Влияние факторов космического полета и моделирования их физиологических эффектов на основные звенья системы гемостаза человека

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

14.03.08 - авиационная, космическая и морская медицина

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

ВЛИЯНИЕ ФАКТОРОВ КОСМИЧЕСКОГО ПОЛЕТА И МОДЕЛИРОВАНИЯ ИХ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ НА ОСНОВНЫЕ ЗВЕНЬЯ СИСТЕМЫ ГЕМОСТАЗА ЧЕЛОВЕКА

Кузичкин Дмитрий Сергеевич

Москва - 2010

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Государственном научном центре Российской Федерации- Институте медико-биологических проблем Российской академии наук.

Научный руководитель: доктор медицинских наук Моруков Борис Владимирович

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор Воронков Юрий Иванович

доктор биологических наук Поспелов Лев Евгеньевич

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский испытательный центр подготовки космонавтов имени Ю.А.Гагарина"

Защита состоится " ____" _____________ 2010 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 002.111.01 в Государственном научном центре Российской Федерации - Институте медико-биологических проблем Российской академии наук (ГНЦ РФ - ИМБП РАН) по адресу: Россия, 123007, г. Москва, Хорошевское шоссе, д. 76а

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНЦ РФ - ИМБП РАН

Автореферат разослан "____" ____________2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук Левинских М. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Известно, что факторы космического полета вызывают изменения многих физиологических процессов в организме человека [Газенко О. Г. и др., 1990; Grigoriev A. I., Egorov A. D., 1992]. Воздействие перегрузок выведения и спуска с орбиты, длительное пребывание в условиях невесомости, замкнутого пространства, интенсивная операторская деятельность, гиподинамия являются предпосылками напряжения адаптивных систем организма. Состояние системы гемостаза в значительной степени определяет компенсаторные возможности человека при воздействии на него экстремальных факторов внешней среды [Мачабели М. С., 1970; Балуда В. П., 1981; Гаврилов О. К., 1981; Федулова Г. А., 1988; Субботина Л. А., 2008; Owen C. A., 1977].

Особенности состояния системы гемостаза членов экипажей космических экспедиций до настоящего времени остаются малоизученными. Имеется ряд работ, посвященных исследованию отдельных параметров гемостаза после завершения космических полетов [Анашкин О.Д., 1968; Легеньков В.И., Токарев Ю. Н., 1976; Филатова Л. М., 1978; Тигранян Р.А. и соавт., 1978; Фомин А. Н., 1981; Stein T. P., 2006]. Данные о динамике показателей системы гемостаза во время полетов отсутствуют, что связано с трудностью проведения исследований на борту космических станций. Значительно больше сведений об изучаемой в данной работе системе накоплено в результате наземных экспериментов, имитирующих действие на организм отдельных факторов космического полета [Чазов Е. И., Ананченко В. Г., 1963; Анашкин О. Д., 1968; Худякова М. А., 1978; Филатова Л. М., 1978; Орлов В. Н. и др., 1983; Панасюк Е. Н. и др., 1991; Федулова Г. А., Зарицкий В. В., Сытник С. И., 1991; Pace N. et al, 1975; и др.]. Наземное моделирование может быть ценным источником сведений о функционировании системы гемостаза во время космических экспедиций, так как позволяет оценивать не только динамику изменений во время эксперимента, но и дифференцировать действие различных факторов на организм.

Знание особенностей реагирования системы гемостаза необходимо также для разработки эффективных способов профилактики и коррекции неблагоприятного действия факторов космического полета на организм человека.

Цель исследования. Целью данного исследования явилось изучение состояния системы гемостаза у космонавтов после космических полетов продолжительностью от 10 до 199 суток, а также в динамике модельных наземных экспериментов, в том числе с проведением компенсаторно-профилактических мероприятий.

Задачи:

1. Изучение параметров гемостаза после кратковременных (10-11 суток) и длительных (170-199 суток) космических полетов;

2. Исследование параметров гемостаза в динамике следующих модельных наземных экспериментов: 21-часовой АНОГ с дополнительным введением диуретика и плазмозамещающих растворов; 7-суточной "сухой" иммерсии с применением профилактических средств; 105-суточной изоляции в гермообъеме.

Научная новизна.

1. Впервые комплексно исследованы особенности функционирования про- и антикоагулянтного, а также фибринолитического звена гемостаза после полетов длительностью до 199 суток. Выявлена активация свертывания по внутреннему пути после окончания длительных космических экспедиций.

2. Впервые охарактеризованы некоторые разрабатываемые и применяемые средства компенсации неблагоприятных эффектов космического полета (гипогидратации организма, опорной и мышечной разгрузки) с точки зрения влияния на изучаемую систему.

