Тривале перебування в космосі суттєво впливає на здоров’я людини, і це питання вже тривалий час досліджується космічними агентствами, зокрема NASA. Дослідження показали, що мікрогравітація викликає атрофію м’язів, втрату щільності кісток, зміни зору, впливає на експресію генів і може спричинити психологічні проблеми.
Ці наслідки особливо важливі в контексті майбутніх космічних місій, таких як польоти на Місяць чи Марс, що передбачають тривале перебування у відкритому космосі. Проте, як показує недавній експеримент, проведений вченими з Університету Джонса Хопкінса за підтримки NASA, серце теж страждає під впливом мікрогравітації.
У рамках цього експерименту на Міжнародну космічну станцію (МКС) були відправлені 48 зразків біоінженерної тканини серця людини. Вони перебували на станції протягом 30 днів, і результати показали, що мікрогравітація ослаблює тканини серця та порушує їх здатність підтримувати ритмічне биття. Це вказує на необхідність додаткових заходів для збереження серцево-судинного здоров’я під час тривалих космічних подорожей.
Експеримент, очолюваний Деок-Хо Кімом з Університету Джонса Хопкінса, був проведений за участю дослідників з декількох інших інститутів та за підтримки NASA. Результати дослідження були опубліковані в Proceedings of the National Academy of Sciences.
У рамках експерименту використовувались людські індуковані плюрипотентні стовбурові клітини для створення кардіоміоцитів (клітин серцевого м’яза). Ці тканини були поміщені в мініатюрні чипи, які імітують умови серця дорослої людини. Одна партія чіпів була відправлена на МКС на борту SpaceX CRS-20 у березні 2020 року, інша залишилась на Землі для контролю.
Астронавтка Джессіка Меїр керувала експериментом на станції, змінюючи поживні рідини та зберігаючи зразки для подальшого аналізу. В цей час реальні дані про ритмічні скорочення серцевих тканин передавалися на Землю кожні 30 хвилин.
Коли зразки повернулися на Землю, дослідники виявили, що тканини ослабли та почали демонструвати аритмії — порушення ритму серця, характерні для вікових захворювань. Зокрема, час між ударами серця в зразках був у п’ять разів довшим за норму, хоча після повернення на Землю тканини частково відновили свою функцію.
Дослідники також зауважили, що білкові пучки, які відповідають за скорочення м’язів (саркомери), стали коротшими та більш дезорганізованими порівняно з контрольною групою. Крім того, мітохондрії у зразках виросли та втратили свою характерну структуру, що вплинуло на їх здатність виробляти енергію.
Генетичний аналіз показав збільшення вироблення генів, пов’язаних із запаленням, і дисбаланс між вільними радикалами та антиоксидантами (окислювальний стрес). Це не лише характерно для вікових серцевих захворювань, але й підтверджується даними після польотів астронавтів.
У 2023 році лабораторія Кіма провела додатковий експеримент, відправивши на МКС другу партію серцевих тканин для тестування ліків, які можуть захистити серце від впливу мікрогравітації. Цей експеримент має допомогти зберегти функціональність серця як у космосі, так і на Землі з віком.
Наразі команда також працює з Лабораторією космічної радіації NASA для вивчення впливу космічної радіації на серце. Це особливо важливо для майбутніх місій за межі низької орбіти Землі, де магнітне поле нашої планети більше не зможе захищати астронавтів від сонячної та космічної радіації.
Читайте також: Вчені з’ясували, як довго Земля залишиться придатною для життя
