Физиологические закономерности формирования синдрома острой послеполетной дезадаптации космонавтов

PHYSIOLOGICAL PATTERNS OF DEVELOPING ACUTE POST-FLIGHT DEADAPTATION SYNDROME IN ASTRONAUTS



В.С. Новиков
Е.Б. Шустов
V.S. Novikov
Ye.B. Shustov
raen.vsn@mail.ru
shustov-msk@mail.ru
вице-президент РАЕН, председатель Секции междисциплинарных проблем науки и образования, лауреат Государственной премии РФ в области науки и техники, заслуженный деятель науки РФ, академик, доктор медицинских наук, профессор
главный научный сотрудник Института токсикологии Федерального медико-биологического агентства, профессор кафедры фармакологии и клинической фармакологии Санкт-Петербургской химико-фармацевтической академии Министерства Здравоохранения, академик РАЕН, лауреат Государственной премии РФ в области науки и техники, доктор медицинских наук, профессор
vice-president of the Russian Academy of Natural Sciences, chairperson of the section of Interdisciplinary problems of science and education of Russian Academy of Natural Sciences, a recipient of the State Prize in Science and Engineering, Honored Science Worker, member of the Russian Academy of Natural Sciences, Doctor of Medicine, professor
chief research worker, the Institute of Toxicology of the Federal Medical-Biological Agency, professor, the Department of Pharmacology and Clinical Pharmacology, St. Petersburg Chemical Pharmaceutical Academy of the Ministry of Health, member of the Russian Academy of Natural Sciences, a recipient of the State Prize of the Russian Federation in Science and Engineering, Doctor of Medicine, professor
г. Санкт-Петербург
г. Санкт-Петербург
St. Petersburg
St. Petersburg

Ключевые слова:

  • дезадаптация
  • космическая медицина
  • космонавты
  • невесомость
  • послеполетный синдром
  • тимоген
  • фармакологическая коррекция
  • функциональное состояние
  • Keywords:

  • deadaptation
  • space medicine
  • astronauts
  • weightlessness
  • post-flight syndrome
  • timogen
  • pharmacological correction
  • functional status
  • В статье рассмотрены закономерности формирования состояния дезадаптации у космонавтов в остром послеполетном периоде. Показана взаимосвязь влияния невесомости и ассоциированных с ней физиологических и биохимических процессов, продолжительности орбитального космического полета с проявлениями послеполетного дезадаптационного синдрома. Указанные особенности функционального состояния космонавтов могут существенно затруднять выполнение задач профессиональной деятельности в ходе перспективных пилотируемых программ на внеземных объектах, обладающих гравитацией. Обоснована принципиальная возможность оптимизации течения острого послеполетного синдрома у космонавтов посредством применения фармакологических средств.

    We consider the patterns of developing the condition of deadaptation in astronauts in acute post-flight period. We show the correlation between the weightlessness and physiological and biochemical processes associated with it, the duration of an orbital space flight and the revelations of the post-flight deadaptation syndrome. The above-mentioned features of the functional status of the astronauts can significantly hamper the performance during the long-term manned programs in extraterrestrial objects with gravity. We substantiate the possibility to optimize the course of acute post-flight syndrome in astronauts using pharmaceuticals.