Практическая значимость работы. Выявлены основные закономерности реакций системы гемостаза в послеполетном периоде экспедиций различной продолжительности, а также в наземных модельных экспериментах с 21-часовой АНОГ, 7-суточной сухой иммерсией и длительной изоляцией в гермообъеме. Выявлены отличия функционирования отдельных компонентов системы гемостаза после кратковременных и длительных экспедиций.

Исследование параметров гемостаза в наземных экспериментах позволило охарактеризовать разрабатываемые и уже применяемые методы профилактики неблагоприятного действия факторов космического полета с точки зрения влияния на изучаемую систему, Результаты настоящего исследования могут быть использованы для разработки мер профилактики и коррекции функциональных сдвигов, развивающихся в организме во время и после космических полетов.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. После кратковременных космических полетов отмечается увеличение прокоагулянтного потенциала организма. После длительных полетов наблюдается увеличение прокоагулянтного и снижение фибринолитического потенциала.

2. 21-часовая АНОГ (-15^о) сопровождается уменьшением антикоагулянтного и фибринолитического потенциала. Инфузия кровозамещающего раствора кристаллоидной группы - стерофундина вызывает повышение прокоагулянтной активности, частично предотвращая снижение антикоагулянтного и фибринолитического потенциала во время АНОГ; инфузия кровозамещающего раствора коллоидной группы - венофундина не приводит к однонаправленному изменению прокоагулянтной активности, усиливая снижение антикоагулянтного потенциала во время АНОГ.

3. 7-дневная "сухая" иммерсия сопровождается увеличением активности основного ингибитора фибринолиза антиплазмина в ходе эксперимента, а также снижению антикоагулянтного и фибринолитического потенциала в период восстановления. Механическая стимуляция стопы, как средство профилактики неблагоприятных эффектов опорной разгрузки, существенно не влияет на изменение параметров гемостаза, вызванных иммерсионным воздействием. Профилактическое применение электромиостимуляции приводит к ускорению свертывания на конечном этапе, активации фибринолиза и снижению антикоагулянтной активности во время иммерсии.

4. 105-суточная изоляция в гермообъеме сопровождается замедлением свертывания по внешнему пути во все сроки эксперимента и снижением фибринолитического потенциала на ранних этапах изоляции.

Апробация диссертации и публикации. Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на VIII, IX Конференциях молодых ученых, специалистов и студентов, посвященных дню космонавтики (14 апреля 2009, 2010, Москва.) , 30th Annual International Gravitational Physiology Meeting (24-29 May, 2009, Xi'an, China), 17th IAA Humans in Space Symposium. (Moscow, Russia, June 7-11, 2009). По материалам диссертации опубликовано 7 работ в отечественной и зарубежной печати, в том числе 3 статьи в журналах из перечня ВАК.

Диссертация апробирована 26 мая 2010г. на секции "Космическая физиология и биология" Ученого совета Учреждения РАН ГНЦ РФ - ИМБП РАН, протокол № 4.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов исследований с их обсуждением, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы из 201 источника, в том числе 121 отечественного и 80 зарубежных. Работа изложена на 122 страницах машинописного текста, содержит 9 таблиц и 9 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Объекты, материалы, методы и объем исследований

В данной работе проводилось исследование показателей системы гемостаза в цитратной плазме космонавтов в возрасте 30-60 лет, совершивших длительные и кратковременные полеты в период с 2007 по 2010 год, а также здоровых испытателей-добровольцев мужского пола в возрасте от 20 до 40 лет, участвовавших в наземных модельных экспериментах. Объем и общая структура исследований представлены в таблице 1.

Таблица 1.Общий объем проведенных исследований

№№ п\п	Направления исследований	Длит-ть, сутки	Кол-во обсл-мых	Кол-во тестов
1	Космические полеты: длительные кратковременные	170-199 10-11	7 6	252 144
2	Модельный эксперимент с АНОГ (-15є) - с введением диуретика - с введением диуретика и стерофундина - с введением диуретика и венофундина	21 час 21 час 21 час	8 8 8	384 480 480
3	Модельный эксперимент с "сухой" иммерсией - без дополнительных воздействий - с применением механической стимуляции стопы - с применением электромиостимуляции	7 7 7	5 5 5	300 300 300
4	Модельный эксперимент с длительной изоляцией в гермообъеме	105	6	432
Итого			42	3072

В эксперименте с 21-часовой АНОГ исследовали влияние диуретического препарата лазикс, а также кровозамещающих растворов кристаллоидной и коллоидной групп на показатели системы гемостаза.

В эксперименте с 7-суточной "сухой" иммерсией изучали влияние "чистой" иммерсии, иммерсии с применением механической стимуляции стопы и электромиостимуляции на показатели системы гемостаза.

В эксперименте со 105-суточной изоляцией исследовалось влияние комплекса факторов гермообъема: гиподинамии, особенностей режима труда и отдыха, питания, а также воздействие физических нагрузок на показатели системы гемостаза.

