Cilvēka sirds uzrāda novecošanas pazīmes jau pēc mēneša kosmosā

Cilvēka sirds uzrāda novecošanas pazīmes jau pēc mēneša kosmosā

Mēneša laikā kosmosā cilvēka mākslīgie sirds audi novājinājās, to "sitienu" modeļi kļuva neregulāri, un notika molekulāras un ģenētiskas izmaiņas, kas atdarināja novecošanās ietekmi. 1 Rezultāti šodien tika publicēti Nacionālās Zinātņu akadēmijas Proceedings.

Pētījums sniedz noderīgu metodi, lai identificētu molekulāros ceļus, kas ir atbildīgi par kosmosa lidojumu kaitīgo ietekmi uz cilvēka sirdi, saka Džozefs Vu, kardiologs no Stenfordas universitātes Kalifornijā.

Mikrogravitācija var kaitēt ķermenim, un astronauti, kas ir pakļauti tam, ir piedzīvojuši izmaiņas sirds un asinsvadu sistēmā, piemēram, neregulāru sirdsdarbību. Tomēr izpratne par ilgstošu kosmosa misiju ietekmi, kas var ilgt vairākus mēnešus, un molekulārās izmaiņas, kas ir šo pārmaiņu pamatā, ir palikušas nepieejamas, skaidro pētījuma līdzautors Deok-Ho Kim, biomedicīnas inženieris Džona Hopkinsa universitātē Baltimorā, Merilendā. "Nav iespējams veikt dažādus molekulāros un funkcionālos pētījumus par cilvēka astronautiem," viņš saka.

"Sirds" uz mikroshēmas

Lai pārvarētu šo izaicinājumu, Kims un viņa kolēģi nosūtīja izstrādātus sirds audus, kas kalpos 30 dienas Starptautiskā kosmosa stacija (ISS).

Lai attīstītu audus, pētnieki ieviesa cilvēka inducētas pluripotentas cilmes šūnas, kas darbojas kā tukši audekli un izplešas katrā šūnu tipā. atšķirt, lai attīstītos cilvēka sirds muskuļa šūnās. Komanda starp statīvu pāriem izstiepa sešu auduma paraugu komplektus. Viena stabiņa katrā pārī bija elastīga, ļaujot rakstiem sarauties kā pukstošai sirdij. Sistēma, ko viņi sauc par sirds mikroshēmu, tika ievietota korpusā, kas ir apmēram puse no mobilā tālruņa izmēra.

Kad sirds uz mikroshēmas sistēma atradās uz SKS, Kims un viņa kolēģi izmantoja sensorus, lai reāllaikā uzraudzītu kontrakcijas stiprumu un audu sitienu modeļus. Salīdzinājumam viņi uzraudzīja citu audu paraugu kopumu, kas palika uz Zemes.

Pēc 12 dienām SKS audu kontrakcijas stiprums bija samazinājies gandrīz uz pusi, bet zemes modeļu stiprums saglabājās salīdzinoši stabils. Šī vājināšanās turpināja būt acīmredzama pat pēc deviņu dienu atveseļošanās uz Zemes. Kosmosā arī audu sitieni laika gaitā kļuva neregulārāki, intervālam starp katru sitienu 19. dienā palielinoties vairāk nekā piecas reizes. Tomēr šis nevienmērīgums pazuda pēc tam, kad modeļi atgriezās uz Zemes. Tas liek domāt, ka NASA astronauti Sunita Williams un Butch Wilmore, kuri vairākus mēnešus bija iestrēguši SKS tehnisku problēmu dēļ ar Boeing kosmosa kuģi Starliner, visticamāk, piedzīvo sirds un asinsvadu stresu, kas var atrisināties pēc atgriešanās uz Zemi, saka Vu.

Ģenētiskās izmaiņas

Pēc tam, kad audi atgriezās no kosmosa, Kims un viņa kolēģi izmantoja transmisijas elektronu mikroskopiju, lai apskatītu paraugu sarkomērus - olbaltumvielu pavedienus, kas ir atbildīgi par muskuļu kontrakcijām. Pēc mēneša orbītā šie olbaltumvielu kūļi bija kļuvuši īsāki un nekārtīgāki, salīdzinot ar tiem, kas bija palikuši uz zemes. Arī mitohondriji - enerģijas ražošanas iekārtas šūnās - bija pietūkušas un sadrumstalotas.

Kad pētnieki secināja audu modeļu RNS, viņi konstatēja, ka palielinās Gēnu izpausme un signalizācijas ceļi, kas saistīti ar iekaisumu un sirds slimībām audos, kas atradās ISS. Tajā pašā laikā gēniem, kas nepieciešami proteīniem, kas nepieciešami normālai sirds kontrakcijai un mitohondriju funkcijai, bija samazinātas ekspresijas pazīmes.

Lai gan sirds uz mikroshēmas pieeja ir novatoriska, tā neaptver citas svarīgas sirds un asinsvadu izmaiņas, kas var rasties cilvēka sirdī, piemēram, spiedienu artērijās, saka Vu. Tomēr viņš piebilst, ka līdzīga iestatīšana varētu būt noderīga, lai pētītu, kā citi orgāni reaģē mikrogravitācijas un ārkārtēju starojuma līmeņu apstākļos. "Šīs platformas spēja darboties mikrogravitācijā, vienlaikus saglabājot audu dzīvotspēju, ir liela priekšrocība," viņš saka.

Kims un viņa kolēģi plāno uz ilgāku laiku nosūtīt kosmosā papildu sirds un orgānu audus, lai sīkāk izpētītu kosmosa lidojumu sekas. Viņi arī cer pārbaudīt zāles, kas var neitralizēt dažus mikrogravitācijas ietekmi uz sirdi.

1. Mairs, D.B. et al. Proc. Natl Acad. Sci. ASV 121, e2404644121 (2024).

   Raksts
   
   Google Scholar

Lejupielādēt atsauces