Los astronautas de la NASA Sunita Williams y Butch Wilmore llevan meses atrapados a bordo de la Estación Espacial Internacional debido a problemas técnicos con un avión Boeing. Starliner Astronave.Copyright: NASA vía AP/Alamy
En el transcurso de sólo un mes en el espacio, el tejido cardíaco humano fabricado se debilitó, sus patrones de “latidos” se volvieron irregulares y experimentó cambios moleculares y genéticos que imitan el efecto del envejecimiento.1Los resultados han sido publicados en Actas de la Academia Nacional de Ciencias hoy.
El estudio proporciona una forma útil de determinar las vías moleculares detrás de los efectos nocivos de los vuelos espaciales en el corazón humano, afirma Joseph Wu, cardiólogo de la Universidad de Stanford en California.
gravedad cero Estos rayos pueden ser dañinos para el cuerpo y los astronautas expuestos a ellos han sufrido cambios cardiovasculares, como latidos cardíacos irregulares. Pero desentrañar los efectos en el corazón de los vuelos espaciales de larga duración (que duran meses seguidos) y los cambios moleculares que sustentan esos cambios siguen siendo difíciles de alcanzar, dice el coautor del estudio Deok Ho Kim, ingeniero biomédico de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore. , Estados Unidos. “No es posible realizar diversos estudios moleculares y funcionales en astronautas humanos”, afirma.
“Corazón” en un chip
Para superar este desafío, Kim y sus colegas enviaron el tejido cardíaco diseñado a… Estación Espacial Internacional (ISS) durante 30 días.
Para diseñar los tejidos, los investigadores utilizaron células madre pluripotentes inducidas por humanos, que actúan como lienzos en blanco que pueden… Diferenciación en cualquier tipo de célula. – Para convertirse en células del músculo cardíaco humano. Luego, el equipo vinculó conjuntos de seis muestras de tejido entre pares de columnas. Una de las columnas de cada par era flexible, lo que permitía que las muestras se contrajeran como un corazón palpitante. El sistema, al que llamaron Heart-on-a-Chip, estaba alojado en una cámara de aproximadamente la mitad del tamaño de un teléfono móvil.
Una vez que el sistema de corazón en un chip estuvo instalado a bordo de la ISS, Kim y sus colegas utilizaron sensores para monitorear la fuerza de la contracción del tejido y sus patrones de ritmo en tiempo real. A modo de comparación, observaron otro conjunto de muestras de tejido que permanecieron en la Tierra.
Después de 12 días a bordo de la EEI, la fuerza de contracción del tejido se había reducido casi a la mitad, mientras que la fuerza de sus homólogos en la Tierra se mantuvo relativamente estable. Esta debilidad siguió siendo evidente incluso después de nueve días de recuperación sobre el terreno. En el espacio, los pulsos del tejido también se volvieron irregulares con el tiempo, y el período entre cada pulso aumentó más de cinco veces para el día 19. Pero esta discrepancia desapareció después de que las muestras regresaron a la Tierra. Esto sugiere que los astronautas de la NASA Sunita Williams y Butch Wilmore, que estuvieron atrapados a bordo de la Estación Espacial Internacional durante meses debido a problemas técnicos con el avión Boeing, podrían recuperarse de los daños. Starliner Wu dice que los astronautas en naves espaciales pueden sufrir estrés cardiovascular que desaparecerá después de su regreso a la Tierra.
Cambios genéticos
Después de recuperar tejido del espacio, Kim y sus colegas utilizaron microscopía electrónica de transmisión para examinar los sarcómeros de las muestras, cadenas de proteínas responsables de la contracción muscular. Después de estar en órbita durante un mes, estos haces de proteínas se volvieron más cortos y desordenados en comparación con los del tejido que permaneció en la Tierra. Las mitocondrias, la maquinaria productora de energía dentro de las células, también se hincharon y fragmentaron.
Cuando los investigadores secuenciaron el ARN de muestras de tejido, encontraron un aumento en… Expresión de genes El estudio mostró que los genes que producen proteínas necesarias para la contracción normal del corazón y la función mitocondrial mostraron una disminución en la expresión genética.
Aunque el enfoque del estudio del corazón en un chip es innovador, no captura otros cambios cardiovasculares importantes que pueden ocurrir en el corazón humano, como la presión en las arterias, dice Wu. Pero añade que una configuración similar podría ser útil para estudiar cómo funcionan otros órganos bajo microgravedad y niveles extremos de radiación. “La capacidad de la plataforma para operar en un entorno de microgravedad manteniendo al mismo tiempo la viabilidad del tejido es una gran ventaja”, afirma.
Kim y sus colegas planean enviar tejido cardíaco y otros órganos al espacio durante un período más largo para investigar más profundamente los efectos de los vuelos espaciales. También esperan probar medicamentos que puedan contrarrestar algunos de los efectos de la gravedad cero en el corazón.