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.

<< Назад: Хранение солнечной энергии на молекулярном уровне 25.09.2024

>> Вперед: Портативный ветрогенератор Aurea Technologies Shine 2.0 24.09.2024

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Магнитные частицы загрязняют мозг 23.09.2016 Частицы магнетита - минерала, обладающего магнитными свойствами - часто находят в живых организмах, и обычно в связи с этим говорят о магнитном чувстве: якобы магнетит, двигаясь под действием геомагнитного поля, раздражает рецепторные клетки, и тем самым животные узнают о том, где север, где юг, и где вообще они находятся. В человеческом организме тоже есть магнетит: его частицы обнаружили в мозге около четверти века назад, и недавно Джо Киршвинк, геофизик из Калифорнийского технологического института, который открыл "человеческий магнетит", сообщил, что наш мозг способен чувствовать и магнитное поле. Однако у магнетита есть существенный минус - он стимулирует появление агрессивных молекул-окислителей, которые повреждают клеточные белки, липиды и ДНК. С другой стороны, известно, что повышенное содержание магнетитовых частиц встречается в мозге больных синдромом Альцгеймера, и что магнетит как-то усиливает токсичность патогенных белковых комплексов, формирующихся в нервных клетках при этом заболевании. И в то же время считается, что весь наш магнетит - биогенный, то есть созданный самим организмом посредством каких-то биохимических реакций. И тогда возникает вопрос, действительно ли магнетитовые частицы нужны для геомагнитного чувства - может, они накапливаются только потому, что в мозге начинаются какие-то патологические процессы, и нервная система не справляется с уборкой опасного мусора. Однако все на самом деле проще: в статье в PNAS исследователи из Ланкастерского университета пишут, что наш магнетит может быть обычным индустриальным загрязнением, попавшим в мозг из внешней среды. Барбара Мар (Barbara Maher) и ее коллеги из Оксфорда, университетов Глазго, Манчестера, Университета Монтаны и Национального автономного университета в Мехико проанализировали посмертные образцы мозга, взятые у нескольких десятков людей, живших в Мехико и в Манчестере. В образцах был магнетит, но большей частью он выглядел совсем не как биологический. Если магнетитовая частица формируется в клетке, то ее форма - тетраэдр или октаэдр, однако те, что нашли в мозгах, выглядели округлыми, шарообразными. Такие наносферы получаются при сильном нагреве - например, при сгорании топлива в автомобильных двигателях или просто на открытом огне. Биогенные тетраэдры и октаэдры тоже были, но на одну биогенную частицу приходилась, по меньшей мере, сотня абиогенных, попавших в мозг из внешней среды. Попутно в нервной ткани обнаружили частицы платины, никеля и кобальта, которые ниоткуда, кроме как извне, попасть в человеческий организм не могли. Размеры всех "внешних" частиц составляют около 150 нанометров, так что они вполне способны проникать в мозг через нос и обонятельные нервные пути. Известно, что в воздухе крупных городов, и особенно вдоль дорог, летает много магнетитовых частиц, так что местные жители легко могут надышаться "магнитной нанопылью". Дает ли это особую чувствительность к магнитному полю, неизвестно; но вообще же с учетом сказанного выше про связь магнетита и болезни Альцгеймера более насущным тут представляется вопрос, как удалить или обезвредить попавшие в мозг частицы, чтобы они не успели навредить нервным клеткам.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026