Функциональное состояние микроциркуляторного русла кожи у здоровых обследуемых в условиях 240-суточной изоляции в гермообъекте

Язык труда и переводы:
УДК:
612.135
Дата публикации:
21 января 2023, 23:01
Категория:
Секция 20. Космическая биология и медицина
Авторы
Аннотация:
Исследовано состояние микрогемоциркуляции кожи методом лазерной доплеровской флоуметрии у пяти здоровых обследуемых (мужчин и женщин) в условиях длительного изоляционного эксперимента, моделирующего полет на Луну. В условиях изоляции статистически значимых изменений изучаемых параметров выявлено не было, однако, как в коже предплечья, так и области лба наблюдается тенденция к некоторому снижению уровня базальной перфузии относительно фоновых значений, что, вероятно, обусловлено относительно более низкими значениями температуры окружающей среды в гермообъекте по сравнению с «наземными» условиями проведения обследования.
Ключевые слова:
изоляция, микрогемодинамика, лазерная доплеровская флоуметрия, микроциркуляция
Основной текст труда

Введение

В рамках задач освоения объектов дальнего космоса и подготовки к сверхдлительным космическим полётам рассматривается тщательная подготовка и апробация современной системы медико-биологического обеспечения пилотируемых космических аппаратов. Сердечно-сосудистая система человека является одной из наиболее чувствительных к воздействию факторов космического полёта, в том числе, фактору длительной изоляции [1, 2]. Следует отметить, что длительное пребывание в замкнутом объекте практически всегда сопровождается повышенным уровнем диоксида углерода (CO2) в атмосфере, содержание этого параметра среды зависит как от интенсивности газообмена человека, так и от эксплуатационных характеристик систем жизнеобеспечения. По мнению группы американских исследователей [3], для оценки долгосрочных последствий воздействия диоксида углерода на организм и работоспособность космонавтов во время космического полета перспективными будут являться именно комплексные исследования длительного (более месяца) воздействия умеренно повышенной концентрации СО2 (менее 1 %) на организм здорового человека в условиях моделирования эффектов микрогравитации. Пилотное исследование микроциркуляторного русла кожи с применением носимых лазерных датчиков у двух участников космического полёта показало фазные изменения показателей микрогемоциркуляции кожи в острую фазу адаптации к невесомости [4]. Тем не менее исследование вкладов отдельных факторов космического полета и длительности их воздействия в возможные функциональные изменения «конечного» звена кровеносной системы для формирования комплексного подхода в отношении медико-биологического контроля во время полета является актуальной задачей. Цель данной работы заключалась в оценке функционального состояния микроциркуляторного русла двух регионов кожи у здоровых обследуемых в условиях изоляции в гермообъекте при моделировании долгосрочной лунной миссии.

Материалы и методы

Исследование микроциркуляторного русла кожи проводили в рамках проекта «SIRIUS» в условиях изоляции длительностью 240 суток с участием пяти добровольцев (трех мужчин 31–43 лет и двух женщин 29–33 лет). Комплексный эксперимент проводился на базе Медико-технического наземного экспериментального комплекса ГНЦ РФ – ИМБП РАН, сценарий Миссии включал апробацию отдельных этапов экспедиции на Луну, включая выходы на поверхность спутника Земли, отработку нештатных ситуаций, а также регулярную профилактику сниженной двигательной активности экипажа в виде физических тренировок [5]. Для оценки микрогемоциркуляции кожи предплечья и центральной зоны лба применяли метод лазерной доплеровской флоуметрии (ЛДФ) с использованием диагностического комплекса «ЛАКК-М» (ООО НПП «Лазма», Россия). Оценивали величины базальной перфузии, а также амплитудно-частотные характеристики сигнала, отражающие вклад отдельных тонусформирующих механизмов в исследуемых областях микрососудистого русла. Исследование проводили в первой половине дня в следующие сроки: за 49 и 35 суток до начала изоляционного эксперимента, на 2-е, 9-е, 27-е, 66-е, 96-е, 119-е, 152-е, 187-е, 214-е, 236-е сутки в условиях пребывания в гермообъекте, на 4-е и 10-е сутки после окончания периода изоляции. Все исследования проводили в горизонтальном положении обследуемого лежа на кушетке. Вне периода изоляции измерения показателей проводили в следующих условиях: температура окружающей среды 24,7±1,8 °С; атмосферное давление 747±12,9 мм рт.ст.; влажность 65±8,3 %. Средние величины параметров среды в условиях гермообъекта в сроки проведения исследований: температура окружающей среды 21±0,8 °С, влажность — 52±2,2 %, атмосферное давление 746±7,7 мм рт. ст. В каждой сессии длительность регистрация базальной перфузии в состоянии покоя составляла 10 минут, затем проводили дыхательную пробу – регистрацию показателя микроциркуляции при выполнении 15-секундной задержкой дыхания на высоте глубокого вдоха [6]. Данная функциональная проба является вазоконстрикторной и позволяет оценить функциональное состояние механизмов венозного оттока крови и симпатической периферической иннервации мелких артериол и прекапиллярных сфинктеров. Показатели микрогемоциркуляции, амплитудно-частотные характеристики сигнала, индекс дыхательной пробы рассчитывались автоматически в программном приложении для регистрации и обработки информации лазерного диагностического комплекса «ЛАКК-М» (версия 3.02.2.375). В течение регистрации параметров микроциркуляции проводили измерение артериального давления и частоты сердечных сокращений осциллометрическим методом с использованием штатного тонометра «Medisana» (манжету устанавливали на плечо доминантной руки).

