МЕХАНИЗМЫ ВЕГЕТАТИВНОГО БАЛАНСА В СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЕ ЧЕЛОВЕКА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЦЕНТРИФУГИ КОРОТКОГО РАДИУСА КАК ПРОФИЛАКТИЧЕСКОГО СРЕДСТВА НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ЭФФЕКТОВ МИКРОГРАВИТАЦИИ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В данной статье представлены результаты исследования механизмов вегетативного баланса в сердечно-сосудистой системе человека при использовании центрифуги короткого радиуса (ЦКР) в качестве профилактического средства неблагоприятных эффектов микрогравитации. Эффекты микрогравитации моделировались в 21-суточном эксперименте с антиортостатической гипокинезией (АНОГ). Угол наклона тела составлял −6˚. Начиная с 8-х суток испытуемые подвергались интервальным вращениям на ЦКР (перегрузки +1.27 и +1.5 Gz). Анализ вариабельности сердечного ритма и дисперсионного картирования электрокардиограммы позволил оценить динамику вегетативной регуляции и связанных с ней электрофизиологических процессов в миокарде. Полученные результаты показали, что применение ЦКР способствовало стабилизации вегетативного баланса. Снижение парасимпатической активности (pNN50) к 18-м суткам эксперимента сопровождалось сохранением общей вариабельности (SDNN) и нормализацией симпато-вагального соотношения (LF/HF). Индексы электрической нестабильности миокарда и T-микроальтернации оставались в пределах, зарегистрированных до воздействия АНОГ, и к 18-м суткам даже снижались, в отличие от АНОГ без использования ЦКР. Это свидетельствует о более оптимальном поддержании вегетативного баланса и снижении риска нарушений ритма сердца при использовании профилактических сессий вращения на ЦКР. Доминирование низкочастотных компонентов спектра в ритме сердца (VLF) в большей части эксперимента свидетельствовало об активации нейрогуморальных механизмов регуляции. Полученные данные подтверждают эффективность ЦКР как средства профилактики гипогравитационных нарушений. Результаты подчеркивают важность интеграции ЦКР в систему профилактики для обеспечения безопасности экипажей в длительных космических миссиях.

Об авторах

О. В Попова

ФГБУН ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН

Email: popovaov@imbp.ru
ORCID iD: 0009-0002-3749-588X
младший научный сотрудник

М. В Федчук

ФГБУН ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН

Email: fedchmaria@imbp.ru
ORCID iD: 0009-0006-1627-2379
младший научный сотрудник

Ю. Д Яхья

ФГБУН ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН

Email: josef.imbp@gmail.com
ORCID iD: 0009-0008-7466-1617
младший научный сотрудник

В. Б Русанов

ФГБУН ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН

Email: rusvb@imbp.ru
ORCID iD: 0000-0001-6658-8079
доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией

