Det menneskelige hjerte viser tegn på aldring efter en måned i rummet
Det menneskelige hjerte viser tegn på aldring efter en måned i rummet
I løbet af kun en måned i rummet blev det konstruerede hjertevæv hos mennesker svagere, hans "blow" -mønster blev uregelmæssigt, og molekylære og genetiske ændringer forekom, der imiterede virkningerne af aldring. Reference "Data Track Category =" Referencer "> 1 Resultaterne blev offentliggjort i dag i Proceedings of the National Academy of Sciences.
Undersøgelsen tilbyder en nyttig metode til at identificere de molekylære stier, der er ansvarlige for de skadelige virkninger af rumflyvning på det menneskelige hjerte, siger Joseph Wu, kardiolog ved Stanford University i Californien.
Mikrogravitet Kan skade kroppen og astronauter, der udsættes for det, har oplevet hjerte -kar -ændringer, såsom uregelmæssige hjerteslag. Forståelsen af virkningerne af langsigtede missioner i rummet kan vare i flere måneder-og de molekylære ændringer, som disse ændringer er baseret på, forblev uden for rækkevidde, forklarer medforfatteren til undersøgelsen, Deok-ho Kim, en biomedicinsk ingeniør ved Johns Hopkins University i Baltimore, Maryland. "Det er ikke muligt at udføre de forskellige molekylære og funktionelle undersøgelser af menneskelige astronauter," siger han.
et 'hjerte' på en chip
For at mestre denne udfordring sendte Kim og hans kolleger hjertestof i 30 dage til International Space Station
For at udvikle vævet bragte forskerne menneskelige inducerede pluripotente stamceller, der fungerer som tomme lærreder og i hver celletype differentieres til dette for at udvikle sig til humane hjertemuskelceller. Holdet spændte sæt med seks vævsmønstre mellem par fra stande. Et indlæg i hvert par var fleksibelt, så mønstrene kunne kontrahere som et bankende hjerte. Systemet, som du kalder en hjerte-til-en-chip, blev huset i et hus, der var omkring halvdelen af størrelsen på en mobiltelefon.
Så snart hjertet-til-en-chip-systemet var ombord på ISS, brugte Kim og hans kolleger sensorer til at overvåge styrken af sammentrækningen og påvirkningsmønstrene for vævet i realtid. Til sammenligning skal du overvåge et andet sæt vævsmønstre, der forblev på jorden.
Efter 12 dage på ISS havde vævets sammentrækningsstyrke næsten taget væk med halvdelen, mens jordmønsteret forblev relativt stabilt. Denne svækkelse var stadig indlysende, selv efter ni dages afslapning på jorden. I rummet blev vævets slag også mere uregelmæssigt over tid med intervallet mellem hvert slag på den 19. dag med mere end fem gange. Imidlertid forsvandt denne uregelmæssighed, efter at mønstrene vendte tilbage til Jorden. Dette indikerer, at NASA-astronauterne Sunita Williams og Butch Wilmore-Who har været på ISS i flere måneder på grund af tekniske problemer med Boeing Starliner-rumskib-sandsynligvis erfaren kardiovaskulær stress, som sandsynligvis er tilbage på jorden, siger Wu.
genetiske ændringer
Efter at vævene er vendt tilbage fra rummet, brugte Kim og hans kolleger transmissionselektronmikroskopien til at se på sarkomerne i mønstrene - proteinstrenge, der er ansvarlige for muskelkontraktioner. Efter en måned i kredsløb var disse proteinbundt blevet kortere og mere rodet sammenlignet med dem, der blev tilbage på gulvet. Mitokondrierne - de energiproducerende maskiner i celler - var også hævede og fragmenterede.
Da forskerne sekventerede RNA for vævsmønsteret, satte de en stigning i Ekspression af gener og signalstier, der er forbundet til betændelse og hjertesygdomme i vævene. På samme tid viste gener for proteiner, der er nødvendige for normal hjertekontraktion og mitokondrierfunktion, tegn på reduceret ekspression.
Selvom fremgangsmåden til hjerte-til-en-chip er innovativ, fanger han ikke andre vigtige kardiovaskulære ændringer, der kan forekomme i det menneskelige hjerte, såsom pres i arterierne, siger Wu. Det tilføjer imidlertid, at en lignende facilitet kan være nyttig til at undersøge, hvordan andre organer reagerer under mikrogravitet og ekstreme strålingsniveauer. "Evnen til denne platform til at fungere i en mikrogravitet og på samme tid opretholde væv via evne er en stor fordel," siger han.
Kim og hans kolleger planlægger at sende yderligere hjerte- og organvæv i rummet i lang tid for at undersøge virkningerne af rumflugt. De håber også at teste medicin, der kan modvirke nogle af virkningerne af mikrogravitet på hjertet.
- >>
Mair, D. B. et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA 121, E2404644121 (2024).