Взятие крови у космонавтов проводилось за 30 суток до начала полета, на первые сутки послеполетного периода, а у участников длительных полетов, кроме того, на седьмые и 14-е сутки после приземления.

Забор крови осуществлялся в вакуумные пробирки фирмы Greinerbio со стандартным содержанием цитрата натрия. Получение цитратной плазмы проводилось методом центрифугирования при 1500g в течение 10 минут. Были определены следующие показатели:

1) параметры, характеризующие состояние прокоагулянтного звена гемостаза (величины активированного парциального тромбопластинового времени (АПТВ), протромбинового времени (ПВ), протромбинового индекса (ПИ), международного нормализованного отношения (МНО), тромбинового времени (ТВ), а также концентрации фибриногена);

2) активность ферментов антикоагулянтного звена гемостаза (антитромбина III (ATIII), протеина С (ПС));

3) концентрации плазминогена (ПГ), активность б₂-антиплазмина (АП), а также содержание продуктов образования и деградации фибрина (растворимых фибрин-мономерных комплексов (РФМК) и D-димера).

Все исследования выполнялись на автоматическом коагулометре "СА- 1500" фирмы "Sysmex" (Япония) с применением коммерческих наборов реагентов производства фирмы "Dade Behring" (ФРГ) и использованием клоттинговых, хромогенных, а также иммунологических методов. Определение содержания РФМК проводилось паракоагуляционным методом.

Полученные данные обрабатывали с помощью непараметрического метода парных сравнений зависимых выборок (критерия Вилкоксона). Результаты исследований представлены в виде медиан (Ме) и границ интерквартильного отрезка (qr) для каждой из групп [Реброва Р. Ю., 2006]. Во всех экспериментах обсуждались различия с фоновыми значениями. Числовые значения отличий (степень отличия) указывались в виде относительных средних разностей между текущими и фоновыми значениями и выражались в процентах.

Результаты исследований и их обсуждение

1. Изучение состояния системы гемостаза после кратковременных и длительных космических полетов

На первые сутки периода восстановления выявлено достоверное увеличение (на 13,2%) концентрации фибриногена (рис. 1), что может быть обусловлено развитием стресс-реакции во время полета и гемоконцентрацией, сохраняющейся и после его завершения [Фомин А. Н., 1982]. Показано, что после космических полетов наблюдается повышенный выброс катехоламинов [Газенко О. Г. и др., 1990; Григорьев А. И. и др., 1990; Лич К., 1997]. Известно, что адреналин способствует повышению уровня фибриногена [Карагезян К. Г., 1960].

Рис 1. Изменение концентрации фибриногена после кратковременных космических полетов (n=6, *-достоверное различие с фоном, p<0,05)

На первые сутки после длительных экспедиций выявлено (рис. 2) достоверное укорочение АПТВ (на 27,0%), что может быть обусловлено активацией калликреин-кининовой [Тигранян Р. А. и др., 1987] и симпато-адреналовой систем [Лич К., 1997] на заключительных этапах полета. Известно, что калликреин [Баркаган З. С., Момот А. П., 2008] и адреналин [Назаренко Г. И., Кишкун А. А., 2000; McKay D. G. et al, 1970; Zubairov D. M., Popova L. G., 1976] являются активаторами XII фактора, инициирующего свертывание по внутреннему пути.

Концентрация ПГ была достоверно снижена как на первые (на 7,23%), так и на седьмые (на 4,56%) сутки послеполетного периода (рис 2). Возможно, это происходило вследствие усиленного потребления ПГ при активации фибринолиза по внутреннему (XIIa-зависимому) [Рагимов А. А., Алексеева Л. А., 2007], а также внешнему (ТАП-зависимому) пути [Братчик А. М., 1993].

Рис 2. Изменение значений активированного парциального тромбопластинового времени и концентрации плазминогена после длительных космических полетов (n=7, *-достоверное различие с фоном, p<0,05)

На повышение уровня ФБА по XIIa-зависимому механизму указывает активация внутреннего пути свертывания (укорочение АПТВ). Активацию ФБА по ТАП-зависимому механизму могло провоцировать обратное перераспределение крови к нижней части тела при возобновлении действия гравитации. При венозном застое происходит увеличение площади соприкосновения эндотелиального слоя с кровью [Худякова М. А., 1978; Долгов В. В., Свирин П. В., 2005]. ТАП освобождается из клеток и поступает в кровоток, вызывая увеличение ФБА [Holemans R., 1965].

В работах ряда исследователей [Дедкова Е. М., 1969; Kwaan H. C., 1957; Holemans R., 1963] отмечалось увеличение ФБА и прокоагулянтной активности при застойных явлениях. Известно, что повышенное образование плазмина в результате интенсификации фибринолиза, может способствовать активации фактора XII, ускоряя тем самым процесс свертывания по внутреннему пути [Назаренко Г. И., Кишкун А. А., 2000]. Поэтому, не исключено, что изменения параметров гемостаза после длительных полетов носят компенсаторный характер, препятствуя нарушению баланса прокоагулянтной и фибринолитической активности.

