Значимые результаты и публикации 2003 года

В исследованиях с участием человека выявлены закономерности и основные механизмы развития эффектов безопорности в различных системах организма. Установлено, что первичным ответом на устранение опорных нагрузок является угнетение активности позно-тонической системы разгибателей; изменения в системах спинального и супраспинального двигательного управления, мышечной системе, системе контроля ортостатической устойчивости и другие, обнаруживаемые в этих условиях, являются производными, вторичными и реализуются по механизмам центрального сопряжения (флексорное облегчение), обучения (координационные перестройки), электромеханической инактивации мышечных волокон, изменяющей процессы внутриклеточной сигнализации (чл.-корр. РАН, д.м.н. Козловская И.Б.). В исследованиях на крысах открыты новые механизмы нервного контроля миозинового фенотипа скелетных мышц. Показано, что химическая активация одной из центральных структур головного мозга (неостриатума) при гравитационной разгрузке приводит к перераспределению миозиновых типов волокон в сторону большей экспрессии медленных изоформ в m.soleus крысы. Инактивация мышцы-антагониста в этих условиях предотвращает атрофию и сдвиг миозинового фенотипа мышечных волокон (д.б.н. Шенкман Б.С.).

Для предотвращения остеопении и коррекции сдвигов в обмене кальция, вызванных отсутствием опорных и механических нагрузок, в экспериментах на крысах проанализировано влияние различных схем введения ибандроната. Показано, что этот препарат полностью предотвращает снижение минеральной насыщенности костей, лишенных опорной нагрузки, однако приводит к торможению процессов ремоделирования костной ткани. Курсовое введение ибандроната выявило его пролонгированное действие, тогда как при превентивном введении положительный эффект был менее выраженным (д.м.н. Ларина И.М., д.м.н. Моруков Б.В., д.м.н. Капланский А.С.). В группе пациентов пожилого возраста с остеопорозом при клинических испытаниях установлен положительный эффект препарата из группы модуляторов рецепторов эстрогенов (д.м.н. Оганов В.С. совм. с Центром профилактической медицины МЗ РФ).

В экспериментах на крысах установлено, что дефицит нагрузок на задние конечности ведет к развитию не зависящих от пола и равнозначных в количественном отношении атрофических изменений в костях и антигравитационных мышцах конечностей, что объясняется одинаковой степенью снижения в этих условиях функциональной активности клеток-продуцентов гормона роста, кальцитонина и инсулина (к.м.н. Дурнова Г.Н.).

Показано, что в условиях микрогравитации клетки in vitro способны распознавать и взаимодействовать друг с другом. При этом лимфоциты - естественные киллеры в условиях космического полета связываются со специфическими клетками-мишенями и проявляют цитотоксическую активность. Полученные результаты свидетельствуют о том, что микрогравитация, по-видимому, не снижает противовирусную и противоопухолевую активность иммунокомпетентных клеток (д.м.н. Буравкова Л.Б., к.м.н. Рыкова М.П.).

В электронно-микроскопических исследованиях ультраструктуры коры червя мозжечка крыс установлено, что длительное пребывание в условиях гипергравитации сопровождается развитием признаков усиления афферентного притока к структурам мозжечка. Изменения ультраструктуры клеток-зерен зернистого слоя и клеток Пуркинье коры центральной дольки червя, обнаруженные у животных после 30-суточного пребывания в условиях гипергравитации, свидетельствуют о значительном повышении функциональной активности клеточных элементов коры мозжечка (к.м.н. Краснов И.Б.).

Наземное культивирование растений пшеницы сорта Апогей из семян, сформированных в условиях космического полета, не выявило отдаленных биологических последствий в части строения генеративных органов, споро- и гаметогенеза, оплодотворения и образования семян, что свидетельствует о возможности непрерывного культивирования растений в составе биологической системы жизнеобеспечения экипажей в длительных межпланетных экспедициях (д.б.н. Сычев В.Н., д.б.н. Левинских М.А., к.т.н. Подольский И.Г.).

Разработаны новые способы управления функциональным состоянием человека и повышения его работоспособности в экстремальных условиях с помощью хронической низкочастотной электростимуляции мышц на фоне растяжения, силовой тренировки в сочетании с приемом креатина, с использованием метода редукции ингибирующего влияния миостатина на рост мышечной массы и др. Преимуществом этих способов является минимизация таких негативных побочных эффектов как снижение силовых возможностей при тренировке выносливости и наоборот. Апробированы новые подходы к оптимизации отбора перспективных спортсменов, основанные на использовании молекулярно-генетических маркеров (д.м.н. Виноградова О.Л. совм. с Институтом биохимии им. А.Н.Баха РАН).

