СОДЕРЖАНИЕ
Экспериментальные и общетеоретические исследования
Фомина Е.В., Романов П.В., Буракова А.А., Ганичева А.А., Сенаторова Н.А., Бахтерева В.Д., Кокуева М.А., Алферова И.В., Шушунова Т.Г., Савенко О.А., Харламов М.М., Гришин А.П., Матвеев В.П., Васин А.В., Пекарская Н.П., Поляков А.В., Ярманова Е.Н., Лемешко Е.В., Губкин С.В., Тапальский Д.В., Василевская М.В. Новый опыт отработки элементов медицинского обеспечения лунных миссий в кратковременном космическом полетеов
|
|
|
Согласно существующим сценариям межпланетных миссий, Луна рассматривается как промежуточная база на пути в дальний космос. В работе представлены результаты пилотного исследования, выполненного в ходе кратковременного космического полета.
Приобретен новый опыт использования на ранних этапах адаптации к условиям микрогравитации профилактических воздействий отрицательного давления на нижнюю часть тела (ОДНТ), соответствующим по величине подготовке к высадке на Луну. Впервые описана динамика реадаптации системы управления движениями, стратегии вертикализации и успешности решения двойной задачи с 1-х по 3-и сутки после завершения кратковременного космического полета. Получены уникальные данные о перестройках гравитационно-зависимых физиологических систем в кратковременном полете. Оценка состояния гравитационно-зависимых физиологических систем после кратковременного полета указывает на снижение функциональных резервов организма и необходимость разработки средств профилактики.
Исследование явилось одним из первых шагов в разработке новых операций медицинского контроля на этапе смены парадигмы от орбитальных полетов к освоению дальнего космоса.
Ключевые слова: космический полет, профилактика, микрогравитация, отрицательное давление на нижнюю часть тела, сердечно-сосудистая система.
Авиакосмическая и экологическая медицина. 2024. Т. 58. № 5. С. 5-14.
DOI: 10.21687/0233-528X-2024-58-5-5-14
|
|
|
Попова О.В., Русанов В.Б., Лучицкая Е.С., Орлов О.И. К вопросу о нарушении сердечного ритма в космическом полете
|
|
|
Общеизвестно, что в условиях космического полета (КП) космонавты подвержены стрессовым воздействиям. Одной из потенциальных проблем КП являются нарушения биоэлектрических характеристик проводимости в сердечной мышце, выраженные в виде аритмий.
В статье анализируются результаты исследования изменений вариабельности сердечного ритма у группы из 5 космонавтов (возраст 46 ± 4,5 года), в записях ЭКГ которых встречались аритмии предсердного и/или желудочкового происхождения. Средняя продолжительность штатной программы полета каждого космонавта составляла около 6 мес. Проведенный анализ экспериментальных данных распространенности нарушений ритма сердца может свидетельствовать об аритмогенности КП. Было показано, что число желудочковых экстрасистол в КП возрастает по сравнению с их встречаемостью до него. Встречаемость предсердных экстрасистол увеличивается к концу КП. Наибольшее количество случаев экстрасистолии было зафиксировано после работ в открытом космосе.
Планирующееся строительство Российской орбитальной (служебной) станции – РО(С)С увеличит количество выходов космонавтов в открытый космос, и это необходимо учитывать, поскольку дополнительная нагрузка на сердечно-сосудистую систему во время внекорабельной деятельности может способствовать нарушению ритма сердца.
Ключевые слова: космический полет, сердечно-сосудистая система, вариабельности сердечного ритма, электрокардиограмма.
Авиакосмическая и экологическая медицина. 2024. Т. 58. № 5. С. 15-24.
DOI: 10.21687/0233-528X-2024-58-5-15-24
|
|
|
Боровик А.С., Павлова Е.А., Жедяев Р.Ю., Рукавишников И.В., Тарасова О.С., Виноградова О.Л. Изменение фазовых соотношений колебаний артериального давления и сердечного ритма при ортостазе: влияние гравитационной разгрузки
|
|
|
Исследование амплитудных характеристик колебаний артериального давления (АД) и частоты сердечных сокращений (ЧСС) в низкочастотном (НЧ – барорефлекторные волны, ~ 0,1 Гц) и высокочастотном (ВЧ – соответствует частоте дыхания) диапазонах широко применяется для оценки состояния сердечно-сосудистой системы.
