Сердцу вредит низкая гравитация в космосе 24.09.2024

Космическое пространство - это суровая среда, которая оказывает влияние на человеческий организм, особенно на сердечно-сосудистую систему. Условия низкой гравитации, в которых астронавты находятся в течение длительного времени, могут привести к серьезным последствиям для сердца. Недавнее исследование ученых Университета Джона Хопкинса пролило свет на то, как невесомость может ослабить ткани сердца, нарушить их нормальные функции и вызвать изменения, характерные для сердечной недостаточности. Влияние космоса на организм стало объектом пристального внимания, поскольку длительные космические миссии, такие как полеты на Марс, требуют глубокого понимания рисков для здоровья.

Для эксперимента исследователи отправили 48 образцов биоинженерных тканей человеческого сердца на Международную космическую станцию (МКС), где они находились в течение 30 дней. Эти ткани представляли собой кардиомиоциты - клетки сердечной мышцы, полученные из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека (iPSC). Процесс создания таких клеток был разработан Джонатаном Цуем, который позже продолжил изучать влияние космоса на ткани сердца под руководством профессора Кима.

Исследование выявило значительные изменения в сердечных тканях, побывавших в космосе. Ткани ослабли, а их сокращения стали менее ритмичными по сравнению с контрольными образцами, которые находились на Земле. Ученые отметили, что ткани "плохо чувствовали себя в космосе": сила их сокращений сократилась почти в два раза. Также в них появились признаки окислительного стресса и повреждения митохондрий - структур клеток, ответственных за выработку энергии. Эти изменения могут быть связаны с теми же процессами, которые наблюдаются у астронавтов, возвращающихся на Землю после длительных миссий, включая аритмии и снижение функции сердечной мышцы.

Для сбора данных о работе тканей на МКС использовался специально разработанный миниатюрный "тканевой чип", который имитировал среду сердца взрослого человека. Камеры с образцами тканей были доставлены на борт миссии SpaceX CRS-20 в марте 2020 года. В течение 30 дней каждые полчаса собирались данные о силе сокращений тканей и ритме их биения. Аналогичные образцы оставались на Земле для контроля, что позволило исследователям точно сравнить результаты.

После возвращения тканей с МКС выяснилось, что сердечные клетки в условиях невесомости не только теряли силу, но и развивали аритмии - нерегулярные паттерны биения, которые могут стать причиной сердечной недостаточности. Время между ударами сердца в этих образцах увеличилось почти в пять раз по сравнению с нормой. Однако, по мере возвращения на Землю, ритм биения постепенно нормализовался, что указывает на возможность восстановления функций сердца после возвращения из космоса.

Биохимические исследования также показали, что в космических условиях сердечные ткани продемонстрировали повышенную активность генов, связанных с воспалением и повреждением клеток. Кроме того, саркомеры - белковые структуры, обеспечивающие сокращение сердечной мышцы, - стали короче и менее организованными, что является еще одним признаком сердечных заболеваний. Эти наблюдения имеют важное значение для понимания того, как космос влияет на здоровье астронавтов и как можно предотвратить негативные последствия.

Чтобы углубить исследование, команда профессора Кима в 2023 году отправила на МКС вторую партию биоинженерных сердечных тканей. В этот раз они намерены протестировать препараты, которые могут защитить клетки от вредного воздействия невесомости. Эти усилия помогут разработать методы профилактики и лечения сердечных заболеваний, как для астронавтов в космосе, так и для людей на Земле.

Выводы этого исследования подчеркивают важность продолжения изучения влияния космоса на здоровье человека. Помимо низкой гравитации, значительное внимание должно быть уделено воздействию космической радиации, особенно для миссий за пределами магнитного поля Земли. Это исследование может привести к прорывам в поддержании здоровья астронавтов во время длительных полетов и к новым подходам в борьбе с возрастными сердечными заболеваниями у земных жителей.исследования, чтобы понять влияние космической радиации на сердечно-сосудистое здоровье астронавтов во время длительных миссий вне этой защитной зоны.