Какое влияние оказывает космический полет на сердце человека? Именно этот вопрос побудил ученых из Университета Джона Хопкинса отправить 48 биоинженерных образцов ткани сердца на Международную космическую станцию, где за ними наблюдали в течение 30 дней и сравнивали с идентичными образцами на Земле.
Команда исследовала, как низкая гравитация влияет на такие вещи, как сила сокращения клеток, известная как подергивания, и любые нерегулярные ритмы сердцебиения. Результаты были неутешительными - учёные обнаружили, что клетки сердца плохо переносят пребывание в космосе, сокращаясь примерно в два раза слабее, чем контрольные образцы на Земле.
Предыдущие исследования показали, что после возвращения на Землю у астронавтов наблюдается снижение функции сердечной мышцы и нерегулярное сердцебиение, известное как аритмия. Некоторые из этих эффектов впоследствии исчезают, но не у все, кто побывал в космосе. Все это имеет значительные последствия для долгосрочных космических миссий, включая полеты на Луну и Марс.
Для изучения этих процессов биоинженеры и ученые из Медицинской школы Университета Джона Хопкинса создали биоинженерную ткань сердца из индуцированных человеком плюрипотентных стволовых клеток ИПСК.
Клетки выращивались в устройствах «орган на чипе», которые представляют собой миниатюрные модели различных органов, в которых искусственные или натуральные ткани и клетки выращиваются внутри микрофлюидных чипов. В данном случае 3D-чип был разработан для имитации сердца взрослого человека в камере размером в половину стандартного мобильного телефона.
Исследователи обнаружили, что в тканях, находящихся в космосе, наблюдается повышенный уровень воспаления и окислительного повреждения. Белки, называемые саркомерами, которые помогают клеткам сердца сокращаться, также стали короче и более неупорядоченными. Эти изменения сопоставимы с теми, которые наблюдаются у людей с заболеваниями сердца.
Кроме того, митохондрии клеток, их энергетические центры, стали больше, круглее и потеряли свою характерную форму. Это также предполагает, что клетки сердца испытали значительный стресс или дисфункцию в космосе, что, вероятно, привело к нарушению выработки энергии, что могло способствовать ослаблению сокращений клеток сердца и общему ухудшению клеточного здоровья, наблюдаемому в эксперименте. Такое повреждение также может повлиять на способность клеток нормально функционировать в целом.
Исследователи намерены продолжать совершенствовать свое «сердце на чипе», чтобы собрать больше данных, которые позволят им точно определить, как происходит это повреждение на молекулярном уровне, и, таким образом, найти способы обеспечить безопасность астронавтов во время длительных космических полетов, которые вскоре могут стать реальностью.
#Космос #Международная_космическая_станция #Космические_исследования #Наука #Космические_полеты #астронавт #Космический_корабль #Космические_эксперименты