Človeško srce že po enem mesecu bivanja v vesolju kaže znake staranja

Človeško srce že po enem mesecu bivanja v vesolju kaže znake staranja

V samo enem mesecu bivanja v vesolju je človeško ustvarjeno srčno tkivo oslabelo, njegovi "utripajoči" vzorci so postali nepravilni in pojavile so se molekularne in genetske spremembe, ki posnemajo učinke staranja. 1 Rezultati so bili danes objavljeni v Proceedings of the National Academy of Sciences.

Študija zagotavlja uporabno metodo za prepoznavanje molekularnih poti, ki so odgovorne za škodljive učinke vesoljskih poletov na človeško srce, pravi Joseph Wu, kardiolog na univerzi Stanford v Kaliforniji.

Mikrogravitacija lahko škoduje telesu, astronavti, ki so mu bili izpostavljeni, pa so doživeli kardiovaskularne spremembe, kot je nereden srčni utrip. Vendar pa je razumevanje učinkov dolgotrajnih vesoljskih misij – ki lahko trajajo več mesecev – in molekularnih sprememb, ki so podlaga za te spremembe, ostalo nedosegljivo, pojasnjuje soavtor študije Deok-Ho Kim, biomedicinski inženir na univerzi Johns Hopkins v Baltimoru, Maryland. "Ni mogoče narediti različnih molekularnih in funkcionalnih študij na človeških astronavtih," pravi.

'Srce' na čipu

Da bi premagali ta izziv, so Kim in njegovi kolegi poslali oblikovano srčno tkivo, ki je trajalo 30 dni Mednarodna vesoljska postaja (ISS).

Da bi razvili tkivo, so raziskovalci uvedli človeške pluripotentne matične celice, ki delujejo kot prazna platna in se širijo v vsako vrsto celice. razlikovati, da se razvijejo v celice človeške srčne mišice. Ekipa je raztegnila komplete šestih vzorcev blaga med pare stojal. En stebriček v vsakem paru je bil prilagodljiv, kar je omogočalo, da so se vzorci krčili kot utripajoče srce. Sistem, ki mu pravijo srce na čipu, je bil nameščen v ohišju, ki je približno pol manjše od mobilnega telefona.

Ko je bil sistem srce na čipu na krovu ISS, so Kim in njegovi kolegi uporabili senzorje za spremljanje moči krčenja in vzorcev utripanja tkiva v realnem času. Za primerjavo so spremljali še en niz vzorcev tkiv, ki so ostali na Zemlji.

Po 12 dneh na ISS se je moč krčenja tkiv zmanjšala skoraj za polovico, medtem ko je moč talnih vzorcev ostala relativno stabilna. Ta oslabitev je bila še naprej očitna tudi po devetih dneh okrevanja na Zemlji. V vesolju so tudi utripi tkiva sčasoma postali bolj nepravilni, pri čemer se je interval med posameznimi utripi 19. dan povečal za več kot petkrat. Vendar je ta nepravilnost izginila, ko so se vzorci vrnili na Zemljo. To nakazuje, da Nasina astronavta Sunita Williams in Butch Wilmore - ki sta bila več mesecev obtičala na ISS zaradi tehničnih težav z Boeingovim vesoljskim plovilom Starliner - verjetno doživljata srčno-žilni stres, ki bi lahko izzvenel po vrnitvi na Zemljo, pravi Wu.

Genetske spremembe

Ko so se tkiva vrnila iz vesolja, so Kim in njegovi kolegi s transmisijsko elektronsko mikroskopijo pogledali sarkomere vzorcev – beljakovinske verige, ki so odgovorne za krčenje mišic. Po enem mesecu v orbiti so ti snopi beljakovin postali krajši in bolj neurejeni v primerjavi s tistimi, ki so ostali na tleh. Tudi mitohondriji - stroji za proizvodnjo energije v celicah - so bili nabrekli in razdrobljeni.

Ko so raziskovalci sekvencirali RNA tkivnih vzorcev, so ugotovili povečanje Izražanje genov in signalne poti, povezane z vnetjem in srčnimi boleznimi v tkivih, ki so bila na ISS. Hkrati so geni, potrebni za beljakovine, potrebne za normalno krčenje srca in delovanje mitohondrijev, pokazali znake zmanjšane ekspresije.

Čeprav je pristop srca na čipu inovativen, ne zajema drugih pomembnih kardiovaskularnih sprememb, ki se lahko pojavijo v človeškem srcu, kot je pritisk v arterijah, pravi Wu. Vendar pa dodaja, da bi bila podobna postavitev lahko koristna za preučevanje, kako se drugi organi odzivajo pod mikrogravitacijo in ekstremnimi ravnmi sevanja. "Zmožnost te platforme, da deluje v mikrogravitaciji in hkrati ohranja sposobnost preživetja tkiva, je velika prednost," pravi.

Kim in njegovi sodelavci nameravajo v vesolje poslati dodatno tkivo srca in organov za daljša časovna obdobja, da bi podrobneje preučili učinke vesoljskih poletov. Upajo tudi, da bodo testirali zdravila, ki bi lahko preprečila nekatere učinke mikrogravitacije na srce.

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

   člen
   
   Google Učenjak

Prenesite reference