Всего через месяц пребывания в космосе сердечная ткань, созданная учёными, показала признаки старения: ослабление сокращений, нерегулярное биение и изменения на молекулярном уровне, которые обычно связаны с возрастными изменениями. Эти результаты, опубликованные в Proceedings of the National Academy of Sciences, помогают понять, как длительное пребывание в космосе влияет на сердце человека.
"Микрогравитация оказывает значительное воздействие на организм, вызывая сердечно-сосудистые изменения, такие как аритмия", — говорит кардиолог из Стэнфордского университета, Джозеф Ву.
Но до сих пор учёным было сложно выявить молекулярные изменения, происходящие в сердце астронавтов при длительных полётах. Чтобы решить эту проблему, команда исследователей во главе с инженером-биомедиком Дек-Хо Кимом из Университета Джона Хопкинса разработала искусственную сердечную ткань, которую отправили на Международную космическую станцию (МКС) на 30 дней.
Для создания этой ткани учёные использовали стволовые клетки, которые превратили в клетки сердечной мышцы. Образцы были закреплены между парами стержней, один из которых был гибким, что позволяло ткани сокращаться, как настоящее сердце. Эта система, получившая название "сердце на чипе", была установлена на борту МКС, где учёные в реальном времени отслеживали её работу.
Уже через 12 дней на орбите сила сокращений сердечной ткани снизилась почти вдвое. А спустя 19 дней биение стало более нерегулярным, хотя после возвращения на Землю этот эффект исчез. Анализ показал, что белковые структуры, отвечающие за сокращения, стали короче и менее упорядоченными, а митохондрии — главные "энергетические станции" клеток — изменились, став опухшими и фрагментированными.
Генетический анализ выявил увеличение активности генов, связанных с воспалительными процессами и сердечными заболеваниями, что указывает на возможные долгосрочные риски для сердечно-сосудистой системы астронавтов.
"Сердце на чипе" — это инновационная платформа для изучения таких изменений, хотя она не учитывает другие важные факторы, такие как артериальное давление", — говорит Ву.
В дальнейшем команда Кима планирует отправить новые образцы сердечной ткани в космос на более длительные периоды, чтобы глубже изучить воздействие микрогравитации. Они также надеются протестировать лекарства, которые смогут защитить сердце в условиях космического полёта.