Menneskets hjerte viser tegn på aldring etter en måned i verdensrommet

Menneskets hjerte viser tegn på aldring etter en måned i verdensrommet

I løpet av bare en måned i verdensrommet ble det konstruerte hjertevevet til mennesker svakere, hans "slag" -mønster ble uregelmessig, og molekylære og genetiske forandringer skjedde som etterlignet effekten av aldring. Referanse "Data Track Category =" Referanser "> 1 Resultatene ble publisert i dag i Proceedings of the National Academy of Sciences.

Studien tilbyr en nyttig metode for å identifisere molekylære baner som er ansvarlige for de skadelige effektene av romflukt på menneskets hjerte, sier Joseph Wu, kardiolog ved Stanford University i California.

Microgravity kan skade kroppen, og astronauter som er utsatt for den har opplevd kardiovaskulære endringer som uregelmessige hjerteslag. Forståelsen av virkningene av langsiktige oppdrag i rommet-som kan vare i flere måneder-og de molekylære endringene som disse endringene er basert forble utenfor rekkevidde, forklarer medforfatteren av studien, Deok-Ho Kim, en biomedisinsk ingeniør ved Johns Hopkins University i Baltimore, Maryland. "Det er ikke mulig å utføre de forskjellige molekylære og funksjonelle studiene på menneskelige astronauter," sier han.

et 'hjerte' på en chip

For å mestre denne utfordringen, sendte Kim og kollegene hjertestoff i 30 dager for Internasjonal romstasjon

For å utvikle vevet, brakte forskerne menneskelige induserte pluripotente stamceller som fungerer som tomme lerreter og i hver celletype Differensierer til dette for å utvikle seg til menneskelige hjertemuskelceller. Teamet spente sett med seks vevsmønstre mellom par fra tribuner. Et innlegg i hvert par var fleksibelt, slik at mønstrene kunne trekke seg sammen som et bankende hjerte. Systemet som du kaller en hjerte-på-en-brikke, ble plassert i et hus som var omtrent halvparten av størrelsen på en mobiltelefon.

Etter 12 dager på ISS hadde sammentrekningsstyrken til vevet nesten tatt bort med halvparten, mens jordmønsteret forble relativt stabilt. Denne svekkelsen var fremdeles åpenbar selv etter ni dager med avslapning på jorden. I verdensrommet ble vevets slag også mer uregelmessige over tid, med intervallet mellom hvert slag på den 19. dagen med mer enn fem ganger. Imidlertid forsvant denne uregelmessigheten etter at mønstrene kom tilbake til jorden. Dette indikerer at NASA-astronautene Sunita Williams og Butch Wilmore-som har vært på ISS i flere måneder på grunn av tekniske problemer med Boeing Starliner romskip-sannsynligvis opplevd kardiovaskulær stress, som sannsynligvis er tilbake på bakken, sier Wu.

genetiske endringer

Etter at vevene har kommet tilbake fra verdensrommet, brukte Kim og hans kolleger transmisjonselektronmikroskopi for å se på sarkomerne av mønstrene - proteinstråder som er ansvarlige for muskelsammentrekninger. Etter en måned i bane hadde disse proteinbuntene blitt kortere og mer rotete sammenlignet med de som forble på gulvet. Mitokondriene - de energiproduserende maskinene i celler - var også hovne og fragmenterte.

Da forskerne sekvenserte RNA fra vevsmønsteret, satte de en økning i Uttrykk for gener og signalveier, som er koblet til betennelse og hjertesykdommer i vevene. Samtidig viste gener for proteiner som er nødvendige for normal hjertekontraksjon og mitokondrierfunksjon, tegn på redusert uttrykk.

Selv om tilnærmingen til hjerte-på-en-brikken er nyskapende, fanger han ikke andre viktige kardiovaskulære endringer som kan oppstå i menneskets hjerte, for eksempel press i arteriene, sier Wu. Imidlertid legger det til at et lignende anlegg kan være nyttig for å undersøke hvordan andre organer reagerer under mikrogravitet og ekstrem strålingsnivå. "Evnen til denne plattformen til å fungere i en mikrogravitet og samtidig opprettholde vevs viabilitet er en stor fordel," sier han.

Kim og kollegene planlegger å sende ytterligere hjerte- og orgelvev ut i verdensrommet i lang tid for å undersøke effekten av romflukt. De håper også å teste medisiner som kan motvirke noen av effektene av mikrogravitet på hjertet.

1. Mair, D. B. et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA 121, E2404644121 (2024).

   Artikkel artikkel artikkel <1073/pnas.24046444121"> artikkel <10.10/pnas.24046444121 "> Artikkel <1073/pnas.24046444121". Last ned referanser