Половые особенности гомеостатических реакций в условиях «сухой» иммерсии

Язык труда и переводы:
УДК:
57.017.32
Дата публикации:
24 января 2023, 16:21
Категория:
Секция 20. Космическая биология и медицина
Авторы
Федчук Мария Владимировна
ГНЦ РФ — ИМБП РАН; МГУ имени М.В. Ломоносова
Аннотация:
Представлены результаты исследования в эксперименте с «сухой» иммерсией, которая воспроизводит эффекты микрогравитации, в том числе и на сердечно-сосудистую систему. Проведено сравнение гомеостатических реакций мужского и женского организмов. Структурно-функциональным субстратом этих реакций являются биоэнергетические процессы в миокарде, а их контроль осуществляется вариабельностью сердечного ритма, который с физиологической точки зрения является интегральным показателем, отражающим гибкую адаптивную регуляцию не только сердечно-сосудистой системы, но и более сложных интегративных систем, организующих адаптивный ответ. Показано, что гомеостатические реакции более устойчивы у женщин.
Ключевые слова:
сердечно-сосудистая система, механизмы регуляции, половые особенности, адаптация, гомеостаз
Основной текст труда

Введение

Во время космического полета воздействие микрогравитации оказывает непосредственное влияние на сердечно-сосудистую систему, включая биоэлектрические изменения в миокарде, его ремоделирование, вегетативные рефлексы и связанные с этим физиологические процессы [1, 2]. При этом поддержание нормального уровня функционирования происходит за счет изменения регуляторных адаптационных механизмов [3].

«Сухая» иммерсия (СИ) является наиболее часто используемой наземной микрогравитационной моделью в российской космической медицине [4]. Однако до настоящего времени все исследования в СИ проводили с участием мужчин-добровольцев. Поэтому эксперимент по иммерсии с участием женщин-добровольцев представляет значительный интерес с точки зрения полученных результатов.

Методы

В исследовании участвовали 13 мужчин (возраст 28 ± 4 года) и 13 женщин (возраст 30 ± 5 лет). Все добровольцы были допущены к проведению испытаний врачебно-экспертной комиссией. Проведенные исследования были одобрены Биоэтической комиссией Института медико-биологических проблем РАН (протоколы №273 и №615) и полностью соответствовали принципам Хельсинкской декларации 1964 г. Каждый участник и участница исследования добровольно подписали информированное согласие после того, как им объяснили потенциальные риски, преимущества и характер предстоящего исследования.

Гомеостатические реакции сердечно-сосудистой системы (ССС) анализировали на основе динамики показателей вариабельности сердечного ритма (ВСР) и дисперсионного картирования электрокардиограммы (ДК ЭКГ).

Регистрация ЭКГ осуществлялась за двое суток до начала эксперимента, на первые, третьи, пятые сутки иммерсионного воздействия и на вторые сутки после его окончания. ЭКГ регистрировалась в положении сидя после 15-минутного отдыха. Для регистрации использовали прибор «Карди-2» (ООО «Медицинские компьютерные системы», г. Зеленоград, Россия).

Полученный массив длительностей кардиоинтервалов обрабатывали с помощью программного обеспечения (ПО) «Иским-6» (ООО «Институт Внедрения Новых Медицинских Технологий «Рамена», г. Рязань, Россия) и специализированного ПО разработанного ООО «Медицинские компьютерные системы».

Начало исследований у женщин было синхронизировано с фазами менструального цикла. Начало погружения у всех участниц было на 10–12 день цикла.

Результаты

Математический алгоритм метода главных компонент позволил установить, что разброс проанализированных параметров ВСР находится в диапазоне ±2δ, как в группе мужчин, так и в группе женщин. Это свидетельствует об идентичных физиологических процессах, происходящих в группе волонтеров и отраженных в системе вегетативной регуляции.

Полученные нами результаты показывают более стабильную реакцию женского организма на иммерсионное воздействие, характеризующую как регуляторные механизмы (ВСР) так и энерго-метаболические процессы, происходящие в миокарде (ДК ЭКГ).

