Stanford Üniversitesi’nden kardiyolog Joseph Wu, bu çalışmanın, uzay uçuşlarının insan kalbi üzerindeki zararlı etkilerinin ardındaki moleküler yolları belirlemede önemli bir araç sunduğunu belirtiyor.
Uzayın insan kalbini ele alan bu deney doğru kabul edilen birçok gerçeği değiştirebilir.
Mikro yerçekiminin etkileri
Kalp dokusu deneyi
Kim ve ekibi, bu zorluğun üstesinden gelmek için tasarlanmış kalp dokusunu 30 gün boyunca Uluslararası Uzay İstasyonu’na (ISS) gönderdiler. Araştırmacılar, doku tasarımı için insan kaynaklı pluripotent kök hücrelerini insan kalp kası hücrelerine dönüştürdüler.
Bu hücreler, herhangi bir hücre tipine dönüşme yeteneğine sahip olup, boş bir tuval gibi davranırlar. Ekip, altı doku örneği setini direk çiftleri arasında dizdi. Her çiftteki bir direk esnekti ve örneklerin atan bir kalp gibi kasılmasını sağlıyordu. Bu sistem, kalp-çip olarak adlandırıldı ve bir cep telefonunun yaklaşık yarısı büyüklüğündeki bir bölmede yer aldı.
ISS’de gerçekleştirilen gözlemler
ISS’ye ulaştığında, Kim ve ekibi dokuların kasılma ve atış düzenlerinin gücünü gerçek zamanlı olarak izlemek için sensörler kullandı. Karşılaştırma amacıyla, Dünya’da kalan bir doku örneği seti de izlendi. ISS’de 12 gün geçtikten sonra, uzaydaki dokuların kasılma gücü neredeyse yarı yarıya azalırken, Dünya’daki benzerlerinin kasılma gücü nispeten sabit kaldı.
Bu zayıflama, Dünya’ya döndükten dokuz gün sonra bile hala belirgindi. Uzayda, dokuların atımları da zamanla daha düzensiz hale geldi ve her atım arasındaki süre 19. günde beş kattan fazla arttı. Ancak bu düzensizlik, örnekler Dünya’ya geri döndükten sonra ortadan kalktı.
Wu, bu durumun, Boeing’in Starliner uzay aracıyla ilgili teknik sorunlar nedeniyle aylardır ISS’de mahsur kalan NASA astronotları Sunita Williams ve Butch Wilmore’un Dünya’ya döndükten sonra düzelecek olan kardiyovasküler stres yaşadıklarını gösterdiğini belirtiyor.
Doku analizleri
Uzaydan döndükten sonra Kim ve ekibi, dokuların sarkomerlerine – kas kasılmalarından sorumlu protein zincirlerine – transmisyon elektron mikroskobu kullanarak baktılar. Bir ay boyunca yörüngede kalan dokularda, bu protein demetlerinin yerde kalan dokulara kıyasla daha kısa ve daha düzensiz hale geldiği görüldü. Ayrıca, hücrelerin içindeki enerji üreten yapılar olan mitokondriler de şişmiş ve parçalanmıştı.
Araştırmacılar, doku örneklerinin RNA’sını dizilediklerinde, ISS’de seyahat eden dokularda iltihaplanma ve kalp rahatsızlıklarıyla ilişkili genlerin ve sinyal yollarının ifadesinde artış tespit ettiler. Bunun yanında, normal kalp kasılması ve mitokondriyal işlev için gerekli proteinleri üreten genlerin ifadesinde azalma gözlemlediler.
Gelecek araştırmalar
Wu, kalp-çip yaklaşımının yenilikçi olmasına rağmen, atardamarlardaki basınç gibi insan kalbinde meydana gelebilecek diğer önemli kardiyovasküler değişiklikleri yakalayamadığını belirtti. Ancak, benzer bir kurulumun diğer organların mikro yerçekimi ve sert radyasyon seviyeleri altında nasıl davrandığını incelemek için yararlı olabileceğini de söyledi. “Platformun, doku canlılığını korurken mikro yerçekimi ortamında işlev görebilme yeteneği büyük bir avantaj” dedi.
Kim ve meslektaşları, uzay uçuşunun etkilerini daha derinlemesine araştırmak amacıyla, diğer kalp ve organ dokularını daha uzun süre uzaya göndermeyi planlıyor. Bununla birlikte, mikro yerçekiminin kalp üzerindeki bazı etkilerini hafifletebilecek ilaçları test etmeyi de umut ediyorlar.