В данной работе изучали влияние «сухой» иммерсии (СИ) длительностью 7 сут (этап выраженных гемодинамических сдвигов) на фазовые характеристики колебаний АД и ЧСС в НЧ и ВЧ диапазонах при ортостатическом воздействии. Восемь молодых здоровых мужчин выполняли пассивную ортопробу: 15 мин в положении лежа, затем 15 мин при ортостазе (60°). Во время теста непрерывно регистрировали ЭКГ, АД и частоту дыхания, ритм дыхания задавался голосовыми командами с компьютера. Управление дыханием и анализ экспериментальных данных проводили с использованием специально разработанного программного обеспечения.
Показано, что у здоровых людей при ортостазе увеличивается степень синхронизации НЧ-колебаний АД и ЧСС, одновременно происходит уменьшение разности фаз (временного сдвига) ВЧ-колебаний АД и ЧСС. После пребывания в СИ описанные выше эффекты пропадают, что отражает нарушение нервной регуляции сердечного ритма. Комплексный анализ фазовых соотношений колебаний АД и ЧСС в НЧ- и ВЧ-диапазонах может быть использован для оценки изменений нервной регуляции сердца в условиях гравитационной разгрузки, в диагностике ортостатической неустойчивости при сердечно-сосудистых заболеваниях, а также при разработке подходов к профилактике развития этого состояния.
Ключевые слова: ортостатическая неустойчивость, барорефлекс, дыхательная аритмия, разность фаз, индекс фазовой синхронизации.
Авиакосмическая и экологическая медицина. 2024. Т. 58. № 5. С. 25-31.
DOI: 10.21687/0233-528X-2024-58-5-25-31
|
|
|
Астафьева С.Н., Зарипов Р.Н., Михайловская А.Н., Дьяченко А.И. Исследование вентиляционной функции легких человека методами респираторной акустики в условиях 5-суточной женской «сухой» иммерсии
|
|
|
Исследовано влияние моделируемой микрогравитации в виде «сухой» иммерсии (СИ) продолжительностью 5 сут на дыхательную систему 18 женщин.
Представлена методика регистрации и результаты анализа трахеальных дыхательных шумов (ДШ) в маневре максимальной вентиляции легких (МВЛ). Отмечена статистически значимая динамика ряда спирометрических параметров и мощности ДШ в ходе СИ. Обсуждается применение степенной регрессионной модели для описания мощности ДШ. На 3-и сутки после СИ получен высокий коэффициент корреляции мощности ДШ и МВЛ, найденные коэффициенты регрессии можно использовать для оценки величины вентиляции по мощности ДШ, т. е. при сравнении величин МВЛ и мощности ДШ у разных людей. Можно утверждать, что большая мощность соответствует большей вентиляции. Однако в ходе всей СИ состояние системы дыхания изменяется слишком сильно и отклонения мощности ДШ от регрессионной зависимости значительны. Предполагается в дальнейшем использовать ДШ как показатель процессов, происходящих в дыхательной системе человека.
Ключевые слова: респираторная акустика, трахеальные дыхательные шумы, дыхательная система, «сухая» иммерсия, вентиляция легких.
Авиакосмическая и экологическая медицина. 2024. Т. 58. № 5. С. 32-38.
DOI: 10.21687/0233-528X-2024-58-5-32-38
|
|
|
Орлов О.И., Озеров Д.С., Мухамедиева Л.Н., Лашуков П.В., Носовский А.М. Нейросетевые модели анализа биомаркеров выдыхаемого воздуха для неинвазивной оценки процессов липопероксидации в организме здорового человека
|
|
|
В статье рассматривается принципиальная возможность применения нейросетевых моделей для прогнозирования состояния оксидативного стресса (ОС) по биомаркерам перекисного окисления липидов (ПОЛ), идентифицируемых во выдыхаемом воздухе (ВВ) здорового человека.
Проведено экспериментальное моделирование ОС путем нормобарического, 2-часового дыхания 100%-ным кислородом с участием 12 испытуемых (мужчины в возрасте 24–40 лет). Испытуемые находились в антиортостатическом положении тела с углом наклона тела -6° в течение 21 сут. Пробы ВВ отбирались с применениемм маски ReCiva производства компании Owlstone и анализировались методом газовой хромато-масс-спектрометрии (ГХ-МС). Обработка полученных данных проводилась с использованием собственной нейросети, разработанной c применением высокоуровневого языка программирования Python, библиотеки TensorFlow компании Google и модуля Keras. В статье описаны основные этапы разработки нейросетевой модели.
