Добавить новость
smi24.net
News in English
Март
2024

Station Science 101: Cardiovascular Research on Station

0

6 min read

Preparations for Next Moonwalk Simulations Underway (and Underwater)

Everyday physical activities keep the cardiovascular system healthy. The human cardiovascular system, which includes the heart and blood vessels, has evolved to operate in Earth’s gravity. When astronauts travel to space, their bodies begin to adjust to the microgravity of their spacecraft. Blood and other bodily fluids previously pulled downward by gravity now move toward the head, so the cardiovascular system doesn’t have to work as hard to maintain blood flow to the brain. This adaptation to weightlessness can result in reduced blood volume and reduced function of the heart and blood vessels. 

When astronauts return to Earth, gravity once again pulls their body fluids downward. The cardiovascular system is now challenged to regulate blood pressure, causing some astronauts to feel weak, dizzy, or faint when they stand immediately upon arrival on Earth. These symptoms can last for a few days until they get used to spending time back in Earth’s gravity.

What we learn while aboard the space station has important applications on Earth. Many of the changes seen in space resemble those caused by aging on Earth. As we age, particularly if we don’t remain physically active, the efficiency of the heart and blood vessels to maintain blood pressure while standing may decrease and some people may develop heart disease. Because spending time in space affects the heart and circulatory system, research on the space station looks at these effects in both the short and long term. Research aims to develop and test countermeasures to cardiovascular adaptations to spaceflight to benefit both astronauts and people on the ground.

Below are some examples of studies performed on the station involving cardiovascular research.

NASA astronaut Jessica Meir conducts EHT-2 in the Life Sciences Glovebox aboard the space station.
NASA

Monitor Fluids Shifting

Using 3D ultrasound technology, Vascular Echo, an investigation from CSA (Canadian Space Agency), examined changes in blood vessels and the hearts of crew members in space and followed their recovery upon return to Earth. 3D images of blood vessels using ultrasounds show more detail than 2D images, just like how a model car is a better representation than a flat picture of that car. Astronauts used a motorized ultrasound probe to scan crucial body parts. Meanwhile on the ground, scientists could adjust the angle of the ultrasound beam emitted by the probe to collect the best image possible. Using this technology allowed crews to collect high-quality scans even though they’re not necessarily expert sonographers.1

An investigation called Fluid Shifts demonstrated how much fluid—including water and blood—moves from the lower body to the upper body in space. The study also evaluated the impact these shifts have on the structure and function of the eyes and brain. Results showed that several measurements of body fluids shifting towards the upper body were elevated during spaceflight but were reduced to preflight levels when using methods to reverse these fluid shifts.2

Canadian Space Agency (CSA) astronaut David Saint-Jacques performs an ultrasound for Vascular Echo which study the effects of weightlessness on astronauts’ blood vessels and hearts.
Canadian Space Agency/NASA

Culturing Stem Cells

An investigation completed in 2018, Cardiac Myocytes examined how stem cells differentiate into specialized heart cells (cardiac myocytes). The experiment evaluated cell maturation in microgravity and tested the ability of the cells to repair damaged heart tissues. This study advances the development of possible regenerative therapies for both astronauts and patients on Earth.

Subsequent experiments took advantage of microgravity’s effects on cell behavior and growth to create tools for further research, model disease, and test potential treatments for heart damage. MVP Cell-03 examined whether microgravity increased production of heart cells from human-induced pluripotent stem cells (hiPSCs). Pluripotent cells have started to differentiate, making them more specialized than stem cells, but they retain the ability to develop into multiple types of cells. Any observed increase in production of heart cells could make it possible to use cultured cells to help treat spaceflight-induced cardiac abnormalities and create personalized therapies to replenish heart cells damaged or lost due to disease on Earth. Project EAGLE, a related experiment, grows 3D cultures of heart cells in microgravity and could provide a heart tissue model that mimics heart disease and assesses potential drug therapies.

Beating cardiac spheres produced from cells cultured on the space station for the MVP Cell-03 investigation.
Emory University School of Medicine

Tiny Organ-like Devices

Many studies aboard the space station use tissue chips, small devices that mimic functions of human organs. These tools include 3D cultures of specific cell types, tissues engineered to reproduce specific cellular characteristics, as well as 3D structures made from many different cell types in a particular organ such as the heart. These stand-ins for actual hearts enable new types of research and drug testing.

Engineered Heart Tissues (EHT) used 3D tissues derived from hiPSCs to study cardiac function in microgravity. A magnet-based sensor underneath the culture chamber allowed real-time, non-destructive analysis of the functional performance and maturation of the tissues in space. Engineered Heart Tissues-2 builds on its predecessor using 3D cultures of cardiac muscle tissue to test therapies that may prevent these changes.

