El corazón humano muestra signos de envejecimiento tras apenas un mes en el espacio

El corazón humano muestra signos de envejecimiento tras apenas un mes en el espacio

En el transcurso de sólo un mes en el espacio, el tejido cardíaco diseñado por los humanos se debilitó, sus patrones de "latidos" se volvieron irregulares y se produjeron cambios moleculares y genéticos que imitaron los efectos del envejecimiento. 1 Los resultados fueron publicados hoy en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias.

El estudio proporciona un método útil para identificar las vías moleculares responsables de los efectos nocivos de los vuelos espaciales en el corazón humano, afirma Joseph Wu, cardiólogo de la Universidad de Stanford en California.

microgravedad puede dañar el cuerpo y los astronautas expuestos a él han experimentado cambios cardiovasculares, como latidos cardíacos irregulares. Sin embargo, comprender los efectos de las misiones espaciales de larga duración (que pueden durar varios meses) y los cambios moleculares que subyacen a esos cambios sigue estando fuera de nuestro alcance, explica el coautor del estudio Deok-Ho Kim, ingeniero biomédico de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland. "No es posible realizar diversos estudios moleculares y funcionales en astronautas humanos", afirma.

Un 'corazón' en un chip

Para superar este desafío, Kim y sus colegas enviaron tejido cardíaco diseñado para que dure 30 días. Estación Espacial Internacional (ISS).

Para desarrollar el tejido, los investigadores introdujeron células madre pluripotentes inducidas por humanos, que actúan como lienzos en blanco y se expanden en cada tipo de célula. diferenciar, para convertirse en células del músculo cardíaco humano. El equipo estiró conjuntos de seis muestras de tela entre pares de soportes. Un poste de cada par era flexible, lo que permitía que los patrones se contrajeran como un corazón palpitante. El sistema, al que llaman corazón en un chip, estaba alojado en una carcasa de aproximadamente la mitad del tamaño de un teléfono móvil.

Una vez que el sistema de corazón en un chip estuvo a bordo de la ISS, Kim y sus colegas utilizaron sensores para monitorear la fuerza de la contracción y los patrones de latido del tejido en tiempo real. A modo de comparación, monitorearon otro conjunto de muestras de tejido que permanecieron en la Tierra.

Después de 12 días en la EEI, la fuerza de contracción de los tejidos había disminuido casi a la mitad, mientras que la de los patrones terrestres se mantuvo relativamente estable. Este debilitamiento siguió siendo evidente incluso después de nueve días de recuperación en la Tierra. En el espacio, los latidos del tejido también se volvieron más irregulares con el tiempo, y el intervalo entre cada latido aumentó más de cinco veces el día 19. Sin embargo, esta irregularidad desapareció después de que los patrones regresaron a la Tierra. Esto sugiere que los astronautas de la NASA Sunita Williams y Butch Wilmore, que estuvieron varados en la ISS durante meses debido a problemas técnicos con la nave espacial Starliner de Boeing, probablemente estén experimentando estrés cardiovascular que puede resolverse a su regreso a la Tierra, dice Wu.

Cambios genéticos

Después de que los tejidos regresaron del espacio, Kim y sus colegas utilizaron microscopía electrónica de transmisión para observar los sarcómeros de las muestras, cadenas de proteínas responsables de las contracciones musculares. Después de un mes en órbita, estos haces de proteínas se habían vuelto más cortos y desordenados en comparación con los que habían permanecido en tierra. Las mitocondrias, las máquinas productoras de energía de las células, también estaban hinchadas y fragmentadas.

Cuando los investigadores secuenciaron el ARN de los patrones de tejido, encontraron un aumento en la Expresión de genes y vías de señalización relacionadas con la inflamación y las enfermedades cardíacas en los tejidos que se encontraban en la ISS. Al mismo tiempo, los genes necesarios para las proteínas necesarias para la contracción normal del corazón y la función mitocondrial mostraron signos de expresión reducida.

Aunque el enfoque del corazón en un chip es innovador, no captura otros cambios cardiovasculares importantes que pueden ocurrir en el corazón humano, como la presión en las arterias, dice Wu. Sin embargo, añade que una configuración similar podría ser útil para estudiar cómo responden otros órganos bajo microgravedad y niveles extremos de radiación. "La capacidad de esta plataforma para funcionar en microgravedad manteniendo la viabilidad del tejido es una gran ventaja", afirma.

Kim y sus colegas planean enviar tejido de órganos y corazones adicionales al espacio durante períodos de tiempo más largos para estudiar los efectos de los vuelos espaciales con más detalle. También esperan probar fármacos que puedan contrarrestar algunos de los efectos de la microgravedad en el corazón.

1. Mair, D.B. et al. Proc. Acad. Nacional. Ciencia. Estados Unidos 121, e2404644121 (2024).

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