Ljudsko srce pokazuje znakove starenja nakon samo mjesec dana u svemiru

Ljudsko srce pokazuje znakove starenja nakon samo mjesec dana u svemiru

Tijekom samo mjesec dana boravka u svemiru, tkivo ljudskog srca oslabilo je, obrasci otkucaja postali su nepravilni, a dogodile su se molekularne i genetske promjene koje su oponašale učinke starenja. 1 Rezultati su objavljeni danas u časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences.

Studija pruža korisnu metodu za identificiranje molekularnih puteva odgovornih za štetne učinke svemirskih letova na ljudsko srce, kaže Joseph Wu, kardiolog sa Sveučilišta Stanford u Kaliforniji.

Mikrogravitacija može naštetiti tijelu, a astronauti koji su mu bili izloženi doživjeli su kardiovaskularne promjene poput nepravilnih otkucaja srca. Međutim, razumijevanje učinaka dugotrajnih svemirskih misija — koje mogu trajati nekoliko mjeseci — i molekularnih promjena koje su u pozadini tih promjena ostalo je nedostižno, objašnjava koautor studije Deok-Ho Kim, biomedicinski inženjer na Sveučilištu Johns Hopkins u Baltimoreu, Maryland. "Nije moguće napraviti razne molekularne i funkcionalne studije na ljudskim astronautima", kaže on.

'Srce' na čipu

Kako bi prevladali ovaj izazov, Kim i njegovi kolege poslali su dizajnirano srčano tkivo koje je trajalo 30 dana Međunarodna svemirska postaja (ISS).

Kako bi razvili tkivo, istraživači su uveli pluripotentne matične stanice koje su izazvali ljudi, a koje djeluju kao prazna platna i šire se u svaku vrstu stanica razlikovati, da se razviju u stanice ljudskog srčanog mišića. Tim je razvukao komplete od šest uzoraka tkanine između parova postolja. Jedan stup u svakom paru bio je fleksibilan, dopuštajući uzorcima da se skupljaju poput srca koje kuca. Sustav, koji nazivaju srce-na-čipu, bio je smješten u kućište otprilike upola manje od mobilnog telefona.

Nakon što je sustav srce na čipu bio na ISS-u, Kim i njegovi kolege koristili su senzore za praćenje snage kontrakcije i uzoraka otkucaja tkiva u stvarnom vremenu. Za usporedbu, pratili su drugi set uzoraka tkiva koji su ostali na Zemlji.

Nakon 12 dana na ISS-u, snaga kontrakcije tkiva smanjila se za gotovo polovicu, dok je snaga prizemnih uzoraka ostala relativno stabilna. Ovo slabljenje nastavilo je biti vidljivo čak i nakon devet dana oporavka na Zemlji. U svemiru, otkucaji tkiva također su s vremenom postali nepravilniji, s intervalom između svakog otkucaja koji se povećao više od pet puta 19. dana. Međutim, ta je nepravilnost nestala nakon što su se uzorci vratili na Zemlju. Ovo sugerira da NASA-ini astronauti Sunita Williams i Butch Wilmore - koji su mjesecima bili blokirani na ISS-u zbog tehničkih problema s Boeingovom svemirskom letjelicom Starliner - vjerojatno doživljavaju kardiovaskularni stres koji bi mogao nestati po povratku na Zemlju, kaže Wu.

Genetske promjene

Nakon što su se tkiva vratila iz svemira, Kim i njegovi kolege upotrijebili su transmisijsku elektronsku mikroskopiju kako bi pogledali sarkomere uzoraka — proteinske niti odgovorne za kontrakcije mišića. Nakon mjesec dana u orbiti, ti su proteinski paketi postali kraći i neuredniji u usporedbi s onima koji su ostali na zemlji. Mitohondriji - strojevi za proizvodnju energije u stanicama - također su bili natečeni i fragmentirani.

Kada su istraživači sekvencirali RNA uzoraka tkiva, otkrili su porast u Ekspresija gena i signalni putovi povezani s upalom i bolestima srca u tkivima koja su bila na ISS-u. U isto vrijeme, geni potrebni za proteine ​​potrebne za normalnu kontrakciju srca i mitohondrijske funkcije pokazali su znakove smanjene ekspresije.

Iako je pristup srce na čipu inovativan, on ne obuhvaća druge važne kardiovaskularne promjene koje se mogu dogoditi u ljudskom srcu, poput pritiska u arterijama, kaže Wu. Međutim, dodaje da bi slična postavka mogla biti korisna za proučavanje kako drugi organi reagiraju pod mikrogravitacijom i ekstremnim razinama zračenja. "Sposobnost ove platforme da funkcionira u mikrogravitaciji uz održavanje vitalnosti tkiva velika je prednost", kaže on.

Kim i njegovi kolege planiraju poslati dodatno tkivo srca i organa u svemir na duže vrijeme kako bi detaljnije proučili učinke svemirskih letova. Također se nadaju da će testirati lijekove koji mogu neutralizirati neke od učinaka mikrogravitacije na srce.

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

   Članak
   
   Google znalac

Preuzmite reference