Cardinal Heart, a study using engineered heart tissues to understand effects of change in gravitational force on cardiovascular cells, confirmed that microgravity exposure causes significant changes in heart cell function and gene expression that could lead to damage.3 Cardinal Heart 2.0 took this research to the next level. It used a beating heart organoid containing different kinds of stem-cell-derived cardiac cells to test whether certain drugs can reduce or prevent microgravity-induced changes. Using tissue chips to test new drugs could help reduce the need for the animal studies required before clinical trials in humans, potentially shortening the time between the discovery of a drug candidate and its clinical use.

This biocell contains beating cardiac spheroids derived from iPSCs.
Stanford Cardiovascular Institute.

Andrea Lloyd
International Space Station Research Communications Team
Johnson Space Center

Resources for Additional Learning

Search this database of scientific experiments to learn more about those mentioned above.

Citations

  1. Patterson C, Greaves DK, Robertson AD, Hughson RL, Arbeille P. Motorized 3D ultrasound and jugular vein dimension measurement on the International Space Station. Aerospace Medicine and Human Performance. 2023 June 1; 94(6): 466-469. DOI: 10.3357/AMHP.6219.2023.PMID: 37194183
  2. Arbeille P, Zuj KA, Macias BR, Ebert DJ, Laurie SS, Sargsyan AE, Martin DS, Lee SM, Dulchavsky SA, Stenger MB, Hargens AR. Lower body negative pressure reduces jugular and portal vein volumes, and counteracts the cerebral vein velocity elevation during long-duration spaceflight. Journal of Applied Physiology. 2021 September; 131(3): 1080-1087. DOI: 10.1152/japplphysiol.00231.2021.PMID: 34323592.
  3. Wnorowski, A., Sharma, A., Chen, H., Wu, H., Shao, N.-Y., Sayed, N., Liu, C., Countryman, S., Stodieck, L. S., Rubins, K. H., Wu, S. M., Lee, P. H. U., & Wu, J. C. (2019). Effects of spaceflight on human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocyte structure and function. Stem Cell Reports, 13(6), 960–969. https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2019.10.006







"Ушёл из жизни Николай Николаевич Мельничук

Музыкант Алексей Фомин рассказал о его друзьях

Неочевидные услуги в поезде

В каких случаях стоит вызывать врача‑терапевта на дом?


Jovic set for new opportunity after leaving Milan as free agent

Not even a 0% mortgage rate would make buying a house affordable in these 6 U.S. cities

£39m United star shouldn't be starting vs Arsenal, was gifting possession to Everton

Ricky Hatton Names The Best British Fighter Of All Time And It’s Not Lennox Lewis


В наличии у дилеров появился новый кроссовер Москвич

Под Орлом в перевернувшейся иномарке пострадала маленькая девочка

Закрыть шлюзы: Port уйдёт в карантинную VLAN

Михайло-Архангельский монастырь в Великом Устюге


Обзор на мобильную версию A Game About Digging A Hole

Black Hole io 1.5.1

Раскрой потенциал Мистера Террифика из DC Worlds Collide с этим гайдом

Android-игроки раскритиковали сурвайвл-хоррор Jericho: Survival



«Турбозавры» на фестивале «Динозавры на каникулах» в ЦДМ на Лубянке

Комитет Госдумы предложил создать рейтинг предприятий по их молодежной политике

В Москве прошла премия «Триумф Года»

Концерты органной музыки в Москве: волшебство звуков в галерее Ильи Глазунова


Полный вперед: эти 2 знака будут порхать в вышине в первой половине августа — звезды построили для них лестницу в небо, к карьере и любви

Карпин о «Динамо»: «У нас нехватка кадров, так скажем. Говорить про “довольны”, “недовольны” — мне надо командой заниматься. А трансферная кампания — прерогатива клуба. Кто&nbs

«Турбозавры» на фестивале «Динозавры на каникулах» в ЦДМ на Лубянке

Уиткофф летит в Москву. Источники раскрыли цель визита


Синоптики шокированы: сентябрь станет самым странным в XXI веке — срочно узнайте новый прогноз

При поддержке «Единой России» стартовала национальная премия «Человек труда»

Дирижер Дядюра встречает юбилей на минорной ноте

Внезапная смерть: коллеги сказали о попавшем под поезд комментаторе Гришине


Свентек высказалась о поражении от Таусон на турнире в Монреале

Результата по-прежнему нет: Медведев оступился в Торонто и рискует в ближайшее время покинуть топ-20 рейтинга ATP

Осака: Мечтаю о еще одной победе на турнире «Большого шлема»

Российский теннисист Андрей Рублёв вслед за Кареном Хачановым вышел в четвертьфинал турнира в Торонто


