時間（前往月球殖民地或前往遙遠的火星需要這些時間）可能會遭受類似的影響，並且可能會受益於保護性措施他們的心臟健康。這項研究還揭示了新的見解，有一天可以幫助地球上長期臥床休息或患有心臟病的人。
桑福德·伯納姆·普雷比斯大學（Sanford Burnham Prebys）開發、老化和再生計劃的助理教授凱倫·奧科（Karen Ocorr）博士說：「我們首次看到了可能在太空人研究中發現的心臟疾病的潛在細胞和分子變化。」 「我們開始這項研究是為了了解微重力對心臟的影響，現在我們有了一個路線圖，可以用來開始制定戰略來保持太空人心臟強壯和健康。」
過去的研究表明，在微重力條件下，人的心臟從橢圓形變為球形。太空飛行還會導致心肌減弱（萎縮），從而降低其向全身泵送血液的能力。但是，直到現在，對人類心臟的研究（使用在ISS上執行的超聲波完成）仍僅限於相對較少的太空人。儘管很重要，但這些研究並未揭示推動這些轉變的細胞和分子變化——制定對策以使太空人能夠長時間飛行安全所需的信息。
美國國家航空航天局高級科學家夏米拉·巴塔查裡亞（Sharmila Bhattacharya）博士說：「隨著我們繼續努力在月球上建立殖民地並將第一批太空人送往火星，必須了解延長微重力對人體的影響是必不可少的。」「今天的結果表明，微重力可以對心臟產生巨大影響，這表明長時間太空旅行可能需要醫學幹預，並指出治療發展的幾個方向。」
果蠅是研究人類心臟的出奇的好模型。昆蟲在人類中發現的近75%的致病基因中，它們的管狀心臟反映了我們的早期版本——當我們在子宮裡時，這種基因從一個管狀物開始，然後發育成我們熟悉的四個腔室。幸運的是，果蠅也在很大程度上自我維持。果蠅在國際空間站期間所需的所有食物，都包含在為這項研究設計的特殊盒子裡，讓忙碌的太空人能夠專注於其他任務。
太空之旅
在這項研究中，科學家將特殊的「通風箱」裝滿了幾隻雌雄果蠅的小瓶，送往國際空間站進行為期一個月的軌道飛行。在太空中時，這些果蠅產生了數百名幼果蠅，它們經歷了三周的微重力作用，相當於人類三十年的微重力。在太空中出生的果蠅通過下加利福尼亞州海岸的一次飛濺降落返回地球。科學小組的一名成員從長灘港取回了蒼蠅，並非常小心地將標本送到加利福尼亞州拉荷亞的桑福德·伯納姆·普雷比斯大學研究實驗室。
果蠅到達實驗室後，科學家便採取行動。返回地球後的24小時內必須進行心臟功能測試，以免重力幹擾結果。研究人員晝夜不停地測量蒼蠅爬上試管的能力，捕獲跳動的心臟的視頻以測量收縮力和心率；並保存組織以用於將來的遺傳和生化分析，包括定位發生在心臟中的基因表達變化。
大範圍的組織重塑
這項工作表明，太空蒼蠅的心臟較小，收縮力較小，從而降低了它們抽血的能力，並反映了太空人所見的症狀。心臟組織也經歷了大範圍的重塑。例如，正常平行的肌肉纖維變得不對齊，並且與周圍的纖維結構失去聯繫，導致泵的功能受損。
奧科解釋說：「在正常的飛行心臟中，當擠壓一根牙膏管時，肌肉纖維就像手指一樣工作。在蒼蠅中，收縮就像是試圖通過向下按壓而不是擠壓來擠出牙膏，」對於人類而言，這可能會成為一個大問題。
令科學家驚訝的是，圍繞果蠅心臟的纖維狀細胞外基質（ECM）大大減少了。在心臟病發作（例如心臟病發作）後，這種支持組織通常會過度生產，並幹擾心臟功能。因此，ECM與心臟之間的相互作用是心臟科學家研究的一個活躍領域。
桑福德·伯納姆·普雷姆斯（Sanford Burnham Prebys）開發、老化和再生計劃的主任兼教授羅爾夫·博德默（Rolf Bodmer）博士說：「我們很高興能發現幾種與ECM相互作用的蛋白質在太空果蠅中失調。」「這些蛋白質以前沒有被心臟研究人員所關注，因此這可以加速通過減少纖維化來改善心臟功能的療法的發展。」
冰山一角
奧科和博德默仍在忙於分析這項研究的遺傳和分子數據，並認為這些見解是此類研究的「冰山一角」。視力問題在太空人中很常見，因此科學家們也在分析太空中的眼睛組織。另一個有趣的領域涉及在太空中出生的幼蒼蠅，這將有助於揭示太空飛行的任何遺傳效應。儘管太空人的健康是首要目標，但地球上的人們最終可能是這項開創性工作的最大受益者。
「我相信心臟病研究將從我們從這些飛行中獲得的見解中受益。」奧科說， 「了解心臟在太空中的運作方式，還將使我們更多地了解心臟如何工作。」