Microgravitația afectează ritmul normal al inimii astronauților

Oamenii de știință de la Johns Hopkins Medicine, care au aranjat ca 48 de eșantioane de țesuturi cardiace umane obținute prin bioinginerie să petreacă 30 de zile pe Stația Spațială Internațională, au raportat dovezi conform cărora condițiile de gravitație scăzută din spațiu au slăbit țesuturile și au perturbat ritmul normal al bătăilor acestora, în comparație cu eșantioanele din aceeași sursă de pe Pământ.

Oamenii de știință au declarat că țesuturile cardiace „nu se descurcă prea bine în spațiu”, iar în timp, țesuturile de la bordul stației spațiale au bătut la jumătate din ritmul țesuturilor din aceeași sursă păstrate pe Pământ.

• De la nopți obositoare, la coșmaruri: cum ne dă peste cap consumul de alcool
• De ce sunt basmele benefice pentru sănătatea copiilor?

Descoperirile, spun ei, extind cunoștințele oamenilor de știință cu privire la efectele potențiale ale gravitației reduse asupra supraviețuirii și sănătății astronauților în timpul misiunilor spațiale de lungă durată și pot servi ca modele pentru studierea îmbătrânirii mușchiului cardiac și a terapiei pe Pământ.

Un raport privind analiza țesuturilor de către oamenii de știință este publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences.

Studiile anterioare au arătat că unii astronauți se întorc pe Pământ din spațiu cu afecțiuni legate de îmbătrânire, inclusiv reducerea funcției mușchiului cardiac și aritmii (bătăi neregulate ale inimii), și că unele efecte – dar nu toate – se disipă în timp după întoarcerea lor.

„Oamenii de știință au căutat modalități de a studia astfel de efecte la nivel celular și molecular în încercarea de a găsi modalități de a menține astronauții în siguranță în timpul zborurilor spațiale de lungă durată”, spune Deok-Ho Kim, Ph.D., profesor de inginerie biomedicală și medicină la Johns Hopkins University School of Medicine. Kim a condus proiectul de trimitere a țesutului cardiac la stația spațială.

Țesuturile cardiace nu se descurcă prea bine în spațiu

Pentru a crea încărcătura cardiacă utilă, cercetătorul Jonathan Tsui, Ph.D. a convins celulele stem pluripotente umane induse (iPSC) să se transforme în celule musculare cardiace (cardiomiocite). Tsui, care a fost doctorand în laboratorul lui Kim la Universitatea din Washington, l-a însoțit pe Kim în calitate de cercetător postdoctoral atunci când Kim s-a mutat la Universitatea Johns Hopkins în 2019. Ei au continuat cercetările de biologie spațială la Johns Hopkins.

Tsui a plasat apoi țesuturile într-un cip de țesut miniaturizat de bioinginerie, care înșiră țesuturile între doi stâlpi pentru a colecta date despre modul în care țesuturile se contractă. Carcasa 3D a celulelor a fost concepută pentru a imita mediul unei inimi umane adulte într-o cameră de jumătate din dimensiunea unui telefon mobil, scrie Phys.org.

Pentru ca țesuturile să ajungă la bordul misiunii SpaceX CRS-20, care a fost lansată în martie 2020 cu destinația stația spațială, Tsui spune că a trebuit să transporte cu mâna camerele de țesut într-un avion până în Florida și să continue îngrijirea țesuturilor timp de o lună la Centrul Spațial Kennedy. Tsui este acum om de știință la Tenaya Therapeutics, o companie axată pe prevenirea și tratarea bolilor de inimă.

Odată ce țesuturile s-au aflat pe stația spațială, oamenii de știință au primit date în timp real timp de 10 secunde la fiecare 30 de minute cu privire la puterea de contracție a celulelor, cunoscută sub numele de forțe de contracție, și la orice tip de bătăi neregulate. Astronautul Jessica Meir a schimbat substanțele nutritive lichide care înconjoară țesuturile o dată pe săptămână și a conservat țesuturile la intervale specifice pentru citirea ulterioară a genelor și analize imagistice.

Un semn distinctiv al bolilor cardiace umane

Echipa de cercetare a păstrat un set de țesuturi cardiace dezvoltate în același mod pe Pământ, adăpostite în același tip de cameră, pentru comparație cu țesuturile din spațiu.

Când camerele pentru țesuturi s-au întors pe Pământ, Tsui a continuat să întrețină și să colecteze date de la țesuturi.

Pe lângă pierderea rezistenței, țesuturile musculare cardiace din spațiu au dezvoltat bătăi neregulate (aritmii) – perturbări care pot provoca cedarea inimii umane. În mod normal, timpul dintre o bătaie a țesutului cardiac și următoarea este de aproximativ o secundă. Această măsură, în țesuturile de la bordul stației spațiale, a ajuns să fie de aproape cinci ori mai lungă decât cele de pe Pământ, deși timpul dintre bătăi a revenit aproape la normal când țesuturile s-au întors pe Pământ.

De asemenea, oamenii de știință au constatat că, în țesuturile care au fost trimise în spațiu, sarcomerele – mănunchiurile de proteine din celulele musculare care le ajută să se contracte – au devenit mai scurte și mai dezordonate, un semn distinctiv al bolilor cardiace umane.

Vă recomandăm să mai citiți și:

De ce totul în spațiu este mereu în mișcare?

Astronomii au răspunsul: De ce a apărut un semn uriaș de întrebare în spațiul cosmic?

Ieșire periculoasă în spațiu, plănuită de compania SpaceX

Pentru prima dată, NASA a transmis un cântec în spațiul îndepărtat, tocmai până la Venus