Однако, наряду с повышенным поступлением ТАП возможно и повышение секреции ИАП-1 [Долгов В. В., Свирин П. В., 2005]. Не исключено, что концентрация плазминогена снижается вследствие уменьшения интенсивности синтетических процессов, особенно выраженного в длительных космических полетах [Ушаков А. С., Попова И. А., 1997; Grigoriev A.I. et al, 1992.]. Возможно, это также было причиной отсутствия наблюдаемого после кратковременных полетов достоверного увеличения концентрации фибриногена.

Таким образом, после кратковременных полетов наблюдается увеличение прокоагулянтного потенциала, а после длительных и уменьшение фибринолитического.

Различия изменений показателей гемостаза после длительных и кратковременных экспедиций, по-видимому, обусловлены неодинаковой продолжительностью действия факторов орбитального полета. Выборка космонавтов, совершавших длительные полеты, была более однородна по уровню физической подготовки, а также по половому и возрастному критериям.

2. Изучение состояния системы гемостаза в динамике эксперимента с 21-часовой АНОГ (с углом наклона тела -15°)

Исследование проводилось с целью уточнения состояния системы гемостаза на ранних стадиях адаптации к условиям космического полета при моделировании его основных эффектов в эксперименте с АНОГ, а также при применении компенсаторных средств.

Эксперимент с 21-часовой АНОГ проводился в три серии, в каждой из которых участвовали все 8 испытуемых. Во всех трех сериях для усиления эффекта гипогидратации, в конце 13-го часа АНОГ, испытателям внутривенно однократно вводили по 20 мг лазикса (фуросемида). В первой серии компенсации гипогидратации не производилось. Во второй - вводили кровозамещающий раствор кристаллоидной группы стерофундин через 3 часа после введения лазикса (в течение 17-го часа АНОГ), 500 мл внутривенно, капельно; в третьей - раствор коллоидной группы венофундин, также через 3 часа после введения лазикса (в течение 17-го часа АНОГ), 500 мл, внутривенно, капельно. Серии проводились последовательно. Период восстановления обследуемого после каждого воздействия составлял 7 дней. Взятие биоматериала осуществлялось за 1 час до начала гипокинезии, а также через 13 (перед введением диуретика), 16 (до введения инфузионного раствора), 17 (после введения инфузионного раствора) и 20 часов после начала гипокинезии.

2.1 АНОГ с дополнительным введением диуретика

Активность ATIII достоверно уменьшалась к 13 и 20 часу АНОГ (рис 3). Относительная средняя разность показателя с фоновыми значениями составляла 6,4 - 7,7 %. Концентрация ПГ также достоверно снижалась через 13 часов (на 12,1%) и 20 часов (на 19,2%) после начала эксперимента.



Рис 3. Показатели гемостаза в динамике эксперимента с 21-часовой АНОГ и введением лазикса (n=8, *-достоверное различие с фоном, p<0,05)

Вероятно, эти изменения можно отнести к эффектам компенсаторно-приспособительных реакций, направленных на поддержание оптимальных гемодинамических условий [Шашков В. С., Модин А. Ю., 1999; Diquelou A., 1995; Deng. X. Y., 1996].

Во все сроки эксперимента прослеживалось прогрессивное достоверное повышение (рис 3) содержания РФМК (8,4 - 20,3 - 28,7 % соответственно к 13, 16 и 20 часу воздействия), что, по-видимому, отражает процесс усиленного фибриногенолиза. Однако, это не сопровождается достоверным снижением концентрации фибриногена, что указывает на повышение уровня его синтеза [Баркаган З. С., Момот А. П, 2008; Рагимов А. А., Алексеева Л. А., 2007; Заболотских И. Б., Синьков С. В., Шапошников С. А., 2008; Зубаиров Д. М., 2000; Назаренко Г. И., Кишкун А. А., 2000].

Таким образом, некомпенсируемая гипогидратация при 21-часовой АНОГ не сопровождается сколько-нибудь заметными изменениями свертывания по внешнему и внутреннему путям, а также на финальном этапе свертывания, однако наблюдаются признаки активации фибринообразования на фоне тенденции к снижению активности отдельных ферментов антикоагулянтного и фибринолитического звеньев гемостаза. Принимая во внимание то, что в связи с особенностями схемы эксперимента, исследования крови после окончания АНОГ не проводилось и, учитывая относительно небольшую продолжительность воздействия, результаты данного исследования характеризуют лишь период острой адаптации к измененным условиям.

2.2 АНОГ с дополнительным введением диуретика и стерофундина

Величина АПТВ, после введения стерофундина достоверно снизилась на 15,8% (рис 4), причем отсутствовали значимые изменения ATIII и ПГ, наблюдаемые в поздние часы АНОГ предыдущей серии. Концентрация РФМК увеличивалась.