Показано, что предподготовка и разметка данных имеют решающее значение для повышения точности алгоритма нейросети. В целом применение нейросетевых технологий для анализа биомаркеров ВВ представляет собой перспективный подход для неинвазивной оценки процессов ПОЛ в организме человека, что может существенно улучшить диагностику и прогнозирование патологических состояний, связанных с ОС.
Ключевые слова: нейросетевой анализ, выдыхаемый воздух, оксидативный стресс.
Авиакосмическая и экологическая медицина. 2024. Т. 58. № 5. С. 39-46.
DOI: 10.21687/0233-528X-2024-58-5-39-46
|
|
|
Осецкий Н.Ю., Манько О.М., Константинова Н.А., Артамонов А.А., Орлов О.И. Взаимосвязь вариаций геомагнитного поля и функционирования кардиореспираторной системы человека в условиях зимовки на антарктической станции «Восток»
|
|
|
В работе представлены результаты анализа взаимосвязи показателя геомагнитной возмущенности и параметров кардиореспираторной системы полярников 64-й Российской антарктической экспедиции.
Была определена взаимосвязь уровня геомагнитной возмущенности (K-index) и показателя сатурации крови кислородом. При оценке сатурации крови кислорода в зависимости от K-index были установлены статистически значимые различия (p = 0,022) (использовался критерий Краскела – Уоллиса). Было показано, что чем выше уровень геомагнитной возмущенности, тем выше сатурация крови кислородом.
С учетом схожести экстремальных условий среды обитания у полярников и космонавтов предложено использовать метод измерения сатурации крови кислородом у космонавтов с целью оценки влияния геомагнитных возмущений на организм космонавтов в условиях космического полета в околоземном пространстве.
Ключевые слова: геомагнитное поле, кардиореспираторная система человека, зимовка, антарктическая станция «Восток», сатурация крови кислородом.
Авиакосмическая и экологическая медицина. 2024. Т. 58. № 5. С. 47-53.
DOI: 10.21687/0233-528X-2024-58-5-47-53
|
|
|
Благинин А.А., Ву К.Х., Жильцова И.И. Оценка влияния дыхания под избыточным давлением на функциональное состояние организма вьетнамских авиационных специалистов с использованием программно-аппаратного комплекса «БАРС-ГД»
|
|
|
В статье представлены результаты психофизиологических и физиологических исследований с использованием программно-аппаратного комплекса «БАРС-ГД» для обучения дыханию и речи под избыточным давлением (ИД) в высотно-компенсирующем костюме (ВКК-15) и кислородной маске (КМ-34 и КМ-35) при участии 11 вьетнамских добровольцев в возрасте 22–23 лет.
При 1-м сеансе дыхания под ИД, уже начиная с величины 300 мм вод. ст., отмечалось статистически значимое увеличение артериального давления (АД), частоты дыхания (ЧД) и сатурации крови кислородом (SpO2). Только 4 человека достигли величины ИД = 1000 мм вод. ст. Разборчивость речи ухудшалась начиная с 500 мм вод. ст. Установлено, что требуется минимум 3 сеанса для улучшения переносимости ИД до достижения 750 мм вод. ст. и минимум 5 сеансов для тренированности дыхания и речи при ИД 1000 мм вод. ст.
Полученные результаты показали эффективность предложенной методики тренировки дыхания и речи под ИД. Данное исследование легло в основу разработки методики тренировки дыхания и речи под ИД для практического ознакомления и обучения летчиков ВВС Вьетнама.
Ключевые слова: дыхание и речь под избыточным давлением, разгерметизация кабины самолета, психофизиологическая подготовка, высотные полеты, надежность деятельности летчиков.
Авиакосмическая и экологическая медицина. 2024. Т. 58. № 5. С. 54-59.
