Inimese süda näitab vananemise märke juba pärast kuu aega kosmoses viibimist

Inimese süda näitab vananemise märke juba pärast kuu aega kosmoses viibimist

Vaid kuu aja jooksul kosmoses inimeste konstrueeritud südamekude nõrgenes, selle "löögi" mustrid muutusid ebaregulaarseks ning toimusid molekulaarsed ja geneetilised muutused, mis jäljendasid vananemise mõju. 1 Tulemused avaldati täna ajakirjas Proceedings of the National Academy of Sciences.

Uuring pakub kasulikku meetodit nende molekulaarsete radade tuvastamiseks, mis põhjustavad kosmoselendude kahjulikku mõju inimese südamele, ütleb California Stanfordi ülikooli kardioloog Joseph Wu.

Mikrogravitatsioon võib kehale kahjustada ja sellega kokku puutunud astronaudid on kogenud südame-veresoonkonna muutusi, nagu ebaregulaarsed südamelöögid. Kuid pikaajaliste kosmosemissioonide – mis võivad kesta mitu kuud – mõju ja nende muutuste aluseks olevate molekulaarsete muutuste mõistmine on jäänud kättesaamatuks, selgitab uuringu kaasautor Deok-Ho Kim, Marylandi Baltimore’i Johns Hopkinsi ülikooli biomeditsiiniinsener. "Inimese astronautide kohta ei ole võimalik teha erinevaid molekulaarseid ja funktsionaalseid uuringuid, " ütleb ta.

"Süda" kiibil

Selle väljakutse ületamiseks saatsid Kim ja tema kolleegid disainitud südamekoe, mis kestab 30 päeva Rahvusvaheline kosmosejaam (ISS).

Koe arendamiseks tutvustasid teadlased inimese indutseeritud pluripotentsed tüvirakud, mis toimivad tühjade lõuenditena ja laienevad igasse rakutüüpi. eristama, areneda inimese südamelihase rakkudeks. Meeskond venitas statiivipaaride vahel kuuest kanganäidisest koosnevad komplektid. Üks post igas paaris oli paindlik, võimaldades mustritel kokku tõmbuda nagu tuksuv süda. Süsteem, mida nad kutsuvad südamiks-kiibil, paiknes umbes poole mobiiltelefoni suurusest korpuses.

Kui süda-kiibil süsteem oli ISS-i pardal, kasutasid Kim ja tema kolleegid andureid, et jälgida reaalajas kokkutõmbumise tugevust ja koe peksmise mustreid. Võrdluseks jälgisid nad veel ühte Maale jäänud koeproovide komplekti.

Pärast 12 päeva ISS-il oli kudede kokkutõmbumistugevus vähenenud peaaegu poole võrra, samas kui maapinna mustrite oma jäi suhteliselt stabiilseks. See nõrgenemine oli jätkuvalt ilmne isegi pärast üheksa päeva taastumist Maal. Kosmoses muutusid koe löögid aja jooksul ka ebaregulaarsemaks, 19. päeval suurenes iga löögi vaheline intervall enam kui viiekordseks. See ebakorrapärasus aga kadus pärast seda, kui mustrid Maale naasesid. See viitab sellele, et NASA astronaudid Sunita Williams ja Butch Wilmore, kes olid Boeingi kosmoselaeva Starliner tehniliste probleemide tõttu kuude jooksul ISS-is lukku jäänud, kogevad tõenäoliselt kardiovaskulaarset stressi, mis võib Maale naasmisel laheneda, ütleb Wu.

Geneetilised muutused

Pärast kudede kosmosest naasmist kasutasid Kim ja tema kolleegid transmissioonelektronmikroskoopiat, et vaadata proovide sarkomeere – lihaste kontraktsioonide eest vastutavaid valguahelaid. Pärast kuu aega orbiidil viibimist olid need valgukimbud muutunud maapinnale jäänud omadega võrreldes lühemaks ja segasemaks. Mitokondrid – rakkudes energiat tootvad masinad – olid samuti paisunud ja killustatud.

Kui teadlased sekveneerisid koemustrite RNA-d, avastasid nad, et Geenide ekspressioon ja ISS-i kudedes põletiku ja südamehaigustega seotud signalisatsiooniteed. Samal ajal ilmnesid normaalseks südame kokkutõmbumiseks ja mitokondriaalseks funktsiooniks vajalike valkude jaoks vajalikud geenid ekspressiooni vähenemise märke.

Kuigi südame-kiibil lähenemine on uuenduslik, ei hõlma see muid olulisi kardiovaskulaarseid muutusi, mis võivad tekkida inimese südames, nagu rõhk arterites, ütleb Wu. Siiski lisab ta, et sarnane seadistus võib olla kasulik uurimaks, kuidas teised elundid reageerivad mikrogravitatsiooni ja äärmuslike kiirgustasemete korral. "Selle platvormi võime toimida mikrogravitatsioonis, säilitades samal ajal kudede elujõulisuse, on suur eelis, " ütleb ta.

Kim ja tema kolleegid kavatsevad pikemaks ajaks kosmosesse saata täiendavaid südame- ja elundikudesid, et uurida lähemalt kosmoselendude mõju. Samuti loodavad nad testida ravimeid, mis suudavad neutraliseerida mõningaid mikrogravitatsiooni mõjusid südamele.

1. Mair, D.B. et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA 121, e2404644121 (2024).

   Artikkel
   
   Google Scholar

Laadige alla viited