Tình trạng không trọng lực thay đổi hàng nghìn gien trong các tế bào tim

Nghiên cứu các tế bào tim trong môi trường không trọng lực, sẽ giúp tìm ra các cơ chế tế bào có thể bảo vệ cơ thể các phi hành gia khỏi những hậu quả khi sống lâu dài trong không gian và cải thiện sức khỏe của bệnh nhân trên Trái đất - Ảnh: Shutterstock

Các thí nghiệm với các mẻ nuôi cấy tế bào tim trên Trạm vũ trụ quốc tế (ISS) cho thấy sự sống trong không gian thay đổi hoạt động của hàng ngàn gien trong ADN. Nhưng khoảng 2 tuần sau khi trở về Trái đất, tất cả những dị thường này biến mất.

Joseph C.Wu từ Đại học Stanford, Mỹ, giải thích rằng lần đầu tiên các nhà khoa học sử dụng các tế bào gốc được lập trình lại để nghiên cứu xem các chuyến bay vũ trụ ảnh hưởng đến hoạt động của tim người như thế nào.

Hiện vẫn chưa rõ chính xác vi trọng lực ảnh hưởng đến hoạt động của cơ thể chúng ta như thế nào. Các thí nghiệm như vậy sẽ giúp chúng ta tìm ra câu trả lời, điều cực kỳ quan trọng cho các chuyến bay trong tương lai đến Sao Hỏa và Mặt Trăng.

Các nhà sinh học, các bác sĩ Nga và nước ngoài trong nhiều năm đã tìm hiểu về ảnh hưởng của cuộc sống trong không gian đến sức khỏe và hoạt động của hệ miễn dịch của người và động vật. Ví dụ, 4 năm trước họ đã tìm ra nguyên nhân gây ra vấn đề về thị lực trong không gian và cũng hiểu điều gì đã khiến các nhà du hành vũ trụ Mỹ rơi xuống và mất thăng bằng trên Mặt trăng.

Ngoài ra, gần đây, các nhà khoa học Nga và Mỹ đã phát hiện ra rằng các chuyến bay dài vào không gian làm suy yếu các cơ bắp ở lưng và làm trái tim tròn hơn. Các thí nghiệm trên động vật cũng cho thấy việc bay lên sao Hỏa có thể ảnh hưởng tiêu cực đến tâm lý và khả năng nhận thức của các phi hành gia do cách các tia vũ trụ ảnh hưởng đến các tế bào não.

Tất cả những vấn đề này có thể cản trở việc thực hiện các kế hoạch của NASA, Roskosmos và các cơ quan không gian hàng đầu khác trong việc đưa con người trở lại Mặt trăng và thám hiểm những thế giới xa xôi hơn. Do đó, phi hành đoàn ISS liên tục tiến hành các thí nghiệm, trong đó các nhà khoa học và cư dân trạm ISS quan sát mức độ không trọng lực ảnh hưởng đến cả sức khỏe của họ lẫn hoạt động sống của động vật thí nghiệm và các mẻ nuôi cấy tế bào.

Joseph C. Wu dẫn ra một thí nghiệm thuộc loại này gần đây đã kết thúc trên trạm. Trong suốt quá trình thí nghiệm này, các nhà khoa học và phi hành gia trong suốt 6 tuần đã quan sát thấy tình trạng không trọng lực ảnh hưởng đến hoạt động sống của các mẫu mô cơ tim.

Trong trường hợp này, các nhà khoa học đã tạo ra các mẫu mô cơ tim một cách nhân tạo từ các mẻ nuôi cấy tế bào gốc được lập trình lại. Trong một số điều kiện nhất định, các tế bào này có thể biến thành tế bào cơ tim và tạo thành các mô đặc biệt của tim có thể co bóp.

Sau khi các mẻ tế bào nuôi cấy này được chuyển lên trạm ISS, các phi hành gia bắt đầu thường xuyên theo dõi, định kỳ làm đông lạnh các mẫu để phân tích tiếp theo sau khi trở về Trái đất. So sánh cấu trúc của các tế bào, phản ứng của chúng với các xung điện và các kích thích hóa học khác nhau, cũng như hoạt động của các gien khác nhau, các nhà khoa học hy vọng hiểu chính xác tình trạng không trọng lực thay đổi hoạt động của tim như thế nào.

Các bác sĩ đã ghi lại nhiều thay đổi trong sự sống của các mô tim sau khi vào không gian, bao gồm sự đều đặn của các cơn co bóp, tốc độ và phản ứng của chúng với các ion canxi. Hơn nữa, tất cả những thay đổi này biến mất sau khi các mẫu đó được đưa trở về Trái đất.

Các nhà nghiên cứu cho rằng những bất thường này là do mức độ hoạt động của gần 3 nghìn gien đã thay đổi đáng kể sau khi các tế bào cơ tim xâm nhập vào không gian. Một phần đáng kể của những thay đổi này có thể giúp các tế bào tim thích nghi với sự sống không trọng lực, trong khi những phần khác có thể gây ra những tác động tiêu cực mà các nhà khoa học phát hiện ra trong quá trình quan sát động vật và phi hành đoàn trên trạm.

Các thí nghiệm này khiến các nhà khoa học ngạc nhiên trước việc các tế bào tim nhanh chóng thích ứng với môi trường mới, kể cả điều kiện không trọng lực, sẽ giúp tìm ra các cơ chế tế bào có thể bảo vệ cơ thể các phi hành gia khỏi những hậu quả khi sống lâu dài trong không gian và cải thiện sức khỏe của bệnh nhân trên Trái đất, - Joseph C. Wu kết luận.

Vũ Trung Hương