DOI: 10.21687/0233-528X-2024-58-5-54-59
|
|
|
Карташов Д.А., Павленко В.И., Черкашина Н.И., Иванова О.А., Толочек Р.В., Шуршаков В.А. Анализ радиационных нагрузок в каюте МКС при использовании защиты из композитного материала
|
|
|
В работе представлены результаты расчета доз для условий космического эксперимента «Защитный композит» с контейнером цилиндрической формы из композитного защитного материала на основе фторопласта (толщиной 1 см, плотностью 4,05 г/см3), установленном в левой каюте Служебного модуля Международной космической станции (МКС). Результаты расчета сопоставлены с данными пассивных датчиков «ПИЛЛЕ-МКС», размещенных как внутри контейнера, так и на стенке каюты в непосредственной близости от него. Расчет проведен методом трассировки лучей для мест расположения датчиков с учетом вклада галактических космических лучей и частиц радиационных поясов Земли для условий, моделирующих отсек орбитальной станции. Параметры орбиты МКС, используемые в расчете, выбраны для периода измерений с 21 февраля по 19 сентября 2022 г., приходящегося на фазу роста цикла солнечной активности. Защитный эффект композитного материала по поглощенной дозе по данным измерений датчиками «ПИЛЛЕ-МКС» составил 1,39 ± 0,03 и обусловлен в основном уменьшением вклада радиационных поясов Земли, что соответствует результатам проведенных расчетов.
Ключевые слова: космическая станция, радиация, расчет доз, композитный материал, противорадиационная защита.
Авиакосмическая и экологическая медицина. 2024. Т. 58. № 5. С. 60-65.
DOI: 10.21687/0233-528X-2024-58-5-60-65
|
|
|
Бондаренко В.А., Митрикас В.Г. Дополнительная поглощенная доза от солнечных протонных событий на МКС
|
|
|
Рассмотрен вклад в поглощенную дозу протонов от солнечных протонных событий (СПС) за весь период пилотируемой эксплуатации Международной космической станции. Показано, что с общим уменьшением во времени солнечной активности количество СПС, мощность протонного излучения и соответственно вклад его в поглощенную дозу уменьшаются. По-видимому, следует ожидать, что в следующем цикле солнечной активности, который прогнозируется слабее текущего 25-го цикла и который придется на период эксплуатации российской орбитальной станции, дополнительный вклад в поглощенную дозу от протонов СПС не будет критическим.
Ключевые слова: Международная космическая станция, поглощенная доза, представительные точки фантома.
Авиакосмическая и экологическая медицина. 2024. Т. 58. № 5. С. 66-71.
DOI: 10.21687/0233-528X-2024-58-5-66-71
|
|
|
Якубец Д.А., Маркина Е.А., Буравкова Л.Б. Дифференциальная экспрессия генов молекул адгезии и межклеточного взаимодействия в микроэксплантах костного мозга при моделировании микрогравитации
|
|
|
Функциональная активность клеток костного мозга определяется внешними сигналами, получаемыми из локального микроокружения. Помимо растворимых факторов роста и гормонов, контакты с соседними клетками и сигналы от внеклеточного матрикса также являются важнейшими регуляторами гомеостаза костномозговой ниши. Цель работы – изучение влияния моделирования эффектов микрогравитации на транскрипционную активность генов, продукты которых определяют взаимодействие «клетка – клетка» и «клетка – матрикс», в микроэксплантах костного мозга.
В работе использовали клетки костного мозга бедренных костей мышей-самцов линии BalbC 19–20-недельного возраста. После выделения образцы костного мозга пулировали и подвергали моделированию in vitro эффектов микрогравитации в течение 14 сут. После окончания экспозиции в микроэксплантах костного мозга мышей отмечалось повышение экспрессии генов молекул клеточной адгезии, обеспечивающих взаимодействие «клетка – клетка» (Ncam1, Icam1, Vcam1), а также интегринов α-М (Itgam) и β-1 (Itgb1). При этом достоверно снижалась экспрессия генов, участвующих во взаимодействии «клетка – матрикс»: интегринов β-3 (Itgb3), β-2 (Itgb2), α-Х (Itgax), α-l (Itga1), α-5 (Itga5), рецептора CD44 (Cd44), а также молекул, входящих в состав адгезионных комплексов – α- и β-катенинов (Ctnna1, Ctnnb1).
Обнаруженные изменения характера взаимодействия клеток со своим микроокружением могут повлечь нарушения самообновления, пролиферации и дифференцировки стромальных и гемопоэтических предшественников, что в конечном итоге может вызвать нарушение гемопоэза, изменение гомеостаза костной ткани, приводящего к остеопении, наблюдаемых после длительных космических полетов.
