Vivir en el espacio exterior: cuáles son los cambios similares al envejecimiento que puede experimentar el cuerpo

El sistema cardiovascular, que incluye el corazón y los vasos sanguíneos, ha evolucionado y funciona en la gravedad terrestre aunque la persona esté sentada, parada o en movimiento. Pero cuando los astronautas inician sus viajes espaciales, se producen cambios.

Un estudio de investigadores de la Universidad Johns Hopkins de los Estados Unidos logró detallar cuáles son las rápidas modificaciones moleculares y genéticas que se producen en el corazón en el espacio. Son similares a las que ocurren cuando el organismo envejece. Publicaron el estudio en la revista PNAS, de la Academia Nacional de Ciencias de ese país.

Los investigadores descubrieron que tan solo en el transcurso de un mes en el espacio, el tejido cardíaco humano manipulado se debilitó. Sus patrones de latido se volvieron irregulares y sufrió cambios moleculares y genéticos que imitaron el efecto del envejecimiento.

Los resultados se publicaron en un momento candente. De acuerdo con el doctor Joseph Wu, cardiólogo de la Universidad de Stanford, en California, —que no participó en la investigación— el estudio permite identificar las vías moleculares que subyacen a los efectos perjudiciales de los vuelos espaciales en el corazón.

A partir de los resultados del trabajo publicado en PNAS podrían considerarse que los astronautas de la NASA Sunita Williams y Butch Wilmore —que llevan meses atrapados en la ISS debido a problemas técnicos con la nave Starliner de Boeing— probablemente estén experimentando un estrés cardiovascular que se resolverá cuando regresen a la Tierra, sostuvo el doctor Wu.

Los problemas de la nave impidieron el regreso a la Tierra de los astronautas después de lo que debería haber sido una misión de ocho días. La NASA ya decidió cómo volverán.

En microgravedad, según la agencia espacial estadounidense NASA el corazón cambia su forma de ovalado (como un globo lleno de agua) a una bola redonda (un globo lleno de aire). El espacio provoca la atrofia de los músculos que en la Tierra trabajan para contraer los vasos sanguíneos, por lo que no pueden controlar el flujo sanguíneo tan bien.

Hasta ahora no se habían podido desentrañar los efectos en el corazón de los vuelos espaciales de larga duración —que duran meses— ni los cambios moleculares que los sustentan, comentó Deok-Ho Kim, coautor del estudio e ingeniero biomédico de la Universidad Johns Hopkins de Baltimore, Maryland, Estados Unidos.

La razón de la dificultad estaba en que “no es posible realizar los distintos estudios moleculares y funcionales en astronautas humanos”, según dijo el investigador a la revista Nature.

Para superar este reto, Kim y sus colegas enviaron tejido cardíaco manipulado a la Estación Espacial Internacional (ISS) durante 30 días. Para diseñar ese tejido, los investigadores obligaron a células madre pluripotentes inducidas humanas a convertirse en células musculares cardíacas humanas.

Luego, el equipo ensartó conjuntos de seis muestras de tejido. Así formaron un sistema que llamaron “corazón en un chip”, y fue alojado en una cámara del tamaño de la mitad de un teléfono móvil.

Cuando el corazón en un chip estuvo a bordo de la estación ISS, Kim y sus colegas utilizaron sensores para controlar en tiempo real la fuerza de contracción y los latidos de los tejidos. Como control del experimento, compararon con otro conjunto de muestras de tejido que quedaron en la Tierra.

Tras 12 días, la fuerza de contracción de los tejidos se había reducido casi a la mitad, mientras que la de sus homólogos terrestres se había mantenido relativamente estable. Este debilitamiento seguía siendo evidente incluso después de nueve días de recuperación en la Tierra.

En el espacio, los latidos de los tejidos también se volvieron más irregulares con el tiempo, y el período entre cada latido aumentó más de cinco veces en el día 19. Pero esta irregularidad desapareció después de que las muestras se recuperaran, cuando volvieron a la Tierra.

Tras recuperar los tejidos del espacio, los investigadores utilizaron microscopía electrónica de transmisión para observar los sarcómeros de las muestras, que son cadenas de proteínas responsables de las contracciones musculares.

Tras un mes en órbita, esos haces de proteínas se habían vuelto más cortos y desordenados que los de los tejidos que habían permanecido en tierra. Las mitocondrias —la maquinaria que produce energía en el interior de las células— también se habían hinchado y fragmentado.

Kim y sus colegas tienen previsto enviar otros tejidos cardíacos y orgánicos al espacio durante un período más largo para investigar más a fondo los efectos de los vuelos espaciales. También esperan evaluar fármacos que puedan contrarrestar algunos de los efectos de la microgravedad en el corazón.