Ľudské srdce vykazuje známky starnutia už po mesiaci strávenom vo vesmíre

Ľudské srdce vykazuje známky starnutia už po mesiaci strávenom vo vesmíre

Len v priebehu jedného mesiaca vo vesmíre zoslablo umelé srdcové tkanivo ľudí, jeho „tep“ sa stal nepravidelným a nastali molekulárne a genetické zmeny, ktoré napodobňovali účinky starnutia. 1 Výsledky dnes zverejnil časopis Proceedings of the National Academy of Sciences.

Štúdia poskytuje užitočnú metódu na identifikáciu molekulárnych dráh zodpovedných za škodlivé účinky kozmických letov na ľudské srdce, hovorí Joseph Wu, kardiológ na Stanfordskej univerzite v Kalifornii.

Mikrogravitácia môže poškodiť telo a astronauti, ktorí mu boli vystavení, zaznamenali kardiovaskulárne zmeny, ako je nepravidelný srdcový tep. Avšak pochopenie účinkov dlhodobých vesmírnych misií - ktoré môžu trvať niekoľko mesiacov - a molekulárne zmeny, ktoré sú základom týchto zmien, zostali mimo dosahu, vysvetľuje spoluautor štúdie Deok-Ho Kim, biomedicínsky inžinier z Johns Hopkins University v Baltimore, Maryland. "Nie je možné robiť rôzne molekulárne a funkčné štúdie na ľudských astronautoch," hovorí.

„Srdce“ na čipe

Aby Kim a jeho kolegovia prekonali túto výzvu, poslali navrhnuté srdcové tkanivo, ktoré vydrží 30 dní Medzinárodná vesmírna stanica (ISS).

Na vývoj tkaniva vedci zaviedli pluripotentné kmeňové bunky indukované ľudskou činnosťou, ktoré fungujú ako prázdne plátna a expandujú do každého typu bunky. odlíšiť, aby sa vyvinuli do buniek ľudského srdcového svalu. Tím natiahol sady šiestich vzoriek látok medzi pármi stojanov. Jeden stĺpik v každom páre bol flexibilný, čo umožňovalo sťahovanie vzorov ako tlkot srdca. Systém, ktorý nazývajú srdce na čipe, bol umiestnený v obale veľkosti približne polovice mobilného telefónu.

Keď bol systém srdca na čipe na palube ISS, Kim a jeho kolegovia použili senzory na monitorovanie sily kontrakcie a rytmu tlkotu tkaniva v reálnom čase. Pre porovnanie sledovali ďalšiu sadu vzoriek tkaniva, ktoré zostali na Zemi.

Po 12 dňoch na ISS sa sila kontrakcie tkanív znížila takmer o polovicu, zatiaľ čo sila pozemných vzorov zostala relatívne stabilná. Toto oslabenie bolo evidentné aj po deviatich dňoch zotavovania na Zemi. Vo vesmíre sa údery tkaniva časom stali nepravidelnejšími, pričom interval medzi jednotlivými údermi sa 19. deň zväčšil viac ako päťnásobne. Táto nepravidelnosť však zmizla po návrate vzorov na Zem. To naznačuje, že astronauti NASA Sunita Williams a Butch Wilmore - ktorí boli uviaznutí na ISS celé mesiace kvôli technickým problémom s kozmickou loďou Boeing Starliner - pravdepodobne zažívajú kardiovaskulárny stres, ktorý sa môže vyriešiť po ich návrate na Zem, hovorí Wu.

Genetické zmeny

Po návrate tkanív z vesmíru Kim a jeho kolegovia použili transmisnú elektrónovú mikroskopiu, aby sa pozreli na sarkoméry vzoriek - proteínové vlákna zodpovedné za svalové kontrakcie. Po mesiaci na obežnej dráhe boli tieto proteínové zväzky kratšie a chaotické v porovnaní s tými, ktoré zostali na zemi. Mitochondrie – stroje na výrobu energie v bunkách – boli tiež opuchnuté a fragmentované.

Keď výskumníci sekvenovali RNA tkanivových vzorcov, zistili zvýšenie Expresia génov a signálne dráhy spojené so zápalom a srdcovým ochorením v tkanivách, ktoré boli na ISS. Gény potrebné pre proteíny potrebné pre normálnu kontrakciu srdca a mitochondriálnu funkciu zároveň vykazovali známky zníženej expresie.

Hoci je prístup srdca na čipe inovatívny, nezachytáva ďalšie dôležité kardiovaskulárne zmeny, ktoré sa môžu vyskytnúť v ľudskom srdci, ako je tlak v tepnách, hovorí Wu. Dodáva však, že podobné nastavenie by mohlo byť užitočné na štúdium toho, ako iné orgány reagujú pri mikrogravitácii a extrémnych úrovniach žiarenia. „Schopnosť tejto platformy fungovať v mikrogravitácii pri zachovaní životaschopnosti tkaniva je hlavnou výhodou,“ hovorí.

Kim a jeho kolegovia plánujú vyslať do vesmíru ďalšie tkanivo srdca a orgánov na dlhší čas, aby mohli podrobnejšie študovať účinky vesmírnych letov. Dúfajú tiež, že otestujú lieky, ktoré môžu pôsobiť proti niektorým účinkom mikrogravitácie na srdce.

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

   Článok
   
   Študovňa Google

Stiahnite si referencie