Det mänskliga hjärtat visar tecken på åldrande efter en månad i rymden
Det mänskliga hjärtat visar tecken på åldrande efter en månad i rymden
Under bara en månad i rymden blev den konstruerade hjärtvävnaden hos människor svagare, hans "slag" -mönster blev oregelbundna och molekylära och genetiska förändringar inträffade som imiterade effekterna av åldrande. Referens "Dataspårkategori =" Referenser "> 1 Resultaten publicerades idag i Proceedings of the National Academy of Sciences.
Studien erbjuder en användbar metod för att identifiera de molekylära vägarna som är ansvariga för de skadliga effekterna av rymdflyg på det mänskliga hjärtat, säger Joseph Wu, kardiolog vid Stanford University i Kalifornien.
Microgravity Kan skada kroppen, och astronauter som utsätts för den har upplevt hjärt- och kärlförändringar som oregelbundna hjärtslag. Förståelsen av effekterna av långsiktiga uppdrag i rymden som kan pågå i flera månader-och de molekylära förändringarna som dessa förändringar är baserade på räckhåll, förklarar medförfattaren till studien, Deok-ho Kim, en biomedicinsk ingenjör vid Johns Hopkins University i Baltimore, Maryland. "Det är inte möjligt att genomföra de olika molekylära och funktionella studierna på mänskliga astronauter," säger han.
a 'hjärta' på ett chip
To master this challenge, Kim and his colleagues sent heart fabric for 30 days for International Space Station .
To develop the tissue, the researchers brought human induced pluripotent stem cells that act as empty canvases and in every cell type Skillnad till detta för att utvecklas till mänskliga hjärtmuskelceller. Teamet spännade uppsättningar av sex vävnadsmönster mellan par från stativ. Ett inlägg i varje par var flexibelt, så att mönstren kunde sammandras som ett bankande hjärta. Systemet som du kallar ett hjärt-till-ett-chip var inrymt i ett hus som var ungefär hälften av en mobiltelefon.
Så snart det hjärt-till-ett-chip-systemet var ombord på ISS, använde Kim och hans kollegor sensorer för att övervaka styrkan hos sammandragningen och vävnadens slagmönster i realtid. Som jämförelse, övervaka en annan uppsättning vävnadsmönster som förblev på jorden.
Efter 12 dagar på ISS hade vävnadens sammandragningsstyrka nästan tagit bort med hälften, medan jordmönstret förblev relativt stabilt. Denna försvagning var fortfarande uppenbar även efter nio dagars avslappning på jorden. I rymden blev vävnadens slag också mer oregelbundna med tiden, med intervallet mellan varje slag på den 19: e dagen med mer än fem gånger. Emellertid försvann denna oegentlighet efter att mönstren återvände till jorden. Detta indikerar att NASA-astronauterna Sunita Williams och Butch Wilmore-som har varit på ISS i månader på grund av tekniska problem med Boeing Starliner-rymdskeppet, förmodligen erfarna kardiovaskulär stress, som troligen är tillbaka på marken, säger Wu.
genetiska förändringar
Efter att vävnaderna har återvänt från rymden använde Kim och hans kollegor transmissionselektronmikroskopi för att titta på sarkomarna av mönstren - proteinsträngar som är ansvariga för muskelkontraktioner. Efter en månad i bana hade dessa proteinpaket blivit kortare och mer röriga jämfört med de som förblev på golvet. Mitokondrierna - de energiproducerande maskinerna i celler - svullna och fragmenterade.
When the researchers sequenced the RNA of the tissue pattern, they put an increase in the Uttryck av gener och signalvägar, som är kopplade till inflammation och hjärtsjukdomar i vävnaderna. Samtidigt visade gener för proteiner som är nödvändiga för normal hjärtkontraktion och mitokondriefunktion, tecken på reducerat uttryck.
Även om tillvägagångssättet för det hjärt-till-ett-chipet är innovativt, fångar han inte andra viktiga hjärt- och kärlförändringar som kan förekomma i det mänskliga hjärtat, till exempel tryck i artärerna, säger Wu. Det tillägger emellertid att en liknande anläggning kan vara användbar för att undersöka hur andra organ reagerar under mikrogravitet och extrema strålningsnivåer. "Förmågan hos denna plattform att fungera i en mikrogravitet och samtidigt upprätthålla vävnadsviabilitet är en stor fördel," säger han.
Kim och hans kollegor planerar att skicka ytterligare hjärt- och orgelvävnad ut i rymden under lång tid för att undersöka effekterna av rymdflygning. De hoppas också kunna testa mediciner som kan motverka några av effekterna av mikrogravitet på hjärtat.
-
mair, D. B. et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA 121, E2404644121 (2024).