    Обзор статьи

    На ближайшие десятилетия перспективные планы развития пилотируемой космонавтики в разных странах предусматривают расширение исследований, связанных с длительным пребыванием человека в космическом пространстве и подготовку к экспедициям на другие планеты, в частности – на Марс. Перспективы увеличения длительности космических полетов связаны с изучением механизмов адаптации человека к факторам космического полета и послеполетного периода [12].
    Во время космических полетов отсутствие земной гравитации порождает три основных причины изменений, происходящих в организме человека в условиях невесомости: изменения афферентации в ЦНС с механо- и волюморецепторов, снижение до нуля гидростатического давления крови и других жидких сред организма, отсутствие весовой нагрузки на костно-мышечную систему. Изменение и ослабление афферентации с механо- и волюморецепторов обусловлено потерей массы отолитов, снижением напряжения познотонической мускулатуры и мышечных усилий при перемещении тела в связи с отсутствием необходимости преодоления сил земного притяжения, отсутствием рефлекторных реакций, направленных на сохранение равновесия тела, уменьшением растяжения полых гладкомышечных органов и сосудов, уменьшением деформации паренхиматозных органов вследствие отсутствия веса этих органов и их содержимого, снижением нагрузки на костно-суставной аппарат.
    Указанные изменения афферентации в условиях невесомости приводят к нарушению привычного взаимодействия функциональных систем и возникновению сенсорного конфликта [16]. Дефицит импульсации с механо- и волюморецепторов в остром периоде адаптации организма к невесомости может сопровождаться снижением активности дорсального отдела гипоталамуса, гипоталамо-гипофизарной системы и ретикулярной формации с ослаблением ее восходящего и нисходящего влияния, что приводит к установлению нового уровня кортико-подкорковых взаимоотношений в виде снижения тонуса и уменьшения тормозящего влияния коры на подкорковые образования. В реальном космическом полете указанные изменения приводят к возникновению у космонавтов иллюзорных ощущений, повышению чувствительности рецепторов полукружных каналов вестибулярного анализатора и быстро наступающему укачиванию, а также к нарушению пространственной ориентировки тела и координации движений.
    Снижение в условиях невесомости до нуля гидростатического давления крови и других жидких сред организма приводит к существенным изменениям в системе кровообращения и водно-солевого баланса человека (рис. 1). В их основе лежит перемещение крови и других жидких сред в краниальном направлении, сопровождающееся увеличением объема крови и повышением ее давления в сосудах головы, растяжением и стимуляцией механорецепторов предсердий и сосудисто-легочного пучка, что, в свою очередь, обусловливает включение рефлекторных и гуморальных механизмов, направленных на сохранение гемодинамического и водно-солевого гомеостаза [20].
    Возникающие при этом срочные компенсаторно-приспособительные реакции связаны с торможением секреции антидиуретического гормона гипофиза, с уменьшением активности ренин-ангиотензин-альдостероновой системы и торможением вазомоторного центра. Это приводит к частичной потере организмом жидкости и электролитов путем учащения диуреза, уменьшению объема плазмы крови, рефлекторному сужению легочных сосудов, расширению сосудов большого круга кровообращения, депонированию крови во внутренних органах и ограничению ее поступления в сердечно-легочную область. В более поздние периоды пребывания в невесомости к ним присоединяются приспособительные реакции, проявляющиеся в снижении общего объема массы эритроцитов и гемоглобина и приводящие к дальнейшему уменьшению объема циркулирующей крови. В условиях невесомости непосредственное смещение крови в верхнюю часть тела проявляется у космонавтов ощущениями прилива крови к голове, расширением сосудов головы, появлением тупых пульсирующих болей в голове, также наблюдается отечность кожи лица и шеи, набухание вен шеи и инъецированность сосудов склер глаз.
    Отсутствие нагрузки на костно-мышечную систему в условиях невесомости, а также снижение мышечных усилий при статической и динамической работе, связанных в условиях Земли с преодолением силы тяжести, обусловливают общую недогрузку мышц, дефицит мышечной активности и уменьшение общего объема проприоцептивной импульсации. Указанные изменения приводят к нарушению координации движений и ослаблению функций нервно-мышечного аппарата, снижению интенсивности общего метаболизма, процессов структурно-пластического обмена в костно-мышечной системе, в общей гемодинамике организма.
    При длительном нахождении в невесомости отсутствие нагрузки на костно-мышечную систему проявится у космонавтов нарушением координации движений, снижением способности к развитию мышечных усилий, замедлением выполнения двигательных актов, нарушением соразмерности движений по усилиям [14]. В последующем может появиться функциональная атрофия как скелетной, так и гладкой мускулатуры, нарушения ортостатической устойчивости космонавтов.
    В целом, в условиях длительной невесомости у космонавтов, кроме перечисленных отклонений, наблюдается снижение обмена веществ, уменьшение массы тела, угнетение функциональной активности нейрогуморальной и иммунной систем, что сопровождается общей астенизацией организма и снижением его резистентности к неблагоприятному воздействию среды обитания [8; 18].
    Применение на борту космонавтами комплекса профилактических методов и средств не предупреждает в полной мере развития в послеполетном периоде дезадаптационных нарушений. Результаты обследования экипажей космических летательных аппаратов после полетов (рис. 2) свидетельствуют о наличии у них отчетливых физиологических сдвигов.
    После приземления и в ближайший послеполетный период состояние космонавтов, как правило, характеризуется общей астенизацией, угнетением или извращением реактивности организма, значительной детренированностью к ортостатическим и физическим нагрузкам, перестройкой гемодинамики, энергетического, пластического и водно-электролитного обмена, изменениями в афферентной системе, существенно затрудняющих возможности экипажа по действиям после посадки [2; 3; 4; 5; 10; 15; 21; 22].