Мессенджер Max будут обязательно устанавливать на новые смартфоны с сентября

Синоптик Тишковец: в Москве 7 августа ожидается до +27°C и сухая погода

Переезд из Канады в Москву: почему Россия оказалась совершенно другой планетой

Дирижер Дядюра встречает юбилей на минорной ноте


Музыкальные новости

Баста и Елена Вакуленко-Пинская отдыхают в Ницце

Названа причина смерти рок-музыканта Оззи Осборна

«Гнусное явление»: посол РФ в Италии высказался об отмене концерта Гергиева

Митяев на пляже, Бутман на разогреве у «Иванушек»: в Альметьевске завершился «Каракуз»


Дептранс Москвы рекомендовал использовать метро из-за ограничения движения

Концерты органной музыки в Москве: волшебство звуков в галерее Ильи Глазунова

Комитет Госдумы предложил создать рейтинг предприятий по их молодежной политике

В Москве прошла премия «Триумф Года»


Путин заявил о высокой популярности скоростных железных дорог среди россиян

Пэн Пай: как встреча с Путиным в 2000 году изменила мою судьбу

Путин анонсировал скоростную трассу Москва-Петербург к 2028 году

Вывод песни для продвижения в Импульсе Яндекс Музыка.


Нейросеть наводят на большую дорогу // Москва расширяет контроль за дорожными авариями, животными и мусором на проезжей части

Дептранс Москвы рекомендовал использовать метро из-за ограничения движения

Два автобуса столкнулись на северо-востоке Москвы, движение перекрыто

Автобус попал в ДТП на трассе М-4 под Тулой: что рассказали пассажиры


Сфотографировавшийся с Путиным мальчик из Китая обратился к нему спустя 25 лет

Путин поручил Шувалову реализовать планы по технологическому развитию России

Путин urging VEB.RF to focus on technological leadership objectives

Великое переселение офисов: Путин прогоняет чиновников из Москвы в регионы



В Москве задержали четверых сторонников ФБК за пожертвования организации


Как проверить качество получаемой медицинской помощи по ОМС...

К доктору – без страха: сеть клиник «Будь Здоров» представила VR-решения для детского здоровья

«Опухолевый клан»: почему Кейт Миддлтон резко похудела до 41 килограмма

Врач Харлов: отравление креветками может привести к летальному исходу


«Хоть в платье, хоть в парике»: слухи о побеге Зеленского распространяются в Киеве

Зеленский добивается визита Эрдогана в Киев


Электричка зацепила комментатора Гришина и протащила несколько метров

Кубок Посла Китая по Вэйци прошёл в Москве

Палиенко покинул клуб «Урарту» из Армении

Худайбердиева указала, что день смерти Гришина стал самым мрачным за последние годы


Лукашенко предупреждает: не стоит соревноваться с крупными государствами


Сергей Собянин: реставрация Большого Каменного моста завершена за 14 месяцев

Собянин открыл первый флагманский МФЦ для регистрации самоходной техники

Собянин: Благодаря реконструкции Большой Каменный мост прослужит еще долгие годы

Мэр Москвы рассказал о новой жизни Большого Каменного моста


Мессенджер Max будут обязательно устанавливать на новые смартфоны с сентября

Около 850 тысяч тонн вторсырья собрано в Москве за полгода

Зачем нужна программная нормализация воды после очистки — объясняет Алексей Горшков

В Подмосковье объявили «оранжевый» уровень опасности из-за угрозы наводнения


Общественник Бондарь: некоторые россияне могут получить субсидию на оплату ЖКУ

Зашёл в афганский супермаркет в Кабуле: челюсть отвисла от их цен

В Минусинске ко Дню помидора откроют новую гостиницу «Михайловская»

Внезапная смерть: коллеги сказали о попавшем под поезд комментаторе Гришине


Алтайский край оказался одним из антилидеров по качеству автодорог

Вильфанд предупредил об аномальной жаре в девяти регионах

В Архангельской области ищут работу москвичи и петербуржцы

Амурская область оказалась в числе аутсайдеров по качеству дорог


Провокация Британии против РФ и рекорд цен на бензин – главное за день

Компания «Гранд Сервис Экспресс» информирует об изменениях в курсировании некоторых поездов «Таврия» с осени 2025 года

Поезда в Крым меняют маршруты и график

До 100 метеоров в час: когда наблюдать пик звездопада Персеиды над Крымом


При поддержке «Единой России» стартовала национальная премия «Человек труда»

В Москве задержали четверых сторонников ФБК за пожертвования организации

Ночная Москва. Вид с Арбата

Больше половины дорог в регионе не соответствуют нормативам














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *