Микрогравитация в пять раз замедляет сердечный ритм — эксперимент
Условия космического пространства могут негативно влиять на сердце человека. Проведенный на МКС эксперимент показал, что микрогравитация замедляет сердцебиение космонавтов, ослабляет мышечные ткани, вызывает аритмию и клеточные повреждения. Кроме того, низкая гравитация повышает активность генов, связанных с различными заболеваниями.
Длительное пребывание в космическом пространстве может привести к возникновению ряда заболеваний у космонавтов, в том числе к снижению функции сердечной мышцы и аритмии — нерегулярному сердцебиению. Некоторые симптомы проходят после возвращения на Землю и длительной реабилитации, но так происходит не всегда. Исследователи из Университета Джона Хопкинса в США попытались понять, с чем это связано и как условия низкой гравитации влияют на сердце человека.
Для проведения эксперимента медики искусственно создали клетки сердечной мышцы (кардиомиоциты), после чего поместили их в миниатюрный биоинженерный чип, имитирующий работу сердца взрослого человека. Шесть образцов ткани разместили в едином резервуаре с датчиками и электроникой размером с половину мобильного телефона. В марте 2020 года устройство отправили на 30 дней на Международную космическую станцию (МКС) на корабле Cargo Drago CRS-20, в то время как другое полностью аналогичное устройство осталось на Земле.
Как только ткани оказались на космической станции, ученые каждые 30 минут в течение 10 секунд получали данные в режиме реального времени о силе сокращения клеток, а также о любых нерегулярных биениях. Астронавт Джессика Меир, которая находилась в то время на орбитальной станции, раз в неделю меняла жидкие питательные вещества, окружающие ткани, и фиксировала результаты через определенные промежутки времени для последующего считывания генов и анализа изображений. Когда устройство с тканями вернулось с орбиты, исследователи продолжили поддерживать его работу и наблюдать за образцами. После этого полученные данные сравнили с таким же набором клеток, который не покидал Землю.
Выяснилось, что уже на 12-й день пребывания в космосе сила сокращений искусственного «сердца» значительно снизилась (стала в два раза слабее). Саркомеры — белковые пучки в мышечных клетках, которые помогают им сокращаться, — стали более короткими и хаотичными: так обычно проявляются признаки сердечных заболеваний человека. Показатели сохранялись вплоть до девятого дня после возвращения с МКС. Кроме того, в космосе наблюдалась значительная нерегулярность сердечных сокращений (интервал увеличился почти в пять раз), однако на Земле ритмы приходили в норму. Из других наблюдений — производящие энергию митохондрии в клетках в условиях космического полета стали больше, круглее и утратили характерные складки, которые помогают клеткам использовать и вырабатывать энергию.
Ученые также обнаружили, что в тканях, побывавших на космической станции, наблюдалась повышенная выработка генов, связанных с сердечными заболеваниями. Такие же показатели постоянно выявляются во время послеполетных обследований астронавтов. Полученные результаты, по словам авторов исследования, расширяют знания ученых о потенциальном влиянии низкой гравитации на здоровье космонавтов во время длительных космических полетов. Они могут быть полезными для изучения старения сердечной мышцы и профилактики сердечно-сосудистых заболеваний на Земле.
Ученые отправили вторую партию трехмерных сердечных тканей на космическую станцию в 2023 году. Целью нового эксперимента был поиск лекарств, которые могли бы защитить клетки от негативного воздействия низкой гравитации. Это исследование продолжается, и, по мнению ученых, те же препараты могут помочь людям на Земле поддерживать работу сердца с возрастом.
