研究发现，心脏组织在太空中仅一个月后就显示出衰老迹象

几年前，生物医学科学家徐俊杰带着独特的行李飞往佛罗里达州。他携带着比手机还小的紧凑腔室，里面有 48 位人类心脏组织。

徐将样本带到了美国宇航局的肯尼迪航天中心，并于 2020 年 3 月被装载到 SpaceX 飞船上，并被送往国际空间站一个月。目标是什么？研究低重力条件对人体心脏的影响，为长期太空旅行做准备。

在太空中仅 30 天后，心脏组织样本不仅变弱，而且还表现出不规则的跳动模式和标志性的衰老症状。研究结果发表在杂志上美国国家科学院院刊周二。

研究人员在论文中写道：“根据目前前往火星及更远地区的载人任务计划，更好地了解、预防和抵消长时间太空飞行对身体有害影响的需求变得越来越重要。

科学家们已经知道，低重力和零重力条件在一段时间内会对人体产生不利影响。肌肉萎缩,骨质流失减少心脏功能和心律不齐只是可能影响长时间在太空中度过的宇航员的一些症状。

这些条件中的大多数（但不是全部）是随着时间的推移而解决返回地球后，这对 NASA 宇航员苏尼塔·威廉姆斯 （Sunita Williams） 和布奇·威尔莫尔 （Butch Wilmore） 来说是个好消息，他们目前必须在国际空间站上多花八个月因为他们的航天器的技术问题。

但为了更深入地了解这些健康问题，科学家们希望在分子水平上研究它们——这在过去很难实现。

“不可能在人类宇航员身上进行不同的分子和功能研究，”金德浩生物医学工程师和该研究的合著者告诉自然新闻' 杰玛·康罗伊。

相反，Kim、Tsui 和他们团队的其他成员使用了人类诱导的多能干细胞——这些干细胞可以发育成不同类型的细胞——并诱使它们变成人类心肌细胞，根据陈述来自约翰霍普金斯大学。然后，他们将单个样本串在一起，每个样本都安装在一对柱子之间。每个组织样本的一个柱子是刚性的，而另一个柱子是灵活的，这允许组织收缩就像一颗跳动的心脏。柔性柱包含一个磁铁，可将组织收缩数据传递给传感器。

整个系统称为心脏芯片，它被安置在一个小型装置中，旨在模仿成人的心脏腔室——Tsui 带着这个心室去佛罗里达州，他必须在发射前继续照顾它一个月。在国际空间站，宇航员杰西卡·梅尔照顾组织，包括每周更换它们的液体营养物质。

Kim 在声明中说：“干细胞和组织工程、生物传感器和生物电子学以及微纳加工领域的大量尖端技术被用于确保这些组织在太空中的生存能力。

随着国际空间站上的心脏组织收缩，250 英里以下的研究团队收到了大量实时数据。他们将输入的数字与地球上一组相同样本的测量值进行了比较。当心脏芯片从国际空间站返回时，该团队继续他们的分析，结果令人震惊。

心脏组织的跳动强度是地球上样本的一半，跳动之间的时间延长了五倍。心跳不规则，称为心律失常，可导致心力衰竭，但组织收缩在返回地球后恢复正常节奏。在分子水平上，肌节（有助于收缩的蛋白质）在太空暴露后更短且无序，负责能量产生的细胞线粒体已经变形。

去年，科学家们向国际空间站发送了另一组样本，这次是为了测试可能抵消低重力影响的药物。这项研究正在进行中，由于低重力对心脏组织的影响与年龄增长相似，因此结果也可能对治疗与年龄相关的心脏问题产生影响。

通过未来的组织芯片实验，研究人员可以研究其他器官对太空飞行的反应。吴磊一位未参与这项研究的斯坦福大学心脏病专家告诉自然新闻.“该平台能够在微重力环境中运行，同时保持组织活力是一个主要优势，”他补充道。