Suche
Mein Konto
Ihmisen sydämessä näkyy ikääntymisen merkkejä vain kuukauden avaruudessa
Uusi tutkimus osoittaa, että kuukauden kuluttua avaruudessa ihmisen sydänkudoksessa on merkkejä ikääntymisestä, mukaan lukien geneettiset muutokset ja epäsäännölliset sydämenlyönnit.
Ihmisen sydämessä näkyy ikääntymisen merkkejä vain kuukauden avaruudessa
Vain kuukauden aikana avaruudessa ihmisen muokattu sydänkudos heikkeni, sen "lyönti"-kuviot muuttuivat epäsäännöllisiksi ja tapahtui molekyyli- ja geneettisiä muutoksia, jotka matkivat ikääntymisen vaikutuksia. 1 Tulokset julkaistiin tänään Proceedings of the National Academy of Sciences -lehdessä.
Tutkimus tarjoaa hyödyllisen menetelmän tunnistaa molekyylireitit, jotka ovat vastuussa avaruuslentojen haitallisista vaikutuksista ihmisen sydämeen, sanoo Joseph Wu, kardiologi Stanfordin yliopistosta Kaliforniassa.
Mikrogravitaatio voi vahingoittaa kehoa, ja sille altistuneet astronautit ovat kokeneet sydän- ja verisuonimuutoksia, kuten epäsäännöllisiä sydämenlyöntejä. Pitkäkestoisten avaruuslentojen – jotka voivat kestää useita kuukausia – vaikutusten ymmärtäminen ja näiden muutosten taustalla olevat molekyylimuutokset ovat kuitenkin jääneet ulottumattomiin, selittää tutkimuksen toinen kirjoittaja Deok-Ho Kim, biolääketieteen insinööri Johns Hopkinsin yliopistosta Baltimoressa, Marylandissa. "Ei ole mahdollista tehdä erilaisia molekyyli- ja toiminnallisia tutkimuksia ihmisastronauteilla", hän sanoo.
"Sydän" sirulla
Tämän haasteen voittamiseksi Kim ja hänen kollegansa lähettivät suunnitellun sydänkudoksen, joka kestää 30 päivää Kansainvälinen avaruusasema (ISS).
Kudoksen kehittämiseksi tutkijat ottivat käyttöön ihmisen indusoimia pluripotentteja kantasoluja, jotka toimivat tyhjinä kankaina ja laajenevat jokaiseen solutyyppiin. erottaa, kehittyä ihmisen sydänlihassoluiksi. Ryhmä venytti kuuden kangasnäytteen sarjat jalustojen väliin. Yksi pylväs kussakin parissa oli joustava, jolloin kuviot supistuivat kuin sykkivä sydän. Järjestelmä, jota he kutsuvat sydän-siruksi, oli sijoitettu noin puolet matkapuhelimen kokoiseen koteloon.
Kun sydän sirulla -järjestelmä oli ISS:llä, Kim ja hänen kollegansa käyttivät antureita seuratakseen supistuksen voimakkuutta ja kudoksen lyöntikuvioita reaaliajassa. Vertailun vuoksi he tarkkailivat toista joukkoa kudosnäytteitä, jotka jäivät maan päälle.
12 päivän jälkeen ISS:llä kudosten supistumislujuus oli laskenut lähes puoleen, kun taas pohjakuvioiden supistumislujuus pysyi suhteellisen vakaana. Tämä heikkeneminen jatkui ilmeisenä jopa yhdeksän päivän toipumisen jälkeen maan päällä. Avaruudessa kudoksen lyönnit muuttuivat myös epäsäännöllisemmiksi ajan myötä, ja jokaisen lyöntien välinen aika kasvoi yli viisinkertaiseksi päivänä 19. Tämä epäsäännöllisyys kuitenkin hävisi, kun kuviot palasivat Maahan. Tämä viittaa siihen, että NASA:n astronautit Sunita Williams ja Butch Wilmore - jotka olivat jääneet ISS:lle kuukausia Boeingin Starliner-avaruusaluksen teknisten ongelmien vuoksi - kokevat todennäköisesti sydän- ja verisuonitauteja, jotka saattavat ratketa heidän palatessaan Maahan, Wu sanoo.
Geneettiset muutokset
Kun kudokset olivat palanneet avaruudesta, Kim ja hänen kollegansa käyttivät transmissioelektronimikroskooppia tarkastellakseen näytteiden sarkomeerejä – lihasten supistuksista vastuussa olevia proteiinisäikeitä. Kuukauden kiertoradalla nämä proteiininiput olivat muuttuneet lyhyemmiksi ja sotkuisemmiksi verrattuna maahan jääneisiin. Mitokondriot - solujen energiaa tuottavat koneet - olivat myös turvonneet ja pirstoutuneita.
Kun tutkijat sekvensoivat kudosmallien RNA:n, he havaitsivat lisääntyneen Geenien ilmentyminen ja signaalireitit, jotka liittyvät tulehdukseen ja sydänsairauksiin kudoksissa, jotka olivat ISS:llä. Samaan aikaan normaalin sydämen supistumisen ja mitokondrioiden toiminnan kannalta välttämättömien proteiinien geenit osoittivat ilmentymisen vähenemisen merkkejä.
Vaikka sydän sirulla -lähestymistapa on innovatiivinen, se ei ota huomioon muita tärkeitä kardiovaskulaarisia muutoksia, joita voi tapahtua ihmisen sydämessä, kuten valtimoiden painetta, Wu sanoo. Hän kuitenkin lisää, että samanlainen järjestely voisi olla hyödyllinen tutkittaessa, kuinka muut elimet reagoivat mikrogravitaatiossa ja äärimmäisissä säteilytasoissa. "Tämän alustan kyky toimia mikrogravitaatiossa säilyttäen samalla kudosten elinkelpoisuuden on suuri etu", hän sanoo.
Kim ja hänen kollegansa aikovat lähettää lisää sydän- ja elinkudoksia avaruuteen pidemmäksi ajaksi tutkiakseen avaruuslennon vaikutuksia tarkemmin. He toivovat myös testaavansa lääkkeitä, jotka voivat torjua joitain mikrogravitaation vaikutuksia sydämeen.
-
Mair, D.B. et ai. Proc. Natl Acad. Sci. USA 121, e2404644121 (2024).