Обсуждение

Кровообращение является многоконтурной динамически меняющейся системой, что позволяет ей поддерживать сердечно-сосудистый гомеостаз. Структурно-функциональным субстратом этого гомеостаза являются биоэнергетические процессы в миокарде, а его контроль, осуществляется ВСР, которая, с физиологической точки зрения является интегральным показателем, отражающим гибкую адаптивную регуляцию не только ССС, но и более сложных интегративных систем, организующих адаптивный ответ [5]. Взаимодействие сердечно-сосудистой системы с центральной нервной системой (ЦНС) осуществляется за счет рефлекторных дуг и модулирующего действия на них корковых сетей. К функциональной единице областей мозга, которые модулируют вегетативную активность в зависимости от текущих и ожидаемых потребностей организма относят «центральную вегетативную сеть», динамически локализованную на разных уровнях ЦНС. В пределах этой сети [6] когнитивные, эмоциональные, поведенческие, физиологические и гомеостатические реакции модулируются эфферентной активностью, инициируемой префронтальными областями коры, лимбической системой и опосредованы последующей активностью блуждающего нерва [7].

Функциональная организация этих структур различна в мужском и женском организме. Это обусловливает половые различия в вегетативном контроле сердца. Как следствие, женщины демонстрируют большую парасимпатическую модуляцию сердечно-сосудистой деятельности по сравнению с мужчинами [8]. Кроме того, высокая активность блуждающего нерва считается кардиозащитной [9].

Определенный вклад в этот процесс вносит гормональная регуляция, опосредованная окситоцином. Окситоциновые нейроны связаны с буферизацией стресса, поскольку они более активны во время стрессовых событий и, таким образом, служат для уменьшения воздействия таких событий за счет снижения ЧСС за счет повышения тонуса блуждающего нерва. Кроме того, исследования показывают, что одна из центральных структур «вегетативной сети» — миндалевидное тело играет решающую роль в ослаблении стресса в ЦНС при воздействии окситоцина.

Заключение

Важным ограничением представленного исследования является недостаточность анализируемой выборки. И это не позволяет проецировать полученные нами результаты на популяционный уровень. Однако полученные нами данные могут быть использованы для разработки профилактических мер в космических полетах и планировании деятельности космонавтов в зависимости от их пола.

Грант
Работа выполнена в рамках плана фундаментальных исследований РАН по научной теме № 64.1 на 2013 -2023 гг.
Литература
  1. Lees P. Cardiology in space. Hellenic journal of cardiology [HJC = Hellēnikē kardiologikē epitheōrēsē], 2005, vol. 46, pp. 320–323.
  2. Shen M., Frishman W. Effects of spaceflight on cardiovascular physiology and health. Cardiology in Review, 2018, vol. 27, iss. 3, pp.122–126. DOI: https://doi.org/10.1097/CRD.0000000000000236
  3. Otsuka K., Cornelissen G., Kubo Y. et.al. Circadian challenge of astronauts' unconscious mind adapting to microgravity in space, estimated by heart rate variability. Scientific Reports, 2018, vol. 8. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-018-28740-z
  4. Tomilovskaya E., Shigueva T., Sayenko D. et al. Dry Immersion as a ground-based model of microgravity physiological effects. Frontiers in Physiology, 2019, vol. 10, art. no. 284 DOI: https://doi.org/10.3389/fphys.2019.00284
  5. Heart rate variability. Standarts of measurement, physiological interpretation, and clinical use. Task Forse of The European Society of Cardiology and The North American Society of Pacing and Electrophysiology (Membership оf the Task Force listed in the Appendix). European Heart Journal, 1996, vol. 17, pp. 334–381.
  6. Benarroch E.E. The central autonomic network: Functional organization, dysfunction, and perspective. Mayo Clinic Proceedings, 1993, vol. 68, pp. 988–1001. DOI: https://doi.org/10.1016/s0025-6196(12)62272-1
  7. Thayer J.F., Siegle G.J. Neurovisceral integration in cardiac and emotional regulation. Engineering in Medicine and Biology Magazine, IEEE, 2002, vol. 21, pp. 24–29. DOI: https://doi.org/10.1109/memb.2002.1032635
  8. Jarczok M., Kleber M., Koenig J. et al. Investigating the associations ofself-rated health: heart rate variability is more strongly associated than inflammatory and other frequently used biomarkers in a cross-sectional occupational sample. PLoS. One. 2015, vol. 10, iss. 2, art. no. e0117196. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0117196
  9. Higa K.T., Mori E., Viana F.F. et al. Baroreflex control of heart rate by oxytocin in the solitary-vagal complex. AJP Regulatory Integrative and Comparative Physiology, 2002, vol. 282, pp. R537–R545. DOI: https://doi.org/10.1152/ajpregu.00806.2000
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.