Чтобы изучить влияние космических полетов на сердце астронавтов, ученые из Университета Джонса Хопкинса отправили 48 образцов биоинженерной сердечной ткани на Международную космическую станцию, наблюдали за ними в течение 30 дней и сравнили с теми же образцами на Земле.
Исследователи изучали влияние низкой гравитации на силу сокращений клеток и нерегулярность биения. Результаты оказались тревожными — ученые заявили, что сердечные ткани «действительно плохо переносят условия космоса», и со временем ткани на борту космической станции сокращаются примерно в два раза слабее, чем ткани из того же источника, хранящиеся на Земле. Кроме того, наблюдалось воспаление и окислительное повреждение — изменения, схожие с теми, что происходят у пациентов с сердечными заболеваниями.
Предыдущие исследования показали, что некоторые астронавты возвращаются на Землю из космоса с возрастными заболеваниями, включая снижение функции сердечной мышцы и аритмии (нерегулярное сердцебиение), и что некоторые, но не все, эффекты исчезают со временем после их возвращения. Это окажет серьезное влияние на долгосрочные космические миссии, включая возможные полеты на Луну и даже на Марс.
Исследователи использовали технологию «ткань-на-чипе» для выращивания биоинженерной сердечной ткани из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека (iPSC) в микрофлюидном чипе. Чип имитирует структуру и функции сердца взрослого человека. В условиях космоса в этих клетках сердца наблюдался повышенный уровень воспалительных процессов и окислительных повреждений, а белки (саркомеры), отвечающие за сокращение клеток сердца, стали короче и более дезорганизованными.
Кроме того, митохондрии (энергетические фабрики) стали крупнее и круглее, потеряв свою характерную форму, что говорит о том, что в условиях космоса клетки сердца испытывали сильный стресс или дисфункцию, что могло привести к нарушению выработки энергии, а это, в свою очередь, привело к сокращению клеток сердца и ухудшению общего клеточного здоровья.
Исследователи планируют продолжать совершенствовать свой «сердечный чип», чтобы собрать больше данных для определения того, как это повреждение происходит на молекулярном уровне, и найти способы сохранить здоровье астронавтов во время длительных космических полетов.
