научная статья по теме ОСОБЕННОСТИ АДАПТАЦИИ И ДЕЗАДАПТАЦИИ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ КОСМИЧЕСКОГО ПОЛЕТА Биология

Текст научной статьи на тему «ОСОБЕННОСТИ АДАПТАЦИИ И ДЕЗАДАПТАЦИИ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ КОСМИЧЕСКОГО ПОЛЕТА»

УДК 612.821

ОСОБЕННОСТИ АДАПТАЦИИ И ДЕЗАДАПТАЦИИ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ

КОСМИЧЕСКОГО ПОЛЕТА

© 2010 г. А. Р. Котовская, Г. А. Фомина

ГНЦРФ — Институт медико-биологических проблем РАН, Москва Поступила в редакцию 02.03.2009 г.

Целью данной работы являлся анализ и обобщение материалов исследований гемодинамики, выполненных в течение 20 лет на орбитальных станциях САЛЮТ-7 и МИР у 26 космонавтов в полетах длительностью от 8 до 438 суток. Приведены данные ультразвуковых исследований сердца, артериальных и венозных периферических сосудов в различных областях тела, изучения емкости вен нижних конечностей с помощью окклюзионной плетизмографии. Установлено, что в состоянии покоя наиболее значимые параметры гемодинамики, а именно насосная функция сердца, кровоснабжение мозга, а также интегральные показатели — артериальное давление и частота сердечных сокращений — являлись самыми "защищенными" и оставались стабильными при длительном пребывании в невесомости. Отсутствие гравитационных стимулов приводило к снижению резистентности артериальных сосудов практически во всех сосудистых регионах ниже уровня сердца, т.е. антигравитационное распределение сосудистого тонуса в невесомости постепенно утрачивалось как невостребованное. Наиболее подверженной влиянию невесомости была венозная гемодинамика, где изменения проявлялись раньше и были выражены сильнее, чем в артериальной части сосудистого русла. Обнаружено замедление венозного возврата, снижение сопротивления сосудов нижней половины тела, увеличение емкости венозной сети ног. При функциональной пробе с воздействием отрицательного давления на нижнюю половину тела выявлялось ухудшение гравитационно-зависимых реакций, которое нарастало по мере увеличения длительности космического полета. Детре-нированность сердечно-сосудистой системы отчетливо проявлялась при возвращении к условиям земной гравитации снижением переносимости перегрузок на этапе спуска с орбиты и ортостатиче-ской неустойчивостью в послеполетном периоде. Полученные в ходе исследований объективные данные подтвердили многофакторный генез ортостатической неустойчивости в ходе космических полетов, включающий перераспределение крови, изменения регуляции сосудистого тонуса артериальных и венозных сосудов нижних конечностей и гиповолемию.

Ключевые слова: микрогравитация, детренированность сердечно-сосудистой системы, периферическое кровообращение, ортостатическая устойчивость, венозная гемодинамика.

Несмотря на огромный опыт, накопленный в отечественных и зарубежных полетах, функционирование сердечно-сосудистой системы человека в условиях космического полета до сих пор остается в центре внимания и является одним из приоритетных направлений космической медицины [1, 2].

В настоящей статье представлен анализ материалов исследований гемодинамики, выполненных в условиях невесомости.

МЕТОДИКА

Исследования гемодинамики космонавтов выполнялись в состоянии относительного покоя и при функциональном тесте с воздействием отрицательного давления на нижнюю половину тела до, во время и после космических полетов на орбитальных станциях САЛЮТ-7 и МИР с помощью аппаратуры, разработанной во Франции.

С 1982 по 1999 гг было проведено более 200 комплексных исследований гемодинамики у 26 космонавтов в полетах различной длительности (от 8 до 438 суток), с использованием современных методов исследования (ультразвуковой эхокардиографии, 2Э-зхографии сосудов внутренних органов, до-пплер-флоуметрии, окклюзионной аэроплетизмографии). В целом использовались стандартные методики исследований, однако специфические задачи и условия исследований в космических полетах (КП) потребовали разработки специальных приспособлений для мониторной регистрации во время функциональных тестов. Состояние ортостатической устойчивости во время КП контролировалось при помощи теста с воздействием отрицательного давления на нижнюю половину тела (ОДНТ), в известной мере имитирующего ортостатическое перемещение крови. Тест состоял из трех ступеней: — 25 мм рт. ст. — 5 мин, — 35 мм рт. ст. — 1 мин, — 45 мм рт. ст. — 5 мин.

Таблица 1. Корреляция изменений конечно-диастолического объема левого желудочка сердца (КДО) и сопротивления почечных артерий (Я геп) с динамикой общей жидкости тела (ОЖТ) в длительных космических полетах (КП)

Период исследования КДО Я геп ОЖТ

До полета 0 ± 1.36 0 ± 1.863 0

КП 1 месяц 11.20 ± 3.69 13.80 ± 4.48 8.4

КП 3 месяца 9.26 ± 3.13 10.28 ± 3.42 9.3

КП 4—6 месяцев 8.62 ± 1.37 14.05 ± 3.07 9.4

После полета 5—9 суток 3.89 ± 3.21 2.69 ± 2.82 5.2

Коэффициент корреляции г с динамикой ОЖТ 0.95 0.90

Примечание. Изменения всех показателей приведены в процентах к исходному состоянию до полета.

