Lidské srdce vykazuje známky stárnutí již po měsíci stráveném ve vesmíru

Lidské srdce vykazuje známky stárnutí již po měsíci stráveném ve vesmíru

Během pouhého měsíce ve vesmíru umělá lidská srdeční tkáň zeslábla, její „tep“ se stal nepravidelným a došlo k molekulárním a genetickým změnám, které napodobovaly účinky stárnutí. 1 Výsledky byly dnes zveřejněny v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences.

Studie poskytuje užitečnou metodu pro identifikaci molekulárních drah odpovědných za škodlivé účinky vesmírných letů na lidské srdce, říká Joseph Wu, kardiolog ze Stanfordské univerzity v Kalifornii.

Mikrogravitace může poškodit tělo a astronauti, kteří mu byli vystaveni, zaznamenali kardiovaskulární změny, jako je nepravidelný srdeční tep. Porozumění účinkům dlouhodobých vesmírných misí – které mohou trvat několik měsíců – a molekulárním změnám, které jsou základem těchto změn, však zůstaly mimo dosah, vysvětluje spoluautor studie Deok-Ho Kim, biomedicínský inženýr z Johns Hopkins University v Baltimore, Maryland. "Není možné provádět různé molekulární a funkční studie na lidských astronautech," říká.

"Srdce" na čipu

Aby Kim a jeho kolegové tuto výzvu překonali, poslali navrženou srdeční tkáň, která vydrží 30 dní Mezinárodní vesmírná stanice (ISS).

K vývoji tkáně vědci zavedli pluripotentní kmenové buňky indukované lidmi, které fungují jako prázdná plátna a expandují do každého typu buněk. odlišit, aby se vyvinul do buněk lidského srdečního svalu. Tým natáhl sady šesti vzorků látek mezi páry stojanů. Jeden sloupek v každém páru byl pružný a umožňoval, aby se vzory stahovaly jako tlukoucí srdce. Systém, kterému říkají srdce na čipu, byl umístěn v pouzdře o velikosti zhruba poloviny mobilního telefonu.

Jakmile byl systém srdce na čipu na palubě ISS, Kim a jeho kolegové použili senzory ke sledování síly kontrakce a tlukotu tkáně v reálném čase. Pro srovnání sledovali další sadu vzorků tkání, které zůstaly na Zemi.

Po 12 dnech na ISS se síla kontrakce tkání snížila téměř o polovinu, zatímco síla pozemských vzorů zůstala relativně stabilní. Toto oslabení bylo patrné i po devíti dnech zotavení na Zemi. Ve vesmíru se údery tkáně také postupem času staly nepravidelnějšími, přičemž interval mezi jednotlivými údery se 19. den zvýšil více než pětinásobně. Tato nepravidelnost však zmizela poté, co se vzory vrátily na Zemi. To naznačuje, že astronauti NASA Sunita Williams a Butch Wilmore – kteří uvízli na ISS na měsíce kvůli technickým problémům s vesmírnou lodí Boeing Starliner – pravděpodobně zažívají kardiovaskulární stres, který se může vyřešit po jejich návratu na Zemi, říká Wu.

Genetické změny

Poté, co se tkáně vrátily z vesmíru, Kim a jeho kolegové použili transmisní elektronovou mikroskopii, aby se podívali na sarkomery vzorků - proteinová vlákna zodpovědná za svalové kontrakce. Po měsíci na oběžné dráze byly tyto proteinové svazky kratší a chaotické ve srovnání s těmi, které zůstaly na zemi. Mitochondrie - stroje produkující energii v buňkách - byly také oteklé a fragmentované.

Když vědci sekvenovali RNA tkáňových vzorců, zjistili nárůst v Exprese genů a signální dráhy spojené se zánětem a srdečním onemocněním v tkáních, které byly na ISS. Současně geny potřebné pro proteiny nezbytné pro normální srdeční kontrakci a mitochondriální funkci vykazovaly známky snížené exprese.

Ačkoli je přístup srdce na čipu inovativní, nezachycuje další důležité kardiovaskulární změny, které mohou nastat v lidském srdci, jako je tlak v tepnách, říká Wu. Dodává však, že podobné nastavení by mohlo být užitečné pro studium toho, jak ostatní orgány reagují při mikrogravitaci a extrémních úrovních radiace. "Schopnost této platformy fungovat v mikrogravitaci při zachování životaschopnosti tkáně je hlavní výhodou," říká.

Kim a jeho kolegové plánují vyslat další srdeční a orgánovou tkáň do vesmíru na delší dobu, aby mohli podrobněji studovat účinky vesmírných letů. Doufají také, že otestují léky, které mohou působit proti některým účinkům mikrogravitace na srdce.

1. Mair, D.B. a kol. Proč. Natl Acad. Sci. USA 121, e2404644121 (2024).

   Článek
   
   Google Scholar

Stáhněte si reference