O coração humano mostra sinais de envelhecimento depois de apenas um mês no espaço

O coração humano mostra sinais de envelhecimento depois de apenas um mês no espaço

Ao longo de apenas um mês no espaço, o tecido cardíaco projetado pelos humanos enfraqueceu, os seus padrões de “batimento” tornaram-se irregulares e ocorreram alterações moleculares e genéticas que imitaram os efeitos do envelhecimento. 1 Os resultados foram publicados hoje no Proceedings of the National Academy of Sciences.

O estudo fornece um método útil para identificar as vias moleculares responsáveis ​​pelos efeitos deletérios dos voos espaciais no coração humano, diz Joseph Wu, cardiologista da Universidade de Stanford, na Califórnia.

Microgravidade pode prejudicar o corpo, e os astronautas expostos a ele experimentaram alterações cardiovasculares, como batimentos cardíacos irregulares. No entanto, a compreensão dos efeitos das missões espaciais de longa duração – que podem durar vários meses – e das mudanças moleculares subjacentes a essas mudanças permaneceu fora de alcance, explica o coautor do estudo Deok-Ho Kim, engenheiro biomédico da Universidade Johns Hopkins em Baltimore, Maryland. “Não é possível fazer os diversos estudos moleculares e funcionais em astronautas humanos”, afirma.

Um 'coração' em um chip

Para superar esse desafio, Kim e seus colegas enviaram tecido cardíaco projetado para durar 30 dias. Estação Espacial Internacional (ISS).

Para desenvolver o tecido, os pesquisadores introduziram células-tronco pluripotentes induzidas pelo homem, que atuam como telas em branco e se expandem para cada tipo de célula. diferenciar, para se desenvolver em células musculares cardíacas humanas. A equipe esticou conjuntos de seis amostras de tecido entre pares de estandes. Uma coluna em cada par era flexível, permitindo que os padrões se contraíssem como um coração batendo. O sistema, que eles chamam de coração em um chip, estava alojado em uma caixa com cerca de metade do tamanho de um telefone celular.

Assim que o sistema heart-on-a-chip estava a bordo da ISS, Kim e os seus colegas usaram sensores para monitorizar a força da contracção e os padrões de batimento do tecido em tempo real. Para efeito de comparação, eles monitoraram outro conjunto de amostras de tecido que permaneceram na Terra.

Após 12 dias na ISS, a força de contração dos tecidos diminuiu quase pela metade, enquanto a dos padrões terrestres permaneceu relativamente estável. Este enfraquecimento continuou a ser evidente mesmo após nove dias de recuperação na Terra. No espaço, as batidas do tecido também se tornaram mais irregulares ao longo do tempo, com o intervalo entre cada batida aumentando mais de cinco vezes no dia 19. No entanto, esta irregularidade desapareceu depois que os padrões retornaram à Terra. Isto sugere que os astronautas da NASA Sunita Williams e Butch Wilmore - que ficaram presos na ISS durante meses devido a problemas técnicos com a nave espacial Starliner da Boeing - estão provavelmente a sofrer de stress cardiovascular que pode resolver-se após o seu regresso à Terra, diz Wu.

Mudanças genéticas

Depois que os tecidos retornaram do espaço, Kim e seus colegas usaram microscopia eletrônica de transmissão para observar os sarcômeros das amostras – filamentos de proteínas responsáveis ​​pelas contrações musculares. Depois de um mês em órbita, esses feixes de proteínas tornaram-se mais curtos e mais confusos em comparação com aqueles que permaneceram no solo. As mitocôndrias – as máquinas produtoras de energia nas células – também estavam inchadas e fragmentadas.

Quando os pesquisadores sequenciaram o RNA dos padrões de tecido, encontraram um aumento na Expressão de genes e vias de sinalização ligadas à inflamação e doenças cardíacas nos tecidos que estavam na ISS. Ao mesmo tempo, os genes necessários para proteínas necessárias à contração normal do coração e à função mitocondrial mostraram sinais de expressão reduzida.

Embora a abordagem heart-on-a-chip seja inovadora, ela não captura outras alterações cardiovasculares importantes que podem ocorrer no coração humano, como a pressão nas artérias, diz Wu. No entanto, ele acrescenta que uma configuração semelhante pode ser útil para estudar como outros órgãos respondem à microgravidade e a níveis extremos de radiação. “A capacidade desta plataforma de funcionar em microgravidade enquanto mantém a viabilidade dos tecidos é uma grande vantagem”, diz ele.

Kim e seus colegas planejam enviar tecidos adicionais de coração e órgãos ao espaço por períodos mais longos para estudar os efeitos dos voos espaciais com mais detalhes. Eles também esperam testar medicamentos que possam neutralizar alguns dos efeitos da microgravidade no coração.

1. Mair, D. B. e outros. Processo. Acad. Nacional. Ciência. EUA 121, e2404644121 (2024).

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