Так как наблюдаемые изменения не вполне согласуются с эффектами гемодилюции [Ruttman T. G. et al., 1996; Vogt N. H. et al., 1996; Galandat R. C. et al., 2000; Langeron O. et al., 2001], вероятно введение препарата оказало большее влияние на изменение гемодинамических условий, влияющих на функционирование изучаемой системы [Долгов В. В., Свирин П. В., 2005; Шибеко А. М. и др., 2009].

2.3 АНОГ с дополнительным введением диуретика и венофундина

К 17 и 20 часу гипокинезии достоверно (на 6,72 и 4,2% соответственно) понизилась величина ТВ (рис 5), отражая ускорение свертывания на его финальном этапе. Параллельно происходило достоверное снижение активности ATIII (на 17,9 и 12,3 % соответственно) и ПС (на 13,9 и 7,57%). Следует отметить, что к 13 часу эксперимента активность ATIII также была достоверно снижена (на 7,44%). К 20-му часу стало достоверным укорочение АПТВ (на 13,5%).

Концентрация ПГ также снижалась к 13 (на 5,64%), 17 (на 12,1%) и 20 часам.

Однако, наблюдавшееся к 16 часу АНОГ статистически значимое снижение (на 7,84%) величины МНО (рис 5), к 17-му часу АНОГ отсутствовало, и величина АПТВ вернулась к фоновому уровню, что указывает на наличие эффекта замедления свертывания по внешнему пути после введения венофундина. К 17-му часу АНОГ также отсутствовало достоверное увеличение уровня РФМК.

Возможно, наблюдаемые эффекты после инфузии растворов обусловлены относительной гемодилюцией, а также изменением гемодинамических характеристик крови. К тому же, ГЭК, являющиеся основой инфузионных коллоидных растворов, ингибируют фактор VIII [Stump D. C. et al., 1985], однако этот эффект сильно зависит от молекулярной массы ГЭК и степени их гидроксиэтилирования [Moretti E. W. et al., 2003].

Рис 4. Показатели гемостаза в динамике эксперимента с 21-часовой АНОГ, дополнительным введением лазикса и стерофундина (n=8, *-достоверное различие с фоном, p<0,05)



Рис 5. Показатели гемостаза в динамике эксперимента с 21-часовой АНОГ, дополнительным введением лазикса и венофундина (n=8, *-достоверное различие с фоном, p<0,05)

3. Состояние системы гемостаза в динамике эксперимента с 7-суточной "сухой" иммерсией.

Исследования проводились с целью изучения влияния гиподинамии, перераспределения жидких сред организма, а также профилактических мероприятий (механической стимуляции стопы и миостимуляции) на параметры системы гемостаза. Кроме того, продолжительность данного эксперимента сопоставима с длительностью кратковременных полетов и позволяет оценить динамику изменений непосредственно во время воздействия.

В эксперименте с 7-суточной "сухой" водной иммерсией испытуемые были разделены на 3 группы по 5 человек. Добровольцы первой (контрольной) группы подвергались иммерсии без дополнительных воздействий, второй группы - иммерсии с параллельным применением механической стимуляцией стопы, третьей группы - иммерсии, во время которой использовалась миостимуляция. Забор крови осуществлялся за 7 суток до начала воздействия, на третьи и седьмые сутки иммерсии, а также на первые и восьмые сутки периода последействия.

3.1. Иммерсия без дополнительных воздействий

Активность изучаемых в данной работе физиологических антикоагулянтов (рис 6) достоверно не изменялась на протяжении эксперимента и снижалась только к восьмым суткам последействия (ПС на 35,5%, ATIII на 27,8%). На третьи сутки иммерсии отмечалось достоверное увеличение активности АП на 28,4%, сохраняющееся на седьмые сутки иммерсии (26,0%) и первые сутки периода восстановления (19,7%). Известно, что антиплазмин обладает широкой специфичностью, подавляя активность не только плазмина, но и тромбина, активированных факторов X, XI, XII. Возможно, именно антиплазмину принадлежала ведущая роль в регуляции гемостаза во время иммерсии [Братчик А. М., 1993].

Достоверных изменений концентрации ПГ не наблюдалось вплоть до окончания иммерсии, а на первые и восьмые сутки последействия значение этого параметра понизилось на 20,1 и 27,1% соответственно.

Возможно, период восстановления после иммерсии сопряжен с возникновением более сильных реакций адаптации к измененным условиям, чем при погружении в иммерсионную среду. Не исключено, что именно в этот период активировались компенсаторные механизмы на гемодинамические сдвиги (влияющие на изменение тромбогенного потенциала крови) во время и после окончания иммерсионного воздействия.



