لسنوات عديدة، قامت وكالة الفضاء الأميركية "ناسا" ووكالات الفضاء الأخرى، بالبحث في تأثيرات الجاذبية الصغرى على البشر والحيوانات والنباتات على متن محطة الفضاء الدولية.
وأظهرت الأبحاث حتى الآن، أن وجود المرء في الفضاء لفترات طويلة يؤدي إلى ضمور العضلات، وفقدان كثافة العظام وتغيرات في الرؤية، ومشاكل نفسية.
ووفقًا لتجربة حديثة أجراها باحثون في جامعة جونز هوبكنز، وبدعم من مركز جونسون الفضائي التابع لناسا، يبدو أن أنسجة القلب "لا تعمل بشكل جيد في الفضاء" أيضًا.
وبحسب موقع "سينس أليرت"، أُجريت تجربة ضمّت 48 عينة من أنسجة القلب البشرية المُعدلة بيولوجيًا، وتم إرسالها إلى محطة الفضاء الدولية لمدة 30 يومًا.
قاد الدراسة ديوك هو كيم وزملاؤه من قسم الهندسة الطبية الحيوية في جامعة جونز هوبكنز ومركز الأنظمة الفيزيولوجية الدقيقة. وانضم إليهم باحثون في علوم هندسة الطيران والفضاء بجامعات أميركية ومركز جونسون للفضاء التابع لناسا.
تأثير الجاذبية الصغرى على القلب
وأفاد العلماء في ورقتهم البحثية، بأن التجربة توضح أن التعرض للجاذبية الصغرى يضعف أنسجة القلب ويضعف قدرته على الحفاظ على النبضات الإيقاعية.
وتشير هذه النتائج إلى الحاجة لاتخاذ تدابير إضافية لضمان قدرة البشر على الحفاظ على صحة القلب والأوعية الدموية في الفضاء.
وكانت أبحاث سابقة قد أظهرت أن رواد الفضاء العائدين إلى الأرض من محطة الفضاء الدولية يعانون من عدد لا يحصى من الآثار الصحية المتوافقة مع بعض الحالات المرتبطة بالعمر، بما في ذلك انخفاض وظيفة عضلة القلب وعدم انتظام ضرباته.
ومع ذلك، لم يتناول أي من هذه الأبحاث ما يحدث على المستوى الخلوي والجزيئي.
لمعرفة المزيد عن هذه التأثيرات وكيفية التخفيف منها، أرسل كيم وزملاؤه منصة آلية "قلب على شريحة" إلى محطة الفضاء الدولية للدراسة.
قلب من الخلايا الجذعية
وبحسب "سينس أليرت"، اعتمد الباحثون على الخلايا الجذعية متعددة القدرات لإنتاج الخلايا العضلية القلبية. ووُضعت هذه الأنسجة في شريحة مُصممة بالهندسة الحيوية لتقليد بيئة قلب الإنسان البالغ.
وقامت الرقائق بعد ذلك بجمع بيانات عن كيفية انقباض الأنسجة بشكل إيقاعي، وتقليد كيفية نبضات القلب. وأُرسلت مجموعة من الرقائق الحيوية على متن مهمة لسبيس إكس إلى محطة الفضاء الدولية في مارس/ آذار 2020، بينما تم الاحتفاظ بمجموعة أخرى على الأرض كمجموعة تحكم.
وبمجرد وصولها إلى محطة الفضاء الدولية، جرى تغيير العناصر الغذائية السائلة المحيطة بالأنسجة مرة واحدة كل أسبوع، مع الحفاظ على عينات الأنسجة على فترات زمنية محددة، حتى يمكن إجراء قراءات الجينات وتحليلات التصوير عند عودتها إلى الأرض.
عدم انتظام ضربات القلب
وفي الوقت نفسه، أرسلت التجربة بيانات في الوقت الفعلي إلى الأرض كل 30 دقيقة (لمدة 10 ثوانٍ في كل مرة) عن تقلصات عينات الأنسجة وأنماط النبض غير المنتظمة. وعندما عادت الأنسجة إلى الأرض استمر جمع البيانات من العينات لرصد أي تغيير في قدرتها على الانقباض.
وتبيّن أنه بالإضافة إلى فقدان قوتها، أصيبت الأنسجة العضلية بعدم انتظام ضربات القلب، بما يتوافق مع أمراض القلب المرتبطة بالعمر. والأكثر من ذلك، أصبحت الميتوكوندريا الموجودة في عينات الأنسجة أكبر وأكثر استدارة وفقدت الطيات المميزة، التي تساعدها على إنتاج الطاقة واستخدامها.
كما أظهرت قراءات الجينات في الأنسجة زيادة في إنتاج الجينات المرتبطة بالالتهاب وعدم توازن الجذور الحرة ومضادات الأكسدة (الإجهاد التأكسدي).
ولا يتوافق ذلك مع أمراض القلب المرتبطة بالعمر فحسب، لكنه يظهر أيضًا بشكل ثابت في فحوصات رواد الفضاء بعد عودتهم إلى الأرض. ويقول الفريق إن هذه النتائج توسّع معرفتنا العلمية بالتأثيرات المحتملة للجاذبية الصغرى على صحة الإنسان في الفضاء، ويمكن أن تقدم أيضًا دراسة بشأن شيخوخة عضلة القلب والعلاجات على الأرض.
وفي عام 2023، تابع مختبر كيم هذه التجربة بإرسال دفعة ثانية من عينات الأنسجة إلى محطة الفضاء الدولية لاختبار الأدوية، التي يمكن أن تساعد في حماية عضلات القلب من تأثيرات الجاذبية الصغرى ومساعدة الأشخاص في الحفاظ على وظائف القلب مع تقدمهم في السن.