Ключевые слова: костный мозг, микрогравитация, адгезия, экспрессия генов, стромальные предшественники костного мозга, межклеточное взаимодействие.
Авиакосмическая и экологическая медицина. 2024. Т. 58. № 5. С. 72-77.
DOI: 10.21687/0233-528X-2024-58-5-72-77
|
|
|
Харин С.А., Поддубко С.В. Особенности микробной колонизации конструкционных материалов, используемых в космической технике, при их многолетнем экспонировании в среде обитания Международной космической станции
|
|
|
В работе представлены результаты исследования динамики численности, изменения состава и оцененного по индексу Шеннона видового разнообразия культивируемого микробного сообщества конструкционных материалов различного химического состава в ходе многолетнего экспонирования их образцов в среде обитания Международной космической станции (МКС) в рамках космического эксперимента «Биориск».
Установлено, что в период наблюдения численность и видовое разнообразие микроорганизмов менялись волнообразно, проявляя общую тенденцию к снижению. Всего за время эксперимента в микробном сообществе конструкционных материалов методами культивирования на питательных средах было обнаружено 20 видов бактерий и 5 видов микроскопических грибов. Среди бактерий доминировали спорообразующие бактерии рода Bacillus, а также представители нормальной микробиоты кожных покровов и слизистых человека, виды родов Staphylococcus и Micrococcus, среди грибов – виды родов Aspergillus и Penicillium. Видовое разнообразие микробных комплексов материалов было максимальным для стеклотекстолита и минимальным для поливинилхлорида. Значение индекса Шеннона равнялось 2,99 и 1,72 соответственно. Для этих двух материалов было выявлено также наибольшее (11) и наименьшее (5) число видов культивируемых микроорганизмов.
Относительно низкая численность микроорганизмов на материалах всех типов и во все сроки экспонирования образцов может свидетельствовать о высоком уровне экологической безопасности среды обитания МКС и эффективности мероприятий, направленных на ее обеспечение.
Ключевые слова: микробное сообщество, конструкционные материалы, Международная космическая станция, искусственная среда обитания, бактерии, микроскопические грибы.
Авиакосмическая и экологическая медицина. 2024. Т. 58. № 5. С. 78-88.
DOI: 10.21687/0233-528X-2024-58-5-78-88
|
|
|
Фиалкина С.В., Осипова П.Д., Васин А.Л., Лебедев В.М., Спасский А.В., Буравков С.В., Поддубко С.В., Орлов О.И. Влияние гипомагнитного поля на характер роста и морфологию клеток бактерий рода Bacillus
|
|
|
Изучены биологические эффекты, индуцированные воздействием гипомагнитного поля (ГМП), на модели микроорганизмов рода Bacillus. Показано влияние гипомагнитных условий на характер роста бактериальной популяции и морфологическую структуру прокариотических клеток.
Культивирование бактерии B. subtilis и B. licheniformis в ГМП характеризовалось более активным ростом и формированием плотной поверхностной пленки, в отличие от равномерного помутнения питательной среды в условиях геомагнитного поля (ГеоМП). Методом сканирующей электронной микроскопии визуализировали нарушение деления и морфологические модификации бактериальных клеток, которые характеризуются изменением формы и размеров, что может быть обусловлено деструктивным преобразованием пептидогликана.
Присутствие в питательной среде субингибирующих концентраций химического аналога ультрафиолета 4-NQO приводит к синергическому эффекту в условиях ГМП как в отношении особенностей микробного роста, так и в отношении наиболее выраженных морфологических преобразований.
Ключевые слова: гипомагнитное поле, биомагнитные эффекты, характер роста бактериальной популяции, морфологические модификации, бактерии рода Bacillus, сканирующая электронная микроскопия.
Авиакосмическая и экологическая медицина. 2024. Т. 58. № 5. С. 89-99.
DOI: 10.21687/0233-528X-2024-58-5-89-99
|
|
|
Хроника и информация
Белаковский М.С. Космос, радиация, человек (к 70-летию академика Игоря Борисовича Ушакова)
Орлов О.И., Котов О.В., Белаковский М.С. С мечтой о космосе и биологии
|