I ricercatori hanno scoperto che basta un solo mese nello spazio per far invecchiare il tessuto cardiaco umano

Lo scienziato biomedico Jonathan Tsui ha fornito al Kennedy Space Center della NASA piccole camere compatte contenenti 48 frammenti di tessuto cardiaco umano. Questi sono stati caricati su una navicella SpaceX e inviati alla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) per un mese, con l'obiettivo di studiare gli effetti delle condizioni di bassa gravità sul cuore umano in preparazione a viaggi spaziali di lunga durata.

Dopo soli 30 giorni di permanenza nello spazio, i campioni di tessuto cardiaco non solo si sono indeboliti, ma hanno mostrato modelli di battito cardiaco irregolari e sintomi caratteristici dell'invecchiamento.

I risultati dello studio sono stati pubblicati martedì sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences. “Con gli attuali piani per missioni con equipaggio su Marte e oltre, la necessità di comprendere meglio, prevenire e contrastare gli effetti deleteri del volo spaziale di lunga durata sull'organismo è sempre più importante”, hanno scritto i ricercatori nel documento.

L'uso di cellule staminali pluripotenti

Gli scienziati sanno da tempo che le condizioni di bassa e nulla gravità hanno effetti negativi sul corpo umano. Atrofia muscolare, perdita di massa ossea, diminuzione delle funzioni cardiache e battiti irregolari sono solo alcuni dei sintomi che possono colpire gli astronauti che trascorrono molto tempo nello spazio.

La maggior parte di queste condizioni, ma non tutte, si risolvono con il tempo dopo il ritorno sulla Terra. Ma per comprendere meglio questi problemi di salute, gli scienziati hanno voluto studiarli a livello molecolare, cosa che finora è stata difficile da fare.

Il team ha utilizzato cellule staminali pluripotenti indotte umane (che possono svilupparsi in diversi tipi di cellule) e le ha indotte a svilupparsi in cellule muscolari cardiache umane. Hanno poi collegato i singoli campioni, ciascuno montato tra una coppia di pilastri.

Un pilastro per ogni campione di tessuto era rigido, mentre l'altro era flessibile, consentendo al tessuto di contrarsi come un cuore pulsante. Il pilastro flessibile conteneva un magnete che trasmetteva i dati sulla contrazione del tessuto a un sensore.

L'intero sistema è chiamato “cuore su chip” ed è stato alloggiato in un piccolo aggeggio che imitava la camera di un cuore umano adulto, che Tsui ha portato con sé in Florida, dove ha dovuto continuare a prendersene cura per un mese prima del lancio. Sulla ISS, l'astronauta Jessica U. Meir si è occupata dei tessuti, cambiando settimanalmente il liquido nutritivo.

Mentre i tessuti cardiaci si contraevano sulla ISS, il team di ricerca a terra riceveva dati in tempo reale. Hanno confrontato i dati ricevuti con le misurazioni di una serie di campioni identici ancora sulla Terra. Quando il cuore su chip è tornato dalla ISS, il team ha continuato le analisi e i risultati sono stati sorprendenti.

Che cosa hanno trovato?

I tessuti cardiaci erano cresciuti fino a battere con la metà della forza dei campioni terrestri e il periodo tra i battiti era cinque volte più lungo. Il battito irregolare, noto come aritmia, può causare insufficienza cardiaca, ma le contrazioni dei tessuti sono tornate a una cadenza normale dopo il ritorno sulla Terra.

L'anno scorso, gli scienziati hanno inviato un'altra serie di campioni sulla ISS, questa volta per testare farmaci che potessero contrastare gli effetti della bassa gravità. Lo studio è in corso e, poiché l'impatto della bassa gravità sul tessuto cardiaco è simile a quello della vecchiaia, i risultati potrebbero avere implicazioni per il trattamento dei problemi cardiaci legati all'età.

Riferimenti allo studio:

Devin Mair et.al, Spaceflight-induced contractile and mitochondrial dysfunction in an automated heart-on-a-chip platform. Proceedings of the National Academy of Sciences. https://doi.org/10.1073/pnas.240464412