На всем протяжении теста производилось монитор-ное ультразвуковое исследование кровотока аорты, средней мозговой (СМА) и бедренной (БА) артерий. Рассчитывались ударный выброс, объемный кровоток и индекс резистентности СМА и БА, соотношение кровотока СМА и БА и индекс дефицита мозгового кровотока, отражающий суммарное снижение кровотока по СМА за 5 мин воздействия разрежения —45 мм рт. ст., по сравнению с 5 мин покоя до пробы. Емкость и растяжимость вен голени оценивалась по данным окклюзионной аэроплетизмографии голени. С помощью воздушной измерительной манжеты регистрировались изменения объема голени при создании окклюзионного давления — 10, 20, 30, 40, 50 и 60 мм рт. ст.

Результаты исследований были обработаны методами вариационной статистики. Изменения считались достоверными при уровне значимостир < 0.05. Референтной точкой для оценки изменений являлись предполетные исследования каждого из космонавтов.

Методика исследований была одобрена комиссией по биоэтике ГНЦ РФ — ИМБП РАН. Все космонавты, принимавшие участие в исследованиях, были ознакомлены с их методикой и подписали Информированное согласие на участие в исследованиях.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования гемодинамики в состоянии покоя

Изменения в состоянии покоя традиционных показателей общей гемодинамики — частоты сердечных сокращений (ЧСС) и артериального давления (АД) в ходе космического полета в основном были незначительными. В период с 1 по 3 месяц пребывания в невесомости по данным эхокардиографии (ЭхоКГ) отмечены индивидуальные разнонаправленные изменения ударного выброса сердца (УВ) и минутного объема кровообращения (МОК). К 4—6 месяцу КП у всех обследованных космонавтов проявилась статистически значимая (р < 0.05) тенденция к уменьшению УВ и МОК.

По данным ЭхоКГ отмечено уменьшение конеч-но-диастолического объема (КДО) левого желудочка

сердца по сравнению с предполетной величиной. В течение первого месяца полета это уменьшение было небольшим (3—6%), с тенденцией к нарастанию до 8—10% к 5—6 месяцу полета. Высокая степень корреляции (г = 0.95) между динамикой этого показателя и количеством общей жидкости тела (по данным В.Б. Носкова с соавт. [3]) позволяет предположить, что причиной сниженного наполнения камер сердца явилась гиповолемия, отмечавшаяся на протяжении всего периода пребывания в невесомости [3, 4] (табл. 1).

В свою очередь, снижение КДО было наиболее вероятной причиной некоторого уменьшения ударного выброса. Фракция выброса (ФВ) левого желудочка (ФВ = УВ/КДО) во всех проведенных исследованиях оставалась в пределах нормы: изменения от 69 ± 2% до полета до 64 ± 2% при пребывании в невесомости полгода и более, с нашей точки зрения, не могут расцениваться как значимые. Уже на 1—3 сутки после возвращения на Землю ФВ практически соответствовала предполетным величинам. При ультразвуковых исследованиях сердечно-сосудистой системы в полетах разной длительности, проводившихся нами на протяжении почти 20 лет, не было зарегистрировано ни одного случая снижения насосной функции сердца [5].

Аналогичные данные о снижении УВ и ФВ у американских астронавтов в конце длительных (до 144 дней) космических полетов получили Д. Мартин и соавт. [6]. Однако они склонны интерпретировать их как свидетельство снижения сократительной способности миокарда в длительных полетах, несмотря на быстрое восстановление обоих показателей уже в первые дни после посадки. Полагаем, что тенденцию к уменьшению УВ при незначительном снижении ФВ все же следует рассматривать как проявление гипокинетического синдрома в условиях гиповолемии.

Доказательством того, что насосная функция сердца в длительных полетах сохраняется на хорошем уровне, является физическая возможность выполнения космонавтами во время полета большого объема физических тренировок и огромного количества работ, связанных со значительными физически-

Б

Рис. 1. Поперечное сечение яремной вены до полета

(А) и на 5-й месяц полета (Б).

ми нагрузками (например, нескольких выходов в открытый космос за один полет).

По данным ультразвуковых исследований магистральных артериальных и венозных сосудов было выявлено существенное влияние невесомости на периферическую гемодинамику, как артериальную, так и венозную, причем изменения имели ярко выраженные особенности в областях, расположенных выше и ниже уровня сердца [7].

В условиях земной гравитации высокий тонус артериальных сосудов нижней половины тела человека и низкое сопротивление в церебральных, легочных и почечных сосудах обеспечивают полноценное кровоснабжение жизненно важных органов. В невесомости кровь перераспределяется из области высокой резистентности сосудов в зоны низкого сопротивления, что инициирует все последующие изменения в сердечно-сосудистой системе, в том числе и изменения сосудистого тонуса. Из отделов сердечно-сосудистой системы, расположенных выше уровня сердца, наибольший интерес вызывает цервико-цефали-ческая гемодинамика (кровообращение в области головы и шеи). Были исследованы резистентность и кровоток общих сонных артерий, а также кровенаполнение и параметры кровотока яремных вен. Внутримозговой кровоток оценивался по данным исследования средней мозговой артерии (одной из артерий Вилизиева круга). Характерным для невесомости и значимым для мозгового кровообращения являлось наблюдавшееся у всех космонавтов с первых дней полета существенное, на 25—35% п

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком