Човешкото сърце показва признаци на стареене след само месец в космоса

Човешкото сърце показва признаци на стареене след само месец в космоса

В продължение на само месец в космоса, инженерната сърдечна тъкан на хората отслабва, неговите "бити" модели станаха нередовни и настъпиха молекулярни и генетични промени, които имитираха ефектите от стареенето. 1 Резултатите бяха публикувани днес в производството на Националната академия на науките.

Проучването предоставя полезен метод за идентифициране на молекулните пътища, отговорни за вредните ефекти на космическия полет върху човешкото сърце, казва Джоузеф Ву, кардиолог от университета в Станфорд в Калифорния.

Микрогравитация могат да навредят на тялото, а астронавтите, изложени на него, са преживели сърдечно -съдови промени като неправилни сърдечни удари. Въпреки това, разбирането на ефектите от дълготрайните космически мисии-които могат да продължат няколко месеца-и молекулярните промени, които са в основата на тези промени, остават извън обсега, обяснява съавторът на проучването Deok-Ho Kim, биомедицински инженер в университета Johns Hopkins в Балтимор, Мериленд. „Не е възможно да се направят различните молекулярни и функционални изследвания върху човешките астронавти“, казва той.

„Сърце“ на чип

За да преодолеят това предизвикателство, Ким и неговите колеги изпратиха проектирана сърдечна тъкан, за да продължат 30 дни Международна космическа станция (ISS).

За да развият тъканта, изследователите въведоха индуцирани от човека плюрипотентни стволови клетки, които действат като празни платна и се разширяват във всеки тип клетка диференцирайте, да се развие в клетките на сърдечния мускул на човека. Екипът изпъна комплекти от шест проби от плат между двойки стойки. Една публикация във всяка двойка беше гъвкава, което позволява на моделите да се свиват като биещо сърце. Системата, която наричат ​​сърце на чип, се помещаваше в корпус около половината от размера на мобилен телефон.

След като системата за сърце на чип беше на борда на МКС, Ким и неговите колеги използваха сензори, за да наблюдават силата на свиването и моделите на биене на тъканта в реално време. За сравнение те наблюдават друг набор от тъканни проби, останали на земята.

След 12 дни на МКС, якостта на свиване на тъканите намалява с почти половината, докато тази на земните модели остава сравнително стабилна. Това отслабване продължава да е очевидно дори след девет дни на възстановяване на Земята. В космоса битчетата на тъканите също станаха по -нередовни с течение на времето, като интервалът между всеки ритъм се увеличава повече от пет пъти на 19 -ия ден. Въпреки това, тази нередност изчезна, след като моделите се върнаха на Земята. Това предполага, че астронавтите на НАСА Сунита Уилямс и Бъч Уилмор - които са били заседнали на МКС с месеци поради технически проблеми с космическия кораб на Boeing's Starliner - вероятно изпитват сърдечно -съдов стрес, който може да разреши при завръщането им на Земята, казва Ву.

Генетични промени

След като тъканите се върнаха от космоса, Ким и неговите колеги използваха електронна микроскопия за предаване, за да разгледат саркомерите на пробите - протеинови нишки, отговорни за мускулните контракции. След месец в орбита тези протеинови снопове станаха по -къси и по -меки в сравнение с тези, които бяха останали на земята. Митохондриите - машините за производство на енергия в клетките - също бяха подути и фрагментирани.

Когато изследователите секвенират РНК на тъканните модели, те откриха увеличение на Експресия на гени и сигнални пътища, свързани с възпаление и сърдечни заболявания в тъканите, които бяха на МКС. В същото време гените, необходими за протеини, необходими за нормално свиване на сърцето и митохондриална функция, показват признаци на намалена експресия.

Въпреки че подходът на сърцето на чип е иновативен, той не улавя други важни сърдечно-съдови промени, които могат да възникнат в човешкото сърце, като натиск в артериите, казва Ву. Той обаче добавя, че подобна настройка може да бъде полезна за проучване как други органи реагират при микрогравитация и екстремни нива на радиация. „Способността на тази платформа да функционира в микрогравитацията, като същевременно поддържа жизнеспособността на тъканите е основно предимство“, казва той.

Ким и неговите колеги планират да изпратят допълнителна тъкан на сърцето и органите в пространството за по -дълги периоди от време, за да проучат по -подробно ефектите на космическия полет. Те също така се надяват да тестват лекарства, които могат да противодействат на някои от ефектите на микрогравитацията върху сърцето.

1. Mair, D.B. и др. Proc. Natl Acad. Sci. САЩ 121, E2404644121 (2024).

   Статия
   
   Google Учен

Изтеглете референции