Результаты и обсуждение

При анализе данных, полученных в предэкспериментальный период, не было выявлено статистически значимых различий изучаемых параметров между членами экипажа мужского и женского пола. Тем не менее, можно отметить относительные более низкие средние величины базальной перфузии кожи у обследуемых женщин по сравнению с мужчинами, что также согласуется с литературными данными [7] и может быть обусловлено более высокими показателями гематокрита и более высокой скоростью капиллярного кровотока у мужчин. В условиях изоляции по данным ЛДФ статистически значимых изменений изучаемых параметров выявлено не было, однако в обследуемых областях кожи наблюдается тенденция к некоторому снижению уровня базальной перфузии относительно фоновых значений. Аналогичные тенденции к снижению перфузии кожи предплечья наблюдалась в подобных условиях в 17-суточной изоляции [8]. При оценке активности механизмов, формирующих микрососудистый тонус, наблюдаются индивидуальные фазные изменения амплитуд сосудистых колебаний. Результаты расчета индекса дыхательной пробы показали достаточную стабильность этого показателя во время эксперимента. Корреляции между средним уровнем базальной перфузии в коже исследуемых регионов и среднесуточным содержанием CO2 в атмосфере гермообъекта не выявлено. При этом, относительное снижение данного параметра микроциркуляции в изоляции, вероятно, обусловлено относительно более низкими значениями температуры окружающей среды в отсеке по сравнению с помещением лаборатории. Таким образом, условия пребывания в долгосрочной миссии, имитируемой в гермообъекте с искусственной газовой средой, у здоровых обследуемых вызывают незначительные сдвиги в функциональном состоянии микрогемоциркуляции кожи, причины возникновения которых требуют уточнения.

Грант
Работа выполнена в рамках плана фундаментальных исследований ГНЦ РФ — ИМБП РАН (тема № 64.1).
Литература
  1. Arbeille P., Provost R., Vincent N., Aubert A. Adaptation of the main peripheral artery and vein to long term confinement (MARS 500). PLoS ONE, 2014, vol. 9, no. 1, pp. 1–6. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0083063
  2. Yuan M., Custaud M.-A., Xu Z., Wang J., Yuan Min, Tafforin C., Treffel L., Arbeille P., Nicolas M., Gharib C., Gauquelin-Koch G., Arnaud L., Lloret J.-C., Li Y., Navasiolava N. Multi-System adaptation to confinement during the 180-day controlled ecological life support system (CELSS) experiment. Front Physiol, 2019, vol. 10, art. 575. DOI: https://doi.org/10.3389/fphys.2019.00575
  3. Cronyn P.D., Watkins S., Alexander D.J. Chronic exposure to moderately elevated CO2 during long duration space flight. NASA Technical Paper, NASA/TP-2012-217358. 2012, March.
  4. Dunaev A.V., Zharkikh E.V., Loktionova Y.I., Fedorovich A.A., Sidorov V.V., Vasin A.V., Misurkin A.A., Dubinin V.I. Application of wearable multimodal devices to study microcirculatory-tissue systems under microgravity conditions. Abstr. 2022 International Conference Laser Optics (ICLO), 20–24 June 2022. DOI: https://doi.org/10.1109/ICLO54117.2022.9839922
  5. Международный проект по космической биологии, медицине и аналоговым исследованиям «SIRIUS»: Исследования по психологии и работоспособности человека в условиях изоляции увеличенной продолжительности в целях поддержания будущих исследований на МКС, а также уменьшения рисков в перспективных космических исследовательских миссиях. Официальный сайт. Москва, ГНЦ РФ – ИМБП РАН, 2021. URL: http://sirius.imbp.ru/ (дата обращения 28.11.2022).
  6. Лазерная допплеровская флоуметрия микроциркуляции крови. Руководство для врачей. Под ред. А.И. Крупаткина, В.В. Сидорова. Москва, Медицина, 2005, 256 с.
  7. Омельяненко К.В., Горшков А.Ю., Федорович А.А., Королев А.И., Дадаева В.А., Акашева Д.У., Драпкина О.М. Гендерные особенности микроциркуляторного русла кожи у здоровых лиц трудоспособного возраста. Кардиоваскулярная терапия и профилактика, 2021, т. 20, № 8, с. 48–55. DOI: https://doi.org/10.15829/1728-8800-2021-3111
  8. Памова А.П. Микроциркуляторное звено сердечно-сосудистой системы человека при моделировании воздействия факторов космического полета. Автореф. ... дис. канд. мед. наук. Москва, 2020, 26 с.
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.