Рис 6. Показатели гемостаза в динамике эксперимента с 7-суточной сухой иммерсией без дополнительных воздействий (n=5, *-достоверное различие с фоном, p<0,05).

Таким образом, в ходе эксперимента с 7-суточной "сухой" иммерсией и периода последействия у испытателей не наблюдалось достоверных изменений активности прокоагулянтного звена, при этом отмечалось снижение активности антикоагулянтных ферментов в периоде восстановления, а отдельные характеристики фибринолитического звена гемостаза изменялись фазово. Различия изменений после кратковременных космических полетов и после 7-суточной иммерсии могли быть вызваны неодинаковой продолжительностью и интенсивностью воздействий. Повышения концентрации фибриногена после иммерсии не выявлено, что также указывает на более низкий уровень психоэмоционального напряжения у испытателей по сравнению с космонавтами.

3.2. Иммерсия с применением механической стимуляции стопы

Механическая стимуляция опорной зоны стопы осуществлялась компенсатором опорной разгрузки [Григорьев А. И., Козловская И. Б., Шенкман Б. С., 2004] в период иммерсионного воздействия ежедневно в течение 6 часов с чередованием режима медленной ходьбы (60-шагов/мин - 10 мин), быстрой ходьбы (90 шагов/мин - 10 мин) и отдыха (40 мин)

Использование данного режима механической стимуляции стопы не привело к возникновению существенных отличий функционирования системы гемостаза по сравнению с контрольной группой.

3.3 Иммерсия с применением электромиостимуляции

Высокочастотная электростимуляция мышц голени и бедра [Коряк Ю. А., 1993, 2010] длительностью 30-60 мин/день проводилась в течение 6 дней в индивидуальном режиме для каждого испытуемого.

Величина АПТВ достоверно снижалась (на 12,9%) только на первые сутки периода восстановления. Концентрация фибриногена была достоверно повышена на третьи (на 20,3%) и седьмые сутки иммерсии (на 14,7%), а также на первые сутки последействия (на 13,8%). ТВ достоверно укорачивалось на третьи (на 7,18%) и седьмые сутки иммерсии (на 4,68%), а также на восьмые сутки последействия (на 4,58%). Активность ATIII достоверно прогрессивно снижалась во все сроки исследований (на 6,32 - 7,68 - 13,5 - 28,3%). На третьи сутки иммерсии наблюдалась тенденция к увеличению концентрации D-димера, которое к седьмым суткам стало достоверным (на 27,5%). Концентрация ПГ достоверно снижалась в периоде последействия (на 17,4% на первые сутки и на 31,8% на восьмые сутки). Активность АП была достоверно повышена во все сроки обследования (на 27,2% - 17,7% - 10,4% - 7,72%). Активность ПС была достоверно повышена только на восьмые сутки последействия (на 33,8%).

Показано, что при миостимуляции увеличивается активность симпатического отдела нервной системы [Ешманова А. К. и др., 2008], под влиянием которого может происходить ускорение свертывания по внутреннему пути и на конечном этапе, увеличение содержания фибриногена [Карагезян К. Г., 1960].

В период восстановления отмечаются аналогичные контрольной группе изменения, возможно указывающие, что изменения тонуса мышц и локальной гемодинамики были не единственными причинами, влияющими на состояние системы гемостаза во время и после иммерсии.

Таким образом, 7-суточная иммерсия сопровождается активацией регуляторных компонентов системы гемостаза, а период восстановления - снижением антикоагулянтного и фибринолитического потенциала. Механическая стимуляция стопы не оказывает существенного влияния на систему гемостаза, а электромиостимуляция - повышает прокоагулянтную активность крови.

Рис 7. Показатели гемостаза в динамике эксперимента с 7-суточной сухой иммерсией с применением электромиостимуляции (n=5, *-достоверное различие с фоном, p<0,05).

4. Состояние системы гемостаза в динамике эксперимента со 105-суточной изоляцией в гермообъеме.

Данное исследование проводилось с целью выявить влияние комплекса факторов гермообъема, связанного с пребыванием в условиях ограниченного пространства, а также компенсации относительной гиподинамии физическими нагрузками на показатели системы гемостаза.

Рис 8. Показатели гемостаза в динамике эксперимента со 105-суточной изоляцией в гермообъеме (n=6, *-достоверное различие с фоном, p<0,05).

Сбор биоматериала проводился за 14 суток до эксперимента, на 35-е, 70-е и 105-е сутки изоляции, а также на седьмые и 14-е сутки последействия.

В динамике эксперимента выявлено достоверное увеличение МНО на 35-е (на 5,22%), 70-е (на 7,74%), на 105-е (на 5,92%) а также на седьмые сутки последействия (на 21,5%). К 14-м суткам периода восстановления прослеживалась лишь тенденция к повышению значения МНО.

На 35-е сутки отмечалось достоверное снижение концентрации ПГ на 27,2%.

