Az emberi szív az öregedés jeleit mutatja már egy hónapnyi űrben töltött idő után

Az emberi szív az öregedés jeleit mutatja már egy hónapnyi űrben töltött idő után

Az űrben töltött egy hónap leforgása alatt az emberek mesterségesen kialakított szívszövete meggyengült, „verés” mintázata szabálytalanná vált, és olyan molekuláris és genetikai változások következtek be, amelyek utánozták az öregedés hatásait. 1 Az eredményeket ma tették közzé a Proceedings of the National Academy of Sciences folyóiratban.

Joseph Wu, a kaliforniai Stanford Egyetem kardiológusa szerint a tanulmány hasznos módszert kínál az űrrepülés emberi szívre gyakorolt ​​káros hatásaiért felelős molekuláris útvonalak azonosítására.

Mikrogravitáció károsíthatja a szervezetet, és az ennek kitett űrhajósok szív- és érrendszeri elváltozásokat, például szabálytalan szívverést tapasztaltak. Deok-Ho Kim, a tanulmány társszerzője, a baltimore-i Johns Hopkins Egyetem orvosbiológiai mérnöke, a tanulmány társszerzője, a marylandi baltimore-i Johns Hopkins Egyetem orvosbiológiai mérnöke, azonban a hosszú távú űrmissziók hatásainak – amelyek több hónapig is eltarthatnak – megértése továbbra is elérhetetlen maradt. „Nem lehet különféle molekuláris és funkcionális vizsgálatokat végezni emberi űrhajósokon” – mondja.

Egy "szív" egy chipen

Ennek a kihívásnak a leküzdésére Kim és kollégái olyan tervezett szívszövetet küldtek, amely 30 napig tart Nemzetközi Űrállomás (ISS).

A szövet kifejlesztéséhez a kutatók humán által indukált pluripotens őssejteket vezettek be, amelyek üres vászonként működnek, és minden sejttípusba kiterjednek. megkülönböztetni, hogy emberi szívizomsejtekké fejlődjenek. A csapat hat szövetmintából álló készleteket feszített ki az állványpárok között. Mindegyik párban egy oszlop volt rugalmas, lehetővé téve a minták összehúzódását, mint egy dobogó szív. Az általuk szív-on-a-chipnek nevezett rendszert egy mobiltelefon fele akkora házban helyezték el.

Miután a szív-a-chip rendszer az ISS fedélzetén volt, Kim és kollégái szenzorok segítségével valós időben figyelték az összehúzódás erősségét és a szövetek verésmintázatát. Összehasonlításképpen egy másik, a Földön maradt szövetmintát figyeltek meg.

Az ISS-en töltött 12 nap után a szövetek összehúzódási ereje csaknem felére csökkent, míg a talajmintáké viszonylag stabil maradt. Ez a gyengülés továbbra is nyilvánvaló volt a Földön töltött kilenc napos gyógyulás után is. Az űrben a szövet ütései is szabálytalanabbá váltak az idő múlásával, az egyes ütemek közötti intervallum több mint ötszörösére nőtt a 19. napon. Ez a szabálytalanság azonban megszűnt, miután a minták visszatértek a Földre. Ez azt sugallja, hogy a NASA űrhajósai, Sunita Williams és Butch Wilmore – akik hónapokig az ISS-en rekedtek a Boeing Starliner űrszondájának műszaki problémái miatt – valószínűleg szív- és érrendszeri stresszt tapasztalnak, amely a Földre való visszatérésük után megszűnhet – mondja Wu.

Genetikai változások

Miután a szövetek visszatértek az űrből, Kim és kollégái transzmissziós elektronmikroszkóppal vizsgálták meg a minták szarkomereit – az izomösszehúzódásokért felelős fehérjeszálakat. Egy hónapnyi keringés után ezek a fehérjekötegek rövidebbek és kócosabbak lettek a földön maradtakhoz képest. A mitokondriumok – a sejtek energiatermelő gépei – szintén megduzzadtak és széttöredezettek.

Amikor a kutatók szekvenálták a szövetminták RNS-ét, azt tapasztalták, hogy a Gének kifejeződése valamint az ISS-en lévő szövetekben a gyulladásokhoz és szívbetegségekhez kapcsolódó jelátviteli útvonalak. Ugyanakkor a normál szívösszehúzódáshoz és a mitokondriális működéshez szükséges fehérjékhez szükséges gének a csökkent expresszió jeleit mutatták.

Bár a szív a chipen megközelítés innovatív, nem ragad meg más fontos kardiovaszkuláris változásokat, amelyek az emberi szívben előfordulhatnak, például az artériák nyomását, mondja Wu. Ugyanakkor hozzáteszi, hogy egy hasonló elrendezés hasznos lehet annak tanulmányozásához, hogy más szervek hogyan reagálnak mikrogravitációra és szélsőséges sugárzási szintekre. "A platform azon képessége, hogy mikrogravitációban működjön, miközben fenntartja a szövetek életképességét, nagy előnyt jelent" - mondja.

Kim és munkatársai azt tervezik, hogy további szív- és szervszöveteket küldenek az űrbe hosszabb időre, hogy részletesebben tanulmányozzák az űrrepülés hatásait. Azt is remélik, hogy tesztelhetnek olyan gyógyszereket, amelyek ellensúlyozhatják a mikrogravitáció szívre gyakorolt ​​hatásait.

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

   Cikk
   
   Google Tudós

Referenciák letöltése