بافت های قلب در ایستگاه فضایی بین المللی به اندازه نصف زمین می تپد

دانشمندان دریافته‌اند که سلول‌های قلب واقعاً در فضا عملکرد خوبی ندارند.

پرواز فضایی چه اثراتی بر قلب فضانورد دارد؟ این دقیقاً همان سؤالی است که دانشمندان دانشگاه جانز هاپکینز را بر آن داشت تا ۴۸ نمونه از بافت قلب مهندسی شده زیستی را به ایستگاه فضایی بین‌المللی بفرستند، جایی که به مدت ۳۰ روز تحت نظارت قرار گرفتند و با نمونه‌های مشابه روی زمین مقایسه شدند.

این تیم بررسی کردند که چگونه گرانش کم بر چیزهایی مانند قدرت انقباض سلول ها، معروف به نیروهای انقباض، و هر گونه الگوی ضربان نامنظم تأثیر می گذارد.

نتایج نگران‌کننده بود – دانشمندان دریافتند که سلول‌های قلب ‘واقعاً در فضا خوب عمل نمی‌کنند’ و با حدود نیمی از قدرت نمونه‌های کنترل روی زمین می‌کوبند – اما جای تعجب نداشت.

مطالعات قبلی نشان داده است که فضانوردان پس از بازگشت به زمین، عملکرد ماهیچه‌های قلب را کاهش داده و ضربان قلب نامنظم را نشان می‌دهند که به عنوان آریتمی شناخته می‌شود. در حالی که برخی از این اثرات ناشی از سفرهای فضایی در طول زمان محو می‌شوند، اما همه این‌گونه نیستند – و این پیامدهای مهمی برای مأموریت‌های فضایی طولانی‌مدت، از جمله سفرهای احتمالی به ماه و شاید حتی روزی مریخ خواهد داشت.

دئوک هو کیم، استاد مهندسی زیست پزشکی و پزشکی در دانشکده پزشکی دانشگاه جان هاپکینز، پروژه ارسال بافت قلب به ایستگاه فضایی را رهبری کرد. او و دانشجوی آن زمانش، دکتر جانوتان تسویی، بافت قلب مهندسی‌شده زیستی را از سلول‌های بنیادی پرتوان القایی انسان (iPSCs) ایجاد کردند.

سلول‌ها در دستگاه‌های «ارگان روی تراشه» رشد کردند که مدل‌های مینیاتوری اندام‌های مختلف هستند که در آن بافت‌ها و سلول‌های مهندسی شده یا طبیعی در داخل تراشه‌های میکروسیال رشد می‌کنند.در این مورد، تراشه سه بعدی برای تقلید از قلب انسان بالغ در محفظه ای به اندازه نصف یک تلفن همراه استاندارد طراحی شده است.

کیم در بیانیه‌ای گفت: مقدار باورنکردنی فناوری پیشرفته در زمینه‌های مهندسی سلول‌های بنیادی و بافت، حسگرهای زیستی و بیوالکترونیک، و ساخت میکروساخت برای تضمین زنده ماندن این بافت‌ها در فضا انجام شد.

این تیم دریافتند که بافت محدود به فضا سطوح بالایی از التهاب و آسیب اکسیداتیو را نشان داده است. پروتئین‌هایی به نام سارکومر که به انقباض سلول‌های قلب کمک می‌کنند نیز کوتاه‌تر و بی‌نظم‌تر شده بودند. این تغییرات با تغییرات مشاهده شده در افراد مبتلا به بیماری قلبی قابل مقایسه است.

علاوه بر این، میتوکندری سلول‌ها، نیروگاه‌های انرژی آنها، بزرگ‌تر، گردتر شده بود و شکل مشخص خود را از دست داده بود. این همچنین نشان می‌دهد که سلول‌های قلب استرس یا اختلال عملکرد قابل‌توجهی را در فضا تجربه کرده‌اند، که احتمالاً منجر به اختلال در تولید انرژی می‌شود، که می‌تواند به انقباضات سلول‌های قلب ضعیف و کاهش کلی سلامت سلولی که در آزمایش مشاهده شد، کمک کند. چنین آسیبی همچنین می تواند بر توانایی سلول ها برای عملکرد صحیح به عنوان یک کل تأثیر بگذارد.

مایر، اونو هیو آهان، استادیار پژوهشی مهندسی زیست پزشکی، در بیانیه‌ای گفت: بسیاری از این نشانگرهای آسیب اکسیداتیو و التهاب به‌طور مداوم در بررسی‌های پس از پرواز فضانوردان مشاهده می‌شوند.

محققان قصد دارند به اصلاح «قلب روی یک تراشه» خود ادامه دهند تا داده‌های بیشتری جمع‌آوری کنند که به آنها امکان می‌دهد دقیقاً نحوه وقوع این آسیب در سطح مولکولی را تعیین کنند و بنابراین راه‌هایی برای ایمن نگه‌داشتن فضانوردان در طول مأموریت‌های فضایی طولانی بیابند. که ممکن است به زودی به واقعیت تبدیل شود