Все изменения происходили в рамках физиологической нормы. Во все сроки обследования значения остальных исследованных параметров были близки к уровню фоновых величин.

Наблюдаемое достоверное увеличение значения МНО во все сроки эксперимента и на седьмые сутки периода восстановления свидетельствует о замедлении свертывания по внешнему пути. Данный эффект предположительно можно связать с изменением липидного обмена во время изоляции. В эксперименте с длительной изоляцией SFINCS-99 в период, соизмеримый с длительностью эксперимента Марс - 105 была выявлена тенденция к снижению уровня фосфолипидов в сыворотке крови испытателей [Заболотская И. В., Маркин А. А. 2001]. Как известно, важной особенностью функционирования гемокоагуляционного каскада является то, что активация и взаимодействие факторов свертывания крови почти на всех этапах процесса происходит на плазменных фосфолипидных мембранах [Баркаган З. С., Момот А. П. 2008].

Снижение концентрации ПГ на 35 сутки изоляции, возможно, связано с особенностями белкового обмена, так как в ходе эксперимента SFINCS-99 выявлена сходная динамика изменения уровня общего белка [Маркин А. А. и др., 2001].

Во время изоляции достаточно интенсивно применялось дополнительное воздействие в виде комплекса физических нагрузок.

Установлено, что в результате действия физической нагрузки значительно увеличивается скорость кровотока.

В результате "гемодинамического удара" имеет место повреждение форменных элементов крови и выделение из них факторов, оказывающих активирующее влияние на систему гемокоагуляции [Бышевский А. Ш., Кожевников В. Н., 1986]. При интенсивной нагрузке наблюдается неадекватный ее мощности уровень доставки кислорода тканям [Meerson F. Z., 1993]. Гипоксия изменяет содержание и активность ряда компонентов системы гемокоагуляции [Бышевский А. Ш. и др., 1999].

Возможно, физические упражнения в некоторой степени препятствовали замедлению свертывания, однако этот эффект зависит от интенсивности нагрузки и уменьшается при повышении уровня тренированности [Шахматов И. И. и др., 2004].

Испытатели имели различный начальный уровень тренированности, повышающийся в ходе эксперимента.

Таким образом, 105-суточная изоляция сопровождается достоверным замедлением свертывания крови по внешнему пути и уменьшением концентрации центрального профермента фибринолитического звена - плазминогена на 35-е сутки, при этом изменения других параметров во все сроки эксперимента недостоверны. Возможно, обнаруженные эффекты связаны с компенсаторной активацией ингибиторов внешнего пути свертывания в ответ на изменение режима двигательной активности, а также за счет снижения интенсивности обменных процессов, отмечавшегося при длительной изоляции.

В отличие от отмеченного после длительных полетов достоверного снижения фибринолитического потенциала, уменьшение его на седьмые сутки периода последействия эксперимента со 105-суточной изоляцией было недостоверно. Возможно, во время длительных экспедиций имели место более существенные изменения белкового обмена, вследствие влияния невесомости на организм. Кроме того, воздействие комплекса факторов заключительной фазы космического полета и стресс реадаптации к земным условиям, отсутствовавшие в эксперименте со 105-суточной изоляцией, способствовали усилению наблюдаемого эффекта.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

После космических полетов выявлены изменения, указывающие на повышение свертывающего потенциала. Эти изменения могли быть вызваны развитием стресс-реакции, изменениями гемодинамики, гормонального статуса, гемоконцентрацией в условиях полета. Достоверных изменений параметров антикоагулянтного звена гемостаза не выявлено. Наблюдается незначительное снижение фибринолитического потенциала, вызванное дефицитом потребления ПГ или снижением уровня его синтеза.

В наземных модельных экспериментах наблюдаются тенденции к уменьшению концентрации ПГ. Во время АНОГ отмечается снижение активности ATIII. В ходе эксперимента с иммерсией выявлены изменения антикоагулянтного и фибринолитического звеньев гемостаза. В условиях длительной изоляции наблюдалось замедление свертывания по внешнему пути. Эти изменения могли быть связаны с особенностями водно-солевого, гемодинамики, а также белкового и липидного обмена.

Исследуемые методы профилактики неблагоприятных эффектов космического полета либо не предотвращали повышение прокоагулянтного потенциала, либо несколько усиливали его. Однако, не исключено, что во время длительной изоляции физические нагрузки способствовали ослаблению тенденции к гипокоагуляции.

Таким образом, состояние системы гемостаза после полетов и экспериментов несколько различается. Это может быть обусловлено неодинаковой продолжительностью и интенсивностью воздействия, неоднородностью выборки участников эксперимента. Психоэмоциональное напряжение у космонавтов существенно выше, чем у участников экспериментов. Продолжительность наземных экспериментов в точности не соответствовала продолжительности полетов. Кроме того, даже фоновые показатели системы гемостаза космонавтов имели некоторые особенности, указывая на большую гетерогенность выборки испытуемых в экспериментах.

