Inima omului dă semne de îmbătrânire după doar o lună în spațiu

Inima omului dă semne de îmbătrânire după doar o lună în spațiu

Pe parcursul a doar o lună în spațiu, țesutul cardiac creat de oameni s-a slăbit, modelele sale de „bătăi” au devenit neregulate și au avut loc modificări moleculare și genetice care au imitat efectele îmbătrânirii. 1 Rezultatele au fost publicate astăzi în Proceedings of the National Academy of Sciences.

Studiul oferă o metodă utilă pentru identificarea căilor moleculare responsabile de efectele nocive ale zborului spațial asupra inimii umane, spune Joseph Wu, cardiolog la Universitatea Stanford din California.

Microgravitația poate dăuna organismului, iar astronauții expuși la acesta au suferit modificări cardiovasculare, cum ar fi bătăile neregulate ale inimii. Cu toate acestea, înțelegerea efectelor misiunilor spațiale de lungă durată – care pot dura câteva luni – și schimbările moleculare care stau la baza acestor schimbări au rămas inaccesibile, explică coautorul studiului Deok-Ho Kim, inginer biomedical la Universitatea Johns Hopkins din Baltimore, Maryland. „Nu este posibil să se facă diverse studii moleculare și funcționale asupra astronauților umani”, spune el.

O „inimă” pe un cip

Pentru a depăși această provocare, Kim și colegii săi au trimis țesut cardiac proiectat pentru a rezista timp de 30 de zile Stația Spațială Internațională (ISS).

Pentru a dezvolta țesutul, cercetătorii au introdus celule stem pluripotente induse de om, care acționează ca pânze goale și se extind în fiecare tip de celulă. diferenţiaţi, să se dezvolte în celule musculare ale inimii umane. Echipa a întins seturi de șase mostre de material între perechi de standuri. O postare din fiecare pereche era flexibilă, permițând tiparelor să se contracte ca o inimă care bate. Sistemul, pe care ei îl numesc heart-on-a-chip, a fost găzduit într-o carcasă de aproximativ jumătate de dimensiunea unui telefon mobil.

Odată ce sistemul heart-on-a-cip a ajuns la bordul ISS, Kim și colegii săi au folosit senzori pentru a monitoriza puterea contracției și modelele de bătăi ale țesutului în timp real. Pentru comparație, ei au monitorizat un alt set de mostre de țesut care au rămas pe Pământ.

După 12 zile pe ISS, puterea de contracție a țesuturilor a scăzut cu aproape jumătate, în timp ce cea a modelelor de sol a rămas relativ stabilă. Această slăbire a continuat să fie evidentă chiar și după nouă zile de recuperare pe Pământ. În spațiu, bătăile țesutului au devenit, de asemenea, mai neregulate în timp, intervalul dintre fiecare bătaie crescând de peste cinci ori în ziua 19. Cu toate acestea, această neregularitate a dispărut după ce tiparele s-au întors pe Pământ. Acest lucru sugerează că astronauții NASA Sunita Williams și Butch Wilmore - care au rămas blocați pe ISS luni de zile din cauza problemelor tehnice cu sonda Boeing Starliner - se confruntă probabil cu stres cardiovascular care se poate rezolva la întoarcerea lor pe Pământ, spune Wu.

Modificări genetice

După ce țesuturile s-au întors din spațiu, Kim și colegii săi au folosit microscopia electronică de transmisie pentru a analiza sarcomerii probelor - fire de proteine ​​responsabile de contracțiile musculare. După o lună pe orbită, aceste fascicule de proteine ​​deveniseră mai scurte și mai dezordonate în comparație cu cele care rămăseseră pe sol. Mitocondriile - mașinile producătoare de energie din celule - au fost, de asemenea, umflate și fragmentate.

Când cercetătorii au secvențiat ARN-ul tiparelor de țesut, au descoperit o creștere a Exprimarea genelor și căi de semnalizare legate de inflamație și boli de inimă în țesuturile care se aflau pe ISS. În același timp, genele necesare pentru proteinele necesare contracției normale a inimii și funcției mitocondriale au prezentat semne de expresie redusă.

Deși abordarea heart-on-a-chip este inovatoare, ea nu surprinde alte modificări cardiovasculare importante care pot apărea în inima umană, cum ar fi presiunea în artere, spune Wu. Cu toate acestea, el adaugă că o configurație similară ar putea fi utilă pentru a studia modul în care alte organe răspund la microgravitație și la niveluri extreme de radiație. „Abilitatea acestei platforme de a funcționa în microgravitație, menținând în același timp viabilitatea țesuturilor este un avantaj major”, spune el.

Kim și colegii săi plănuiesc să trimită țesut suplimentar de inimă și organe în spațiu pentru perioade mai lungi de timp pentru a studia efectele zborului spațial mai detaliat. De asemenea, ei speră să testeze medicamente care pot contracara unele dintre efectele microgravitației asupra inimii.

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

   Articol
   
   Google Academic

Descărcați referințe