El corazón humano muestra signos de envejecimiento después de un mes en el espacio
El corazón humano muestra signos de envejecimiento después de un mes en el espacio
En el transcurso de solo un mes en el espacio, el tejido cardíaco construido de los humanos se debilitó, su patrón de "golpe" se volvió irregular, y los cambios moleculares y genéticos ocurrieron que imitaban los efectos del envejecimiento. Referencia "Categoría de seguimiento de datos =" Referencias "> 1 Los resultados se publicaron hoy en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias.
El estudio ofrece un método útil para identificar las rutas moleculares responsables de los efectos nocivos del vuelo espacial en el corazón humano, dice Joseph Wu, cardiólogo de la Universidad de Stanford en California.
Microgravity Puede dañar el cuerpo, y los astronautas que están expuestos a él han experimentado cambios cardiovasculares como latidos irregulares. La comprensión de los efectos de las misiones a largo plazo en el espacio, que puede durar varios meses, y los cambios moleculares en los que estos cambios se basan en el alcance, explica el coautor del estudio, Deok-ho Kim, un ingeniero biomédico de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland. "No es posible llevar a cabo los diversos estudios moleculares y funcionales sobre astronautas humanas", dice.
a 'corazón' en un chip
Para dominar este desafío, Kim y sus colegas enviaron tela de corazón durante 30 días para Estación espacial internacional .
To develop the tissue, the researchers brought human induced pluripotent stem cells that act as empty canvases and in every cell type Diferenciar a esto para desarrollarse en células musculares cardíacas humanas. El equipo tensó conjuntos de seis patrones de tejido entre parejas de stands. Una publicación en cada pareja era flexible, para que los patrones pudieran contraerse como un corazón latido. El sistema que llamas un chip de corazón en uno se alojaba en una vivienda que era aproximadamente la mitad del tamaño de un teléfono móvil.
Tan pronto como el sistema de chips Heart-on-One estaba a bordo de la ISS, Kim y sus colegas usaron sensores para monitorear la resistencia de la contracción y los patrones de impacto del tejido en tiempo real. A modo de comparación, monitoree otro conjunto de patrones de tejido que permanecieran en la Tierra.
Después de 12 días en la ISS, la resistencia de contracción del tejido casi se había quitado a la mitad, mientras que el patrón del suelo permaneció relativamente estable. Este debilitamiento aún era obvio incluso después de nueve días de relajación en la Tierra. En el espacio, los golpes del tejido también se volvieron más irregulares con el tiempo, con el intervalo entre cada golpe en el día 19 por más de cinco veces. Sin embargo, esta irregularidad desapareció después de que los patrones volvieron a la tierra. Esto indica que los astronautas de la NASA Sunita Williams y Butch Wilmore, que han estado en la ISS durante meses debido a problemas técnicos con la nave espacial Boeing Starliner experimentada con problemas cardiovasculares, que probablemente está de vuelta en el suelo, dice Wu.
Cambios genéticos
Después de que los tejidos han regresado del espacio, Kim y sus colegas utilizaron la microscopía electrónica de transmisión para analizar los sarcómeros de los patrones: hilos de proteínas que son responsables de las contracciones musculares. Después de un mes en órbita, este paquete de proteínas se había vuelto más corto y más desordenado en comparación con los que permanecieron en el piso. Las mitocondrias, las máquinas productoras de energía en las células, también estaban hinchadas y fragmentadas.
Cuando los investigadores secuenciaron el ARN del patrón de tejido, ponen un aumento en el Expresión de genes y rutas de señal, que están conectadas a la inflamación y las enfermedades cardíacas en los tejidos. Al mismo tiempo, los genes mostraron proteínas que son necesarias para la contracción cardíaca normal y la función de las mitocondrias, los signos de expresión reducida.
Aunque el enfoque del chip de corazón en uno es innovador, no captura otros cambios cardiovasculares importantes que pueden ocurrir en el corazón humano, como la presión en las arterias, dice Wu. Sin embargo, agrega que una instalación similar podría ser útil para examinar cómo reaccionan otros órganos bajo microgravedad y niveles extremos de radiación. "La capacidad de esta plataforma para funcionar en una microgravedad y al mismo tiempo mantener la viabilidad del tejido es una gran ventaja", dice.
Kim y sus colegas planean enviar más tejido de corazón y órganos al espacio durante mucho tiempo para examinar los efectos del vuelo espacial. También esperan probar medicamentos que puedan contrarrestar algunos de los efectos de la microgravedad en el corazón.
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Mair, D. B. et al. Proc. Natl acad. Sci. EE. UU. 121, E2404644121 (2024).