Выводы

1. После космических полетов отмечается увеличение прокоагулянтного потенциала организма, выражающееся в ускорении свертывания по внутреннему пути после длительных полетов и увеличении концентрации фибриногена после кратковременных. Кроме того, после длительных полетов снижается фибринолитический потенциал крови.

2. 21-часовая АНОГ (-15^о) сопровождается уменьшением антикоагулянтного и фибринолитического потенциала, повышением фибриногенолиза. Введение лазикса в некоторой степени компенсирует эти эффекты. Инфузия стерофундина вызывает ускорение свертывания по внутреннему пути, не влияя на антикоагулянтный и фибринолитический потенциал крови. Инфузия венофундина приводит к ускорению свертывания на конечном его этапе, снижению антикоагулянтного и фибринолитического потенциала.

3. 7-дневная "сухая" иммерсия сопровождается увеличением активности основного ингибитора фибринолиза б₂-антиплазмина, а также снижением антикоагулянтного и фибринолитического потенциала в период восстановления. Механическая стимуляция стопы существенно не влияет на изменение параметров гемостаза, в то время как электромиостимуляция приводит к ускорению свертывания на конечном этапе, активации фибринолиза и снижению антикоагулянтной активности.

4. 105-суточная изоляция в гермообъеме сопровождается замедлением свертывания по внешнему пути во все сроки эксперимента и снижением фибринолитического потенциала на начальных этапах эксперимента.

Практические рекомендации

1. Учитывая то, что длительные космические полеты могут сопровождаться изменениями в системе гемостаза, что подтверждается результатами исследований в динамике модельных наземных экспериментов, необходим мониторинг показателей гемостаза на борту пилотируемых космических аппаратов, поскольку послеполетные обследования дают представление о суммарных эффектах комплекса факторов орбитального полета, выведения и спуска с орбиты, а также периода реадаптации к наземным условиям.

2. Необходим мониторинг основных показателей системы свертывания крови при разработке средств профилактики неблагоприятного воздействия факторов космического полета на организм человека, так как при их применении отдельные компоненты системы гемостаза могут варьировать, изменяя общий гемостатический потенциал.

гемостаз полет свертывание кровь

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Влияние 7-суточной "сухой" иммерсии на показатели системы гемостаза, Тезисы VIII Конференции молодых ученых, специалистов и студентов, посвященной дню космонавтики, с 26. 14 апреля 2009, Москва

2. Haemostasis system indices during 7-day "dry" immersion. // 30th Annual International Gravitational Physiology Meeting Abstract, p48. 24-29 May, 2009, Fourth Military Medical University, Xi'an, China (co-authors: Morukov B. V., Markin A. A., Juravlyova O. A., Zabolotskaya I. V., Vostrikova L. V.)

3. Cosmonaut's haemostasis system indices after long-term and short-term space flight. // 17th IAA Humans in Space Symposium Abstract p75-76. Moscow, Russia, June 7-11, 2009 (co-authors: Morukov B. V., Markin A. A., Krivitsyna Z. A., Juravlyova O. A.)

4. Влияние дегидратации и инфузии кровозамещающих растворов на показатели системы гемостаза в эксперименте с 21-часовой антиортостатической гипокинезией.// Авиакосмическая и экологическая медицина. 2009. Т 43. №6. с19-23. (соавторы: Баранов М.В., Ковалев А.С., Репенкова Л.Г., Моруков Б.В., Маркин А.А.)

5. Влияние дегидратации и характера кровотока на показатели системы гемостаза. Тезисы IX Конференции молодых ученых, специалистов и студентов, посвященной дню космонавтики, с 48-49. 14 апреля 2010, Москва.

6. Показатели системы гемостаза после длительных космических полетов. // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2010. Т 44. №2. с68. (соавторы: Маркин А.А., Моруков Б.В)

7. Показатели системы гемостаза после кратковременных космических полетов и в эксперименте с 7-дневной "сухой" иммерсией. // Физиология человека. 2010. Т36. №4. с 125-129. (соавторы: Моруков Б. В., Маркин А. А, Журавлева О. А., Заболотская И. В., Вострикова Л. В.)

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ATIII - антитромбин III

АНОГ - антиортостатическая гипокинезия

АП - б₂-антиплазмин

АПТВ - активированное парциальное тромбопластиновое время

ГЭК - гидроксиэтилированные крахмалы

ИАП-1 - ингибитор активатора плазминогена первого типа

МНО - международное нормализованное отношение

ПВ - протромбиновое время

ПГ - плазминоген

ПИ - протромбиновый индекс

ПС - протеин С

РФМК- растворимые фибрин-мономерные комплексы

ТАП - тканевый активатор плазминогена

ТВ - тромбиновое время

ФБА - фибринолитическая активность

Размещено на Allbest.ru

...