Човешкото сърце показва признаци на стареене само след месец в космоса

Човешкото сърце показва признаци на стареене само след месец в космоса

Само в рамките на един месец в космоса, създадената от хората сърдечна тъкан отслабна, нейните модели на „ритъм“ станаха неправилни и настъпиха молекулярни и генетични промени, които имитират ефектите от стареенето. 1 Резултатите бяха публикувани днес в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Проучването предоставя полезен метод за идентифициране на молекулярните пътища, отговорни за вредните ефекти от космическите полети върху човешкото сърце, казва Джоузеф Ву, кардиолог от Станфордския университет в Калифорния.

Микрогравитация може да навреди на тялото и астронавтите, изложени на него, са имали сърдечно-съдови промени, като неравномерен сърдечен ритъм. Въпреки това, разбирането на ефектите от дългосрочните космически мисии - които могат да продължат няколко месеца - и молекулярните промени, които са в основата на тези промени, остават недостъпни, обяснява съавторът на изследването Деок-Хо Ким, биомедицински инженер в университета Джон Хопкинс в Балтимор, Мериленд. „Не е възможно да се направят различни молекулярни и функционални изследвания върху човешки астронавти“, казва той.

„Сърце“ върху чип

За да преодолеят това предизвикателство, Ким и колегите му изпратиха проектирана сърдечна тъкан, която да издържи 30 дни Международна космическа станция (МКС).

За да развият тъканта, изследователите въведоха човешки индуцирани плурипотентни стволови клетки, които действат като празни платна и се разширяват във всеки тип клетка диференцират, за да се развият в човешки сърдечни мускулни клетки. Екипът опъна комплекти от шест проби плат между двойки стойки. Един пост във всяка двойка беше гъвкав, позволявайки на моделите да се свиват като туптящо сърце. Системата, която те наричат ​​сърце върху чип, беше поставена в корпус с размер около половината от мобилен телефон.

След като системата сърце върху чип беше на борда на МКС, Ким и колегите му използваха сензори, за да наблюдават силата на свиването и моделите на биене на тъканта в реално време. За сравнение те наблюдават друг набор от тъканни проби, останали на Земята.

След 12 дни на МКС силата на свиване на тъканите е намаляла почти наполовина, докато тази на наземните модели остава относително стабилна. Това отслабване продължи да е очевидно дори след девет дни възстановяване на Земята. В космоса ударите на тъканта също станаха по-неравномерни с течение на времето, като интервалът между всеки удар се увеличи повече от пет пъти на ден 19. Тази нередност обаче изчезна, след като моделите се върнаха на Земята. Това предполага, че астронавтите на НАСА Сунита Уилямс и Бъч Уилмор - които бяха блокирани на МКС в продължение на месеци поради технически проблеми с космическия кораб Starliner на Boeing - вероятно изпитват сърдечно-съдов стрес, който може да се разреши след завръщането им на Земята, казва Ву.

Генетични промени

След като тъканите се върнаха от космоса, Ким и колегите му използваха трансмисионна електронна микроскопия, за да разгледат саркомерите на пробите - протеинови нишки, отговорни за мускулните контракции. След един месец в орбита тези протеинови снопове бяха станали по-къси и по-разхвърляни в сравнение с тези, които бяха останали на земята. Митохондриите - машините за производство на енергия в клетките - също бяха подути и фрагментирани.

Когато изследователите секвенираха РНК на тъканните модели, те откриха увеличение на Експресия на гени и сигнални пътища, свързани с възпаление и сърдечни заболявания в тъканите, които са били на МКС. В същото време гените, необходими за протеините, необходими за нормалното свиване на сърцето и митохондриалната функция, показват признаци на намалена експресия.

Въпреки че подходът „сърце върху чип“ е иновативен, той не улавя други важни сърдечно-съдови промени, които могат да настъпят в човешкото сърце, като налягането в артериите, казва Ву. Той обаче добавя, че подобна настройка може да бъде полезна за изучаване на това как други органи реагират при микрогравитация и екстремни нива на радиация. „Способността на тази платформа да функционира в микрогравитация, като същевременно поддържа жизнеспособността на тъканите, е основно предимство“, казва той.

Ким и колегите му планират да изпратят допълнителна тъкан от сърце и органи в космоса за по-дълги периоди от време, за да проучат по-подробно ефектите от космическия полет. Те също така се надяват да тестват лекарства, които могат да противодействат на някои от ефектите на микрогравитацията върху сърцето.

1. Мейр, Д.Б. et al. Proc. Natl Acad. Sci. САЩ 121, e2404644121 (2024).

   статия
   
   Google Наука

Изтегляне на препратки