    Список использованной литературы

    1. Береговкин А.В., Крупина Т.Н., Сырых Г.Д. Результаты клинического обследования космонавтов после 63-суточного полета // Космическая биология и авиакосмическая медицина. 1977. Т. 11. № 2. С. 19–22.
    2. Воробьев Е.И., Газенко О.Г., Генин А.М. Основные итоги медицинских исследований по программе Салют-6 – Союз // Космическая биология и авиакосмическая медицина. 1984. № 2. С. 22–26.
    3. Воробьев Е.И., Газенко О.Г., Шульженко Е.Б. Предварительные результаты медицинских исследований в 5-месячном космическом полете на орбитальном комплексе Салют-7 – Союз-Т // Космическая биология и авиакосмическая медицина. 1986. № 2. С. 27–34.
    4. Газенко О.Г., Григорьев А.И., Егоров А.Д. Медицинские исследования по программе длительных пилотируемых полетов на орбитальном комплексе Салют-7 – Союз-Т // Космическая биология и авиакосмическая медицина. 1990. № 2. С. 9–15.
    5. Газенко О.Г., Пестов И.Д., Макаров В.И. Человек и космос. М.: Наука, 1987. 272 с.
    6. Еремин А.В., Рудный Н.М. Человек в космическом полете / Космическая биология и медицина: руководство по физиологии. М.: Наука, 1987. С. 7–49.
    7. Каркищенко Н.Н., Шустов Е.Б. Особенности фармакологической поддержки функционального состояния космонавтов при нештатных ситуациях в полете и при посадке после длительных космических полетов / Пилотируемые полеты в космос: материалы XI Международной научно-практической конференции 10–12 ноября 2015 года. Звездный городок, 2015. С. 406–407.
    8. Константинова И.В. Система иммунитета / Человек в космическом полете. М.: Наука, 1997. С. 192–232.
    9. Корнилова Л.Н., Крейдин Ю.В., Тарасов И.К. Оптокинетический нистагм и оптокинетическая устойчивость у космонавтов в пред- и послеполетном периодах // Космическая биология и авиакосмическая медицина. 1983. Т. 17. № 4. С. 12–16.
    10. Новиков В.С. Функциональное состояние космонавтов в орбитальном полете / Физиология летного труда. СПб.: Наука, 1997. С. 373–395.
    11. Новиков В.С., Воронин Л.И., Чепрасов В.Ю., Ястребов Д.В. Проблема коррекции функциональных состояний космонавтов после длительных космических полетов / Труды юбилейных ХХХ чтений, посвященных разработке научного наследия и развитию идей К.Э. Циолковского. СПб.: Наука. 1996. С. 1619.
    12. Новиков В.С., Шустов Е.Б. Проблемы медико-биологического обеспечения перспективных пилотируемых космических полетов // Вестник Российской академии естественных наук. 2012. № 1. С. 13–15.
    13. Новиков В.С., Шустов Е.Б., Горанчук В.В. Коррекция функциональных состояний при экстремальных воздействиях. СПб.: Наука, 1998. 544 с.
    14. Оганов В.С., Шнайдер В.С. Костная система / Человек в космическом полете. М.: Наука, 1997. С. 421–459.
    15. Пестов И.Д., Гератеволь З.Дж. Невесомость / Основы космической биологии и медицины. М.: Наука, 1976. Т. 2. Кн. 1. С. 324–370.
    16. Решке М.Ф., Корнилова Л.Н., Харм Д.Л, Блумберг Дж.Дж., Пелоски В.Х. Нейрорецепторные и сенсомоторные функции / Человек в космическом полете. М.: Наука, 1997. С. 233–327.
    17. Романов Е.М., Артамонова Н.П., Голубчикова З.А. Результаты длительных электрокардиографических наблюдений за космонавтами // Космическая биология и авикосмическая медицина, 1987. Т. 21. № 6. С. 10–14.
    18. Ушаков А.С., Попова И.А. Обмен веществ // Человек в космическом полете. М.: Наука, 1997. С. 328–356.
    19. Хантум К.Л., Синтрон Н.М. Эндокринная система: водный и электролитный баланс // Человек в космическом полете. М.: Наука, 1997. С. 149–174.
    20. Чарльз Д.Б., Фрей М.А., Фрич-Иель Дж.М., Фортнер Г.В. Кардиоваскулярная и респираторная функции // Человек в космическом полете. М.: Наука, 1997. С. 109–148.

    РФ, Ленинградская область, г. Гатчина, ул. Рощинская, д. 5 к.2