Het menselijk hart vertoont tekenen van ouder worden na een maand in de ruimte
Het menselijk hart vertoont tekenen van ouder worden na een maand in de ruimte
In de loop van slechts één maand in de ruimte werd het geconstrueerde hartweefsel van mensen zwakker, zijn "blaas" -patroon werd onregelmatig en moleculaire en genetische veranderingen deden zich voor die de effecten van veroudering imiteerden. Referentie "Data Track Category =" Referenties "> 1 De resultaten zijn vandaag gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences.
De studie biedt een nuttige methode voor het identificeren van de moleculaire paden die verantwoordelijk zijn voor de schadelijke effecten van ruimtevlucht op het menselijk hart, zegt Joseph Wu, cardioloog aan de Stanford University in Californië.
Microraalheid Kan het lichaam schaden, en astronauten die eraan worden blootgesteld, hebben cardiovasculaire veranderingen zoals onregelmatige hartslag ervaren. Het begrip van de effecten van langdurige missies in de ruimte--die enkele maanden kunnen duren-en de moleculaire veranderingen waarop deze veranderingen zijn gebaseerd, zijn buiten bereik gebaseerd, verklaart de co-auteur van de studie, Deok-Ho Kim, een biomedisch ingenieur aan de Johns Hopkins University in Baltimore, Maryland. "Het is niet mogelijk om de verschillende moleculaire en functionele studies over menselijke astronauten uit te voeren", zegt hij.
een 'hart' op een chip
To master this challenge, Kim and his colleagues sent heart fabric for 30 days for International Space Station .
Om het weefsel te ontwikkelen, brachten de onderzoekers door mensen geïnduceerde pluripotente stamcellen die fungeren als lege doeken en in elk celtype Differentiëren hiertoe om zich te ontwikkelen tot menselijke hartspiercellen. Het team spannde sets van zes weefselpatronen tussen paren uit stands. Een post in elk paar was flexibel, zodat de patronen konden contracteren als een kloppend hart. Het systeem dat u een hart-op-één chip noemt, was ondergebracht in een behuizing die ongeveer de helft van de grootte van een mobiele telefoon was.
Zodra het hart-op-één chipsysteem aan boord was, gebruikten Kim en zijn collega's sensoren om de sterkte van de contractie en de impactpatronen van het weefsel in realtime te controleren. Ter vergelijking, controleer een andere set weefselpatronen die op aarde bleven.
Na 12 dagen op het ISS was de samentrekkingssterkte van het weefsel bijna met de helft weggenomen, terwijl het grondpatroon relatief stabiel bleef. Deze verzwakking was nog steeds duidelijk, zelfs na negen dagen ontspanning op aarde. In de ruimte werden de slagen van het weefsel ook onregelmatiger in de loop van de tijd, met het interval tussen elke slag op de 19e dag met meer dan vijf keer. Deze onregelmatigheid verdween echter nadat de patronen terugkwamen naar de aarde. Dit geeft aan dat de NASA Astronauten Sunita Williams en Butch Wilmore--al maanden aan het ISS zijn vanwege technische problemen met de Boeing Starliner Spaceship-waarschijnlijke ervaren cardiovasculaire stress, die waarschijnlijk weer op de grond is, zegt Wu.
genetische veranderingen
Nadat de weefsels zijn teruggekeerd uit de ruimte, gebruikten Kim en zijn collega's de transmissie -elektronenmicroscopie om te kijken naar de sarcomers van de patronen - eiwitstrengen die verantwoordelijk zijn voor spiercontracties. Na een maand in een baan was deze eiwitbundel korter en rommeliger geworden in vergelijking met die die op de vloer bleven. De mitochondria - de energie -producerende machines in cellen - waren ook gezwollen en gefragmenteerd.
Toen de onderzoekers het RNA van het weefselpatroon hebben gesequenced, brachten ze een toename van de Expressie van genen en signaalpaden, die zijn verbonden met ontsteking en hartziekten in de weefsels. Tegelijkertijd toonden genen voor eiwitten die nodig zijn voor normale hartcontractie en mitochondria -functie, tekenen van verminderde expressie.
Hoewel de benadering van de hart-op-één chip innovatief is, legt hij geen andere belangrijke cardiovasculaire veranderingen vast die kunnen optreden in het menselijk hart, zoals druk in de slagaders, zegt Wu. Het voegt echter eraan toe dat een vergelijkbare faciliteit nuttig kan zijn om te onderzoeken hoe andere organen reageren onder microzwaartekracht en extreme stralingsniveaus. "Het vermogen van dit platform om in een microzwaartekracht te functioneren en tegelijkertijd weefselbevloek te behouden, is een groot voordeel", zegt hij.
Kim en zijn collega's zijn van plan om verder hart en orgaanweefsel lange tijd de ruimte in te sturen om de effecten van ruimtevlucht te onderzoeken. Ze hopen ook medicatie te testen die sommige effecten van microzwaartekracht op het hart kunnen tegengaan.
- >
-
Mair, D. B. et al. Proc. Natl Acad. Sci. VS 121, E2404644121 (2024).