Список литературы

  1. Котовская А.Р., Фомина Г.А. Особенности адаптации и дезадаптации сердечно-сосудистой системы человека в условиях космического полета // Физиология человека. 2010. Т. 36. № 2. С. 78.
  2. Фомина Е.В., Сенаторова Н.А., Бахтерева В.Д. и др. Роль быстрого бега в предотвращении негативных влияний пребывания человека в невесомости // Медицина экстремальных ситуаций. 2023. № 4. С. 98.
  3. Doam C.R., Orlov O., Kussmaul A. et al. Challenges in providing medical support on an International human expedition to Mars: An overview // Acta Astronautica. 2025. V. 235. P. 691.
  4. Mulavara A.P., Peters B.T., Miller C.A. et al. Physiological and functional alterations after spaceflight and bed rest // Med. Sci. Sports Exerc. 2018. V. 50. № 9. P. 1961.
  5. Фомина Г.А., Сальников А.В., Колотева М.И. Изучение сердечно-сосудистой системы человека с помощью ультразвуковых методов в космических полетах: основные результаты и перспективы исследований // Авиакосм. и эколог. мед. 2023. Т. 57. № 5. С. 85.
  6. Mair D.B., Tsui J.H., Higashi T. et al. Spaceflight-induced contractile and mitochondrial dysfunction in an automated heart-on-a-chip platform // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2024. V. 121. № 40. P. e2404644121.
  7. Möstl S., Orter S., Hoffmann F. et al. Limited effect of 60-days strict head down tilt bed rest on vascular aging // Front. Physiol. 2021. V. 12. P. 685473.
  8. Hoffmann F., Rabineau J., Mehrkens D. et al. Cardiac adaptations to 60 day head-down-tilt bed rest deconditioning. Findings from the AGBRESA study // ESC Heart Fail. 2021. V. 8. № 1. P. 729.
  9. Котовская А.Р., Фомина Г.А. Прогнозирование ортостатической устойчивости человека по изменениям артериальной и венозной гемодинамики в условиях невесомости // Физиология человека. 2013. Т. 39. № 5. С. 25.
  10. Eckberg D.L., Halliwill J.R., Beightol L.A. et al. Human vagal baroreflex mechanisms in space // J. Physiol. 2010. V. 588. № 7. P. 1129.
  11. Reschke M.F., Good E.F., Clément G.R. Neurovestibular symptoms in astronauts immediately after space shuttle and International space station missions // OTO Open. 2017. V. 1. № 4. P. 2473974X17738767.
  12. Yamashiro Y., Yanagisawa H. The molecular mechanism of mechanotransduction in vascular homeostasis and disease // Clin. Sci. 2020. V. 134. № 17. P. 2399.
  13. Swaminathan V., Gloeirich M. Decoding mechanical cues by molecular mechanotransduction // Curr. Opin. Cell Biol. 2021. V. 72. P. 72.
  14. Ando J., Yamamoto K. Hemodynamic forces, endothelial mechanotransduction, and vascular diseases // Magn. Reson. Med. Sci. 2022. V. 21. № 2. P. 258.
  15. Davis M.J., Earley S., Li Y.S. et al. Vascular mechanotransduction // Physiol. Rev. 2023. V. 103. № 2. P. 1247.
  16. Luchitskaya E.S., Funtova I.I., Baevskii R.M. Role of the right and left parts of the heart in mechanisms of body adaptation to the conditions of long-term space flight according to longitudinal ballistocardiography // Acta Astronautica. 2021. № 178. P. 894.
  17. Фомина Е.В., Лысова Н.Ю., Савинкина А.О. и др. Роль стимуляции рецепторов опоры в локомоторных тренировках для профилактики гипогравитационных нарушений // Физиология человека. 2021. Т. 47. № 3. С. 88.
  18. Орлов О.И., Котов О.В., Куссмауль А.Р.,Белаковский М.С. Роль врача в дальнем космическом полете // Воздушно-космическая сфера. 2020. № 1. С. 36.
  19. Isasi E.E., Isasi M.E., van Loon J.J.W.A. The application of artificial gravity in medicine and space // Front. Physiol. 2022. V. 13. P. 952723.
  20. Bretl K.N., Clark T.K. Improved feasibility of astronaut short-radius artificial gravity through a 50-day incremental, personalized, vestibular acclimation protocol // NPJ Microgravity. 2020. V. 6. P. 22.
  21. Kramer A., Venegas-Carro M., Zange J. et al. Daily 30-min exposure to artificial gravity during 60 days of bed rest does not maintain aerobic exercise capacity but mitigates some deteriorations of muscle function: Results from the AGBRESA RCT // Eur. J. Appl. Physiol. 2021. V. 121. № 7. P. 2015.
  22. Saveko A., Koloteva M., Tomilovskaya E. Human postural responses to artificial gravity training // Microgravity Sci. Technol. 2024. V. 36. № 2. P. 19.
  23. Pavy-Le Traon A., Heer M., Narici M.V. et al. From space to Earth: Advances in human physiology from 20 years of bed rest studies (1986–2006) // Eur. J. Appl Physiol. 2007. V. 101. № 2. P. 143.
  24. Фомина Г.А.,Сальников А.В., Колотева М.И. и др. Оценка реакции периферической гемодинамики на воздействие перегрузок направления «голова – ноги» (+Gz) на центрифуге короткого радиуса методом допплерфлоуметрии // Авиакосм. и эколог. мед. 2023. Т. 57. № 2. С. 27.
  25. Frett T., Green D.A., Mulder E. et al. Tolerability of daily intermittent or continuous short-arm centrifugation during 60-day 6o head down bed rest (AGBRESA study) // PLoS One. 2020. V. 15. № 9. P. e0239228.
  26. Massaro S., Pecchia L. Heart rate variability (HRV) analysis: A methodology for organizational neuroscience // Organ. Res. Methods. 2019. V. 22. P. 354.
