Исследование показало, что космические путешествия ослабляют сердце

Не секрет, что длительное пребывание в космосе отрицательно сказывается на человеческом организме.

В течение многих лет НАСА и другие космические агентства исследовали влияние микрогравитации на людей, животных и растения на борту. Международная космическая станция (МКС).

На данный момент исследования показали, что длительное пребывание в космосе приводит к атрофии мышц, потере плотности костей, изменениям в зрении, экспрессии генов и психологическим проблемам.

Знание этих эффектов и способов их смягчения крайне важно, учитывая наши будущие цели освоения космоса, которые включают долгосрочные миссии на Луну, Марс и за их пределы.

Однако, согласно Недавний эксперимент, проведенный исследователями из Университета Джонса Хопкинса и поддержанный Космическим центром имени Джонсона НАСА, показал, что ткани сердца «действительно не очень хорошо себя чувствуют в космосе».

Эксперимент состоял из 48 образцов биоинженерных человеческих тканей. ткань сердца отправляется на МКС на 30 дней.

Как они указывают в своей статье, эксперимент демонстрирует, что воздействие микрогравитации ослабляет ткань сердца и ослабляет ее способность поддерживать ритмические сокращения. Эти результаты указывают на то, что необходимо принять дополнительные меры, чтобы люди могли поддерживать здоровье сердечно-сосудистой системы в космосе.

Исследование провели Деок-Хо Ким и его коллеги с факультета биомедицинской инженерии Университета Джонса Хопкинса ( BME-JHU) и Центра микрофизиологических систем JHU.

К ним присоединились исследователи из факультета аэрокосмических наук Анны и Х.Дж. Смида Калифорнийского университета в Боулдере, Института стволовых клеток и регенеративной медицины (ISCRM) и Центр сердечно-сосудистой биологии Вашингтонского университета, Стэнфордский институт стволовых клеток и регенеративной медицины, космические технологии BioServe и Космический центр имени Джонсона НАСА.

Документ, в котором подробно описываются их результаты, был опубликован вчера (23 сентября). в Трудах Национальной академии наук.

Предыдущие исследования показали, что астронавты, возвращающиеся на Землю с МКС, страдают от множества последствий для здоровья, соответствующих определенным возрастным заболеваниям, включая снижение функции сердечной мышцы и нерегулярное сердцебиение. (аритмии), большая часть которых со временем проходит.

Однако ни одно из этих исследований не рассматривало то, что происходит на клеточном и молекулярном уровне. Чтобы узнать больше об этих эффектах и ​​о том, как их смягчить, Ким и его коллеги отправили на МКС для изучения автоматизированную платформу «сердце-на-чипе».

Чтобы создать эту полезную нагрузку, команда использовала на индуцированных человеком плюрипотентных стволовых клетках (ИПСК), которые могут стать клетками многих типов, для производства кардиомиоцитов (клеток сердечной мышцы). Полученные ткани были помещены в миниатюрный биоинженерный тканевый чип, имитирующий среду сердца взрослого человека.

Чипы затем собирали данные о том, как ткани будут ритмично сокращаться, имитируя биение сердца. Один набор биочипов был запущен на борту космического корабля SpaceX CRS-20 на МКС в марте 2020 года, а другой остался на Земле в качестве контрольной группы.

Оказавшись на МКС, астронавт Джессика Меир руководила экспериментом. меняя жидкие питательные вещества, окружающие ткани, раз в неделю, сохраняя при этом образцы тканей через определенные промежутки времени, чтобы можно было провести считывание генов и анализ изображений по их возвращению на Землю.

Тем временем эксперимент отправлял данные в реальном времени обратно на Землю. Каждые 30 минут (по 10 секунд за раз) измеряйте сокращения образцов тканей и любые нерегулярные ритмы сокращений (аритмии).

«Невероятное количество передовых технологий в области стволовых клеток и тканевая инженерия, биосенсоры, биоэлектроника и микропроизводство пошли на обеспечение жизнеспособности этих тканей в космосе», — сказал Ким в недавнем пресс-релизе Хаба.

Когда тканевые камеры вернулись на Землю, он и его коллеги продолжили работу. поддерживать и собирать данные из образцов, чтобы увидеть, произошли ли какие-либо изменения в их способности к контрактированию. Помимо потери силы, в мышечных тканях развивались аритмии, соответствующие возрастным заболеваниям сердца.

В сердце здорового человека время между ударами составляет около секунды, тогда как в образцах тканей оно длилось почти пять раз. до тех пор, пока они не вернулись почти к нормальному состоянию после возвращения на Землю.

Команда также обнаружила, что пучки белков тканевых клеток, которые помогают им сокращаться (саркомеры), были короче и более неупорядоченными, чем у контрольной группы. еще один симптом болезни сердца.

Более того, митохондрии в образцах тканей стали крупнее и округлее и потеряли характерные складки, которые помогают им производить и использовать энергию.

Наконец, ген Данные в тканях показали повышенную выработку генов, связанную с воспалением и дисбалансом свободных радикалов и антиоксидантов (окислительный стресс).

Это не только согласуется с возрастными заболеваниями сердца, но также постоянно демонстрируется в исследованиях космонавтов. -полетные проверки. Команда утверждает, что эти результаты расширяют наши научные знания о потенциальном влиянии микрогравитации на здоровье человека в космосе, а также могут продвинуть вперед изучение старения сердечной мышцы и методы лечения на Земле.

В 2023 году лаборатория Кима продолжила этот эксперимент. отправив вторую партию образцов тканей на МКС для тестирования лекарств, которые могли бы помочь защитить сердечные мышцы от воздействия микрогравитации и помочь людям поддерживать функцию сердца по мере старения.

Тем временем команда продолжает совершенствовать свои методы система «ткань на чипе» и объединилась с Лабораторией космической радиации НАСА для изучения воздействия космической радиации на сердечные мышцы.

Эти тесты позволят оценить угрозу, которую солнечные и космические лучи представляют для здоровья сердечно-сосудистой системы. Низкая околоземная орбита (НОО), где магнитное поле Земли защищает от большей части космического излучения.

Эта статья была первоначально опубликована журналом Universe Today. Прочтите оригинал статьи.