¿Qué efectos tienen los vuelos espaciales en el corazón de un astronauta? Esta es exactamente la pregunta que llevó a los científicos de la Universidad Johns Hopkins a enviar 48 muestras de tejido cardíaco obtenidas mediante bioingeniería al Estación Espacial Internacionaldonde fueron monitoreados durante 30 días y comparados con muestras idénticas en Tierra.
El equipo examinó qué tan bajo gravedad afecta cosas como la fuerza de contracción de las células, conocida como fuerzas de contracción, y cualquier patrón de latido irregular.
Los resultados fueron preocupantes: los científicos descubrieron que las células cardíacas “realmente no funcionan bien en el espacio”, latiendo con aproximadamente la mitad de fuerza que las muestras de control en la Tierra, pero no fueron sorprendentes.
Estudios anteriores han descubierto que, después de regresar a la Tierra, los astronautas presentan una función reducida del músculo cardíaco y latidos cardíacos irregulares, conocidos como arritmias. Si bien algunos de estos efectos de espacio el viaje se desvanece tiempono todos lo hacen, y eso tendrá implicaciones significativas para las misiones espaciales a largo plazo, incluidas posibles excursiones a la luna y tal vez incluso Marte algún día.
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Deok-Ho Kim, profesor de ingeniería biomédica y medicina en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins, dirigió el proyecto para enviar tejido cardíaco a la estación espacial. Él y su Ph.D. El estudiante en ese momento, Jonothan Tsui, creó el tejido cardíaco mediante bioingeniería a partir de células madre pluripotentes inducidas por humanos (iPSC).
Las células se cultivaron en dispositivos de “órgano en un chip”, que son modelos en miniatura de diferentes órganos en los que se cultivan células y tejidos naturales o diseñados dentro de chips de microfluidos. En este caso, el chip 3D fue diseñado para imitar un corazón humano adulto en una cámara del tamaño de la mitad de un teléfono celular estándar.
“Se utilizó una increíble cantidad de tecnología de punta en las áreas de ingeniería de células madre y tejidos, biosensores y bioelectrónica y microfabricación para garantizar la viabilidad de estos tejidos en el espacio”, dijo Kim en un declaración.
El equipo descubrió que el tejido espacial había mostrado niveles elevados de inflamación y daño oxidativo; Las proteínas llamadas sarcómeros, que ayudan a las células del corazón a contraerse, también se habían acortado y desordenado. Estos cambios son comparables a los observados en personas con enfermedades cardíacas.
Además, las mitocondrias de las células, sus centrales energéticas, se habían vuelto más grandes, más redondas y habían perdido su forma característica. Esto sugiere además que las células del corazón experimentaron estrés o disfunción significativa en el espacio, lo que probablemente condujo a una producción de energía deficiente, lo que podría contribuir al debilitamiento de las contracciones de las células del corazón y al deterioro general de la salud celular observado en el experimento. Dicho daño también podría afectar la capacidad de las células para funcionar correctamente en su conjunto.
“Muchos de estos marcadores de daño oxidativo e inflamación se demuestran consistentemente en los controles posteriores al vuelo de los astronautas”, dijo en el comunicado Mair, Eun Hyun Ahn, profesor asistente de investigación de ingeniería biomédica.
Los investigadores pretenden seguir perfeccionando su “corazón en un chip” para recopilar más datos que les permitan determinar exactamente cómo se produce este daño a nivel molecular y así encontrar formas de mantener a los astronautas seguros durante las largas misiones de vuelos espaciales. eso pronto podría convertirse en realidad.