  27. Ernst G. Heart-rate variability – more than heart beats? // Front. Public Health. 2017. V. 5. P. 240.
  28. Иванов Г.Г., Сула А.С. Анализ микроальтернаций ЭКГ методом дисперсионного картирования в клинической практике. М.: Техносфера, 2014. 102 с.
  29. Heart rate variability: Standards of measurement, physiological interpretation and clinical use. Task force of the European society of cardiology and the North American society of pacing and electrophysiology (Guideline) // Circulation. 1996. V. 93. № 5. P. 1043.
  30. Malliani A., Pagani M., Lombardi F. Importance of appropriate spectral methodology to assess heart rate variability in the frequency domain // Hypertension. 1994. V. 24. № 1. P. 140.
  31. Lever J., Krzywinski M., Altman N. Points of significance: Principal component analysis // Nat. Methods. 2017. V. 14. P. 641.
  32. Носовский А.М., Попова О.В., Смирнов Ю.И. Современные технологии статистического анализа медицинских данных и способы их графического представления // Авиакосм. и эколог. мед. 2023. Т. 57. № 5. С. 149.
  33. Пучкова А.А., Шпаков А.В., Баранов В.М. и др. Общие результаты эксперимента с 21-cyroчной антиортостатической гипокинетией без применения средств профилактики // Авиакосм. и эколог. мед. 2023. Т. 57. № 4. С. 31.
  34. Попова О.В., Русанов В.Б. Вегетативная регуляция кровообращения и биоэлектрические процессы в миокарде человека в условиях уменьшения гравитационной нагрузки // Современные проблемы науки и образования. 2024. № 3. С. 18.
  35. Баевский Р.М., Черникова А.Г. Анализ вариабельности сердечного ритма: физиологические основы и основные методы проведения // Cardiometry. 2017. № 10. С. 66.
  36. Yokobori Y., Nakane H., Uehara C. et al. Temporal relationships among changes in the RR-interval and the powers of the low- and high-frequency components of heart rate variability in normal subjects // Physiol. Rep. 2023. V. 11. № 2. P. e15557.
  37. Shaffer F., McCraty R., Zerr C.L. A healthy heart is not a metronome: An integrative review of the heart's anatomy and heart rate variability // Front. Psychol. 2014. V. 5. P. 1040.
  38. Ходырев Г.Н., Хлыбова С.В., Циркин В.И., Дмитриева С.Л. Методические аспекты анализа временных и спектральных показателей вариабельности сердечного ритма (обзор литературы) // Вятский медицинский вестник. 2011. № 3–4. С. 60.
  39. Макаров Л.М., Комолятова В.Н., Куприянова О.О. и др. Национальные российские рекомендации по применению методики холтеровского мониторирования в клинической практике // Рос. кардиол. журн. 2014. Т. 2. № 106. С. 6.
  40. Сетко Н.П., Жданова О.М., Сетко А.Г. Особенности функционального состояния сердечно-сосудистой системы студентов по данным дисперсионного картирования электрокардиограммы и вариабельности сердечного ритма // Профилактическая медицина. 2024. Т. 27. № 4. С. 65.
  41. Дорофеева Г.Б., Дорофеев В.Н., Трофимова Ю.В. Роль гиперактивности симпатической нервной системы в развитии сердечно-сосудистых заболеваний и возможности фармакологической коррекции // Системные гипертензии. 2012. № 1. С. 18.
  42. Колотева М.И. Физиология ускорений // Глава монографии «Космическая биология и медицина. Гравитационная физиология». М.: ГНЦ РФ – ИМБП РАН, 2023. Т. 2. С. 183.
  43. Фомина Г.А., Сальников А.В., Глебова Т.М., Колотева М.И. Влияние серии вращений на центрифуге короткого радиуса на антиортостатические реакции артериальной гемодинамики здоровых лиц (по данным допплерфлоуметрии) // Авиакосм. и эколог. мед. 2024. Т. 58. № 3. С. 28.
  44. Котовская А.Р., Фомина Г.А. Изменения основных показателей состояния вен нижних конечностей космонавтов в ходе годовых космических полетов // Авиакосм. и эколог. мед. 2016. Т. 50. № 6. С. 5.
  45. Iwasaki K., Sasaki T., Hirayanagi K., Yajima K. Usefulness of daily +2Gz load as a countermeasure against physiological problems during weightlessness // Acta Astronaut. 2001. V. 49. № 3–10. P. 227.
  46. Caiani E.G., Massabuau P., Weinert L. et al. Effects of 5 days of head-down bed rest, with and without short-arm centrifugation as countermeasure, on cardiac function in males (BR-AG1 study) // J. Appl. Physiol. 2014. V. 117. № 6. P. 624.
  47. Stenger M.B., Evans J.M., Knapp C.F. et al. Artificial gravity training reduces bed rest-induced cardiovascular deconditioning // Eur. J. Appl. Physiol. 2012. V. 112. № 2. P. 605.
  48. Попова О.В., Русанова В.Б., Орлов О.И. Вегетативная регуляция кровообращения и биоэлектрические процессы в миокарде человека в моделируемых гипомагнитных условиях // Медицина экстремальных ситуаций. 2024. Т. 26. № 2. С. 94.
  49. Камкин А.Г., Калашников В.Е., Шенкман Б.С. и др. Моделируемая микротравматизация меняет количество транскриптов генов механизмуправляемых и механосеистичных ионных каналов кардиомиоцитов желудочков крыс // Доклады РАН. Науки о жизни. 2023. Т. 512. № 1. С. 428.
  50. Blandin C.E., Gravez B.J., Hatem S.N., Balse E. Remodeling of ion channel trafficking and cardiac arrhythmias // Cells. 2021. V. 10. № 9. P. 2417.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).