تظهر على قلب الإنسان علامات الشيخوخة بعد شهر واحد فقط من وجوده في الفضاء

تظهر على قلب الإنسان علامات الشيخوخة بعد شهر واحد فقط من وجوده في الفضاء

على مدار شهر واحد فقط في الفضاء، ضعفت أنسجة القلب المهندسة لدى البشر، وأصبحت أنماط "نبضها" غير منتظمة، وحدثت تغيرات جزيئية وجينية تحاكي آثار الشيخوخة. 1 ونشرت النتائج اليوم في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.

توفر الدراسة طريقة مفيدة لتحديد المسارات الجزيئية المسؤولة عن التأثيرات الضارة لرحلات الفضاء على قلب الإنسان، كما يقول جوزيف وو، طبيب القلب بجامعة ستانفورد في كاليفورنيا.

الجاذبية الصغرى يمكن أن تضر الجسم، وقد تعرض رواد الفضاء الذين تعرضوا لها لتغيرات في القلب والأوعية الدموية مثل عدم انتظام ضربات القلب. ومع ذلك، فإن فهم آثار البعثات الفضائية طويلة الأمد - والتي يمكن أن تستمر عدة أشهر - والتغيرات الجزيئية التي تكمن وراء هذه التغييرات ظلت بعيدة المنال، كما يوضح المؤلف المشارك في الدراسة ديوك هو كيم، وهو مهندس الطب الحيوي في جامعة جونز هوبكنز في بالتيمور، ميريلاند. ويقول: «ليس من الممكن إجراء الدراسات الجزيئية والوظيفية المختلفة على رواد الفضاء من البشر».

"قلب" على شريحة

وللتغلب على هذا التحدي، أرسل كيم وزملاؤه أنسجة قلب مصممة لتدوم لمدة 30 يومًا محطة الفضاء الدولية (محطة الفضاء الدولية).

ولتطوير الأنسجة، أدخل الباحثون خلايا جذعية بشرية متعددة القدرات، والتي تعمل بمثابة لوحات فارغة وتتوسع في كل نوع من الخلايا. تفرق لتتطور إلى خلايا عضلة القلب البشرية. قام الفريق بتمديد مجموعات من ست عينات من القماش بين أزواج من المدرجات. كان هناك عمود واحد في كل زوج مرنًا، مما يسمح للأنماط بالتقلص مثل القلب النابض. كان النظام، الذي يطلقون عليه اسم "القلب على شريحة"، موجودًا في غلاف يبلغ حجمه نصف حجم الهاتف الخلوي تقريبًا.

بمجرد وصول نظام القلب على الرقاقة على متن محطة الفضاء الدولية، استخدم كيم وزملاؤه أجهزة استشعار لمراقبة قوة الانكماش وأنماط نبض الأنسجة في الوقت الفعلي. وللمقارنة، قاموا برصد مجموعة أخرى من عينات الأنسجة التي بقيت على الأرض.

وبعد 12 يومًا في محطة الفضاء الدولية، انخفضت قوة تقلص الأنسجة بمقدار النصف تقريبًا، بينما ظلت قوة الأنماط الأرضية مستقرة نسبيًا. وظل هذا الضعف واضحًا حتى بعد تسعة أيام من التعافي على الأرض. وفي الفضاء، أصبحت نبضات الأنسجة أيضًا أكثر انتظامًا مع مرور الوقت، مع زيادة الفاصل الزمني بين كل نبضة بأكثر من خمسة أضعاف في اليوم التاسع عشر. ومع ذلك، اختفى هذا عدم الانتظام بعد عودة الأنماط إلى الأرض. يشير هذا إلى أن رائدي فضاء ناسا سونيتا ويليامز وبوتش ويلمور - اللذين تقطعت بهما السبل في محطة الفضاء الدولية لعدة أشهر بسبب مشاكل فنية مع مركبة الفضاء ستارلاينر التابعة لشركة بوينغ - من المحتمل أن يعانيا من إجهاد القلب والأوعية الدموية الذي قد يتم حله عند عودتهما إلى الأرض، كما يقول وو.

التغيرات الجينية

بعد عودة الأنسجة من الفضاء، استخدم كيم وزملاؤه المجهر الإلكتروني النافذ للنظر في القسيمات العضلية للعينات، وهي خيوط البروتين المسؤولة عن تقلصات العضلات. وبعد مرور شهر في المدار، أصبحت حزم البروتين هذه أقصر وأكثر فوضوية مقارنة بتلك التي بقيت على الأرض. كما كانت الميتوكوندريا - وهي آلات إنتاج الطاقة في الخلايا - منتفخة ومجزأة.

عندما قام الباحثون بتسلسل الحمض النووي الريبوزي (RNA) لأنماط الأنسجة، وجدوا زيادة في التعبير عن الجينات ومسارات الإشارات المرتبطة بالالتهابات وأمراض القلب في الأنسجة الموجودة على محطة الفضاء الدولية. وفي الوقت نفسه، أظهرت الجينات اللازمة للبروتينات اللازمة لانقباض القلب الطبيعي ووظيفة الميتوكوندريا علامات انخفاض التعبير.

على الرغم من أن نهج القلب على شريحة مبتكر، إلا أنه لا يلتقط التغيرات المهمة الأخرى في القلب والأوعية الدموية التي يمكن أن تحدث في قلب الإنسان، مثل الضغط في الشرايين، كما يقول وو. ومع ذلك، يضيف أن إعدادًا مشابهًا قد يكون مفيدًا لدراسة كيفية استجابة الأعضاء الأخرى في ظل الجاذبية الصغرى ومستويات الإشعاع الشديدة. ويقول: "إن قدرة هذه المنصة على العمل في الجاذبية الصغرى مع الحفاظ على حيوية الأنسجة تعد ميزة كبيرة".

ويخطط كيم وزملاؤه لإرسال أنسجة قلب وأعضاء إضافية إلى الفضاء لفترات أطول لدراسة تأثيرات رحلات الفضاء بمزيد من التفصيل. ويأملون أيضًا في اختبار الأدوية التي يمكنها مواجهة بعض تأثيرات الجاذبية الصغرى على القلب.

1. ماير، دي.بي. وآخرون. بروك. ناتل أكاد. الخيال العلمي. الولايات المتحدة الأمريكية 121، e2404644121 (2024).

   شرط
   
   جوجل الباحث العلمي

تحميل المراجع