Žmogaus širdis jau po mėnesio kosmose rodo senėjimo požymius

Žmogaus širdis jau po mėnesio kosmose rodo senėjimo požymius

Vos per mėnesį kosmose žmonių sukurtas širdies audinys susilpnėjo, jo „mušimo“ modeliai tapo nereguliarūs, įvyko molekuliniai ir genetiniai pokyčiai, imituojantys senėjimo poveikį. 1 Rezultatai šiandien buvo paskelbti Nacionalinės mokslų akademijos darbuose.

Tyrimas yra naudingas metodas, leidžiantis nustatyti molekulinius kelius, atsakingus už žalingą kosminių skrydžių poveikį žmogaus širdžiai, sako Kalifornijos Stanfordo universiteto kardiologas Josephas Wu.

Mikrogravitacija gali pakenkti kūnui, o jo veikiami astronautai patyrė širdies ir kraujagyslių sistemos pakitimų, pavyzdžiui, nereguliarų širdies plakimą. Tačiau suprasti ilgalaikių kosminių misijų, kurios gali trukti kelis mėnesius, ir molekulinių pokyčių, kuriais grindžiami tie pokyčiai, padariniai liko nepasiekiami, aiškina tyrimo bendraautorius Deok-Ho Kimas, biomedicinos inžinierius iš Johns Hopkins universiteto Baltimorėje, Merilando valstijoje. „Neįmanoma atlikti įvairių molekulinių ir funkcinių žmogaus astronautų tyrimų“, - sako jis.

„Širdis“ ant lusto

Norėdami įveikti šį iššūkį, Kimas ir jo kolegos atsiuntė suprojektuotą širdies audinį, kuris truks 30 dienų Tarptautinė kosminė stotis (TKS).

Norėdami sukurti audinį, mokslininkai pristatė žmogaus sukeltas pluripotentines kamienines ląsteles, kurios veikia kaip tuščios drobės ir išsiplečia į kiekvieną ląstelių tipą. atskirti, išsivystyti į žmogaus širdies raumens ląsteles. Komanda tarp stovų porų ištempė šešių audinių pavyzdžių rinkinius. Vienas stulpelis kiekvienoje poroje buvo lankstus, todėl raštai susitraukė kaip plakanti širdis. Sistema, kurią jie vadina širdimi ant lusto, buvo įtaisyta maždaug perpus mažesniame už mobiliojo telefono korpusą.

Kai „širdis ant lusto“ sistema buvo TKS, Kimas ir jo kolegos naudojo jutiklius, kad stebėtų susitraukimo stiprumą ir audinių plakimo modelius realiuoju laiku. Palyginimui, jie stebėjo kitą audinių mėginių rinkinį, kuris liko Žemėje.

Po 12 dienų TKS audinių susitraukimo stiprumas sumažėjo beveik perpus, o antžeminių modelių stiprumas išliko gana stabilus. Šis silpnėjimas ir toliau buvo akivaizdus net po devynių dienų atsigavimo Žemėje. Kosmose audinių dūžiai laikui bėgant taip pat tapo netaisyklingesni, o intervalas tarp kiekvieno smūgio 19 dieną padidėjo daugiau nei penkis kartus. Tačiau šis nelygumas išnyko, kai modeliai grįžo į Žemę. Tai rodo, kad NASA astronautai Sunita Williams ir Butch Wilmore, kurie dėl techninių problemų, susijusių su Boeing erdvėlaiviu Starliner, keletą mėnesių buvo įstrigę TKS, greičiausiai patiria širdies ir kraujagyslių sistemos stresą, kuris gali išnykti grįžus į Žemę, sako Wu.

Genetiniai pakitimai

Po to, kai audiniai grįžo iš kosmoso, Kimas ir jo kolegos naudojo transmisijos elektronų mikroskopiją, kad apžiūrėtų mėginių sarkomerus – baltymų gijas, atsakingas už raumenų susitraukimus. Po mėnesio orbitoje šie baltymų ryšuliai tapo trumpesni ir netvarkingesni, palyginti su tais, kurie liko ant žemės. Mitochondrijos – ląstelėse esančios energijos gamybos mašinos – taip pat buvo išsipūtusios ir suskaidytos.

Kai tyrėjai sekvenavo audinių modelių RNR, jie nustatė, kad padidėjo Genų raiška ir signalizacijos keliai, susiję su uždegimu ir širdies ligomis audiniuose, kurie buvo TKS. Tuo pačiu metu genai, reikalingi baltymams, reikalingiems normaliam širdies susitraukimui ir mitochondrijų funkcijai, parodė sumažėjusios ekspresijos požymius.

Nors „širdis ant lusto“ metodas yra naujoviškas, jis neužfiksuoja kitų svarbių širdies ir kraujagyslių sistemos pokyčių, kurie gali atsirasti žmogaus širdyje, pavyzdžiui, spaudimo arterijose, sako Wu. Tačiau jis priduria, kad panaši sąranka galėtų būti naudinga tiriant, kaip kiti organai reaguoja esant mikrogravitacijai ir ekstremaliam radiacijos lygiui. "Šios platformos gebėjimas veikti mikrogravitacijos sąlygomis išlaikant audinių gyvybingumą yra didelis privalumas", - sako jis.

Kimas ir jo kolegos planuoja ilgesniam laikui į kosmosą siųsti papildomų širdies ir organų audinių, kad galėtų išsamiau ištirti kosminių skrydžių poveikį. Jie taip pat tikisi išbandyti vaistus, kurie gali neutralizuoti kai kuriuos mikrogravitacijos poveikius širdžiai.

1. Mair, D.B. ir kt. Proc. Natl Akad. Sci. USA 121, e2404644121 (2024).

   Straipsnis
   
   Google Scholar

Atsisiųskite nuorodas