В связи с тем, что продолжительное пребывание в космосе становится все более обычным явлением и планируются более длительные миссии на Луну и Марс, ученые говорят, что необходимо лучше понять влияние микрогравитации на сердце.
Предыдущие исследования показали, что космический полет может снизить частоту сердечных сокращений, снизить артериальное давление и увеличить сердечный выброс. Но новое исследование изучает, как микрогравитация - или невесомость - влияет на сердце человека на клеточном уровне.
«Мы смогли проверить здоровье космонавтов, пока они находятся в космосе и когда они возвращаются обратно, но у нас не было возможности понять молекулярные изменения клеток», - сказал Джозеф К. Ву из Медицинской школы Стэнфордского университета. , который также является старшим автором исследования.
Пытаясь ответить на этот вопрос, исследователи из Стэнфордского университета изучили сердечную функцию и экспрессию генов в клетках сердца человека у трех человек. По словам Ву, вместо биопсии, что является очень инвазивной процедурой, эти сердечные клетки были созданы путем «перепрограммирования» небольшого образца крови в человеческие стволовые клетки. Затем сердечные клетки культивировали на борту Международной космической станции в течение пяти с половиной недель - первое исследование такого рода.
Они обнаружили, что воздействие микрогравитации изменило экспрессию 2635 генов - временное изменение РНК, созданной из ДНК, - но большинство из них вернулось к нормальным образцам экспрессии генов в течение 10 дней после возвращения на Землю.
«Если вы рассматриваете ДНК как постоянную поваренную книгу, то РНК - это временная рукописная копия рецепта из этой поваренной книги», - объяснил Ву. «Экспрессия генов ... была временно изменена окружающей средой, которой в данном случае была микрогравитация».
Ву сказал, что наблюдаемые изменения были «незначительными», но статистически значимыми. Он сказал, что трудно сказать, повлияют ли изменения на работу сердца.
«Имейте в виду, что наше исследование длилось всего пять недель - это короткий срок. Я не знаю, какие изменения были бы в генах, если бы это было шесть месяцев», - продолжил Ву. «Я уверен, что если вы обследуете космонавтов после более длительного периода времени, вы увидите больше изменений».
Люди живут в космосе 19 лет, при этом астронавты проводят на Международной космической станции в среднем по шесть месяцев .
Ву сказал, что был удивлен тем, как быстро клетки сердечной мышцы человека смогли адаптироваться к микрогравитации.
«Эти исследования могут дать представление о клеточных механизмах, которые могут принести пользу здоровью космонавтов во время длительных космических полетов, или потенциально заложить основу для новых идей по улучшению здоровья сердца на Земле», - сказал он.
Клетки сердца, полученные из стволовых клеток, были доставлены на Международную космическую станцию на борту космического корабля SpaceX в рамках коммерческой миссии по пополнению запасов в 2017 году. Оказавшись там, клетки культивировала астронавт Кейт Рубинс, которая случайно прошла обучение в области молекулярной биологии. . Одновременно с этим на Земле культивировали такие же клетки для сравнения. Секвенирование РНК проводили на клетках через 4,5 недели на борту МКС и через 10 дней после возвращения на Землю.
«С точки зрения логистики это было очень сложное исследование», - сказал Ву. Например, образцы, которые были защищены инкубатором, должны были быть извлечены вертолетом после того, как возвращающееся судно приземлилось в Тихом океане.Ву и его команда в настоящее время работают над более сложным исследованием, которое предполагает отправку в космос в следующем году фрагмента искусственной трехмерной ткани человеческого сердца, которая будет больше похожа на человеческое сердце.Что касается того, готово ли человеческое тело к многолетним космическим путешествиям, таким как полет на Марс, Ву не уверен.«Я не знаю», - сказал он. «Я думаю, что это будет большим стрессом для человеческого тела, и поэтому мы заинтересованы в проведении исследований по этой очень актуальной теме».