На основе методов анализа вариабельности сердечного ритма разработаны критерии, алгоритмы и математическая модель оценки функциональных состояний организма человека. Разработан и испытан в отделе кардиологии ММА им. И.М.Сеченова макетный образец прибора "Стрессметр" для оценки функционального состояния организма (д.м.н. Баевский Р.М., к.м.н. Михайлов В.М.).

С целью мониторинга резервов здоровья и работоспособности населения разработан комплекс морфофункциональных показателей человека для диспансерного обследования и алгоритм расчета интегрального показателя физического здоровья и работоспособности человека. С использованием разработанных технологий проведено массовое обследование 36500 детей и молодежи в возрасте 6-25 лет в Москве и 9 регионах России (к.педагогич.н. Орлов В.А. совм. с Ассоциацией "Народный СпортПарк").

Разработана и верифицирована экспериментальная модель длительной иммерсионной гипокинезии обезьян. Показано, что функциональные и структурные изменения в различных системах организма приматов, регистрируемые в условиях данной модели, по глубине, выраженности и скорости развития существенно превосходят изменения, отмечаемые в условиях антиортостатической гипокинезии (классическая модель физиологических эффектов невесомости), и близки к таковым в реальных космических полетах. Применение новой модели существенно расширило возможности исследования системных и клеточных механизмов влияний изменений гравитационных нагрузок на организм млекопитающих (д.м.н. Корольков В.И., к.м.н. Бадаква А.М., к.м.н. Лобачик В.И.). Разработан и экспериментально апробирован в клинической практике не имеющий аналогов метод ультразвуковой диагностики тромбозов глубоких вен нижних конечностей и брюшной полости. Метод ориентирован на использование в клинической ангиологии и экстремальной медицине (акад. РАМН, д.м.н. Шашков В.С., к.м.н. Модин А.Ю.).

Разработан и апробирован лабораторный образец термохимического кислородного генератора с адсорбционным блоком для целенаправленного изменения изотопного состава кислорода, позволивший получить кислород с концентрацией 99,8% и понизить на 10% содержание изотопа О18. Показано, что использование такого кислорода в искусственной газовой среде понижает количество аномалий при развитии эмбрионов японского перепела. Созданы опытные образцы индивидуальных и групповых средств регенерации газовой среды, предназначенные для защиты и спасения людей при аварийных ситуациях в гермообъектах (космические аппараты, всплывающие спасательные модули подводных лодок, сооружения гражданской обороны и др.) (к.т.н. Смирнов И.А., к.м.н. Солдатов П.Э.).

Рассчитаны величины детерминированного, стохастического и суммарного рисков для пилотируемых полетов продолжительностью до трех лет в межпланетном пространстве. Разработана концепция обеспечения радиационной безопасности пилотируемой экспедиции на Марс, в основе которой лежит регламентация индивидуальных биологических показателей радиационного повреждения и соответствующих индивидуальных лимитов для каждого члена экипажа. Разработан, изготовлен и доставлен на борт Международной космической станции тканеэквивалентный фантом человека с комплектом дозиметров (аппаратура "Матрешка-Р") для исследований пространственного распределения доз космической радиации в теле космонавта при его нахождении внутри орбитальной станции и при выполнении работ в открытом космосе (к.ф-м.н. Петров В.М., к.ф-м.н. Шуршаков В.А.).

Разработана модель, позволяющая количественно оценивать и сопоставлять риски раздельного и сочетанного воздействия антропогенных факторов (ионизирующей радиации, химического загрязнения окружающей среды), а также экономических и социальных факторов на степень психоэмоциональной напряженности и показателей здоровья населения различных регионов страны (д.б.н. Шафиркин А.В.).

В сложных условиях функционирования Международной космической станции, обусловленных аварией американского транспортного корабля "Колумбия", полностью выполнена российская программа медико-биологических исследований, в ходе реализации которой получены новые данные, имеющие важное значение для решения фундаментальных проблем гравитационной физиологии и совершенствования системы медицинского обеспечения космических полетов.

Опубликовано 202 статьи, в том числе 36 в зарубежных журналах.

Основные публикации

Книги

  • Оганов В.С. Костная система, невесомость и остеопороз. М., 2003, 260 с.
  • Смолин В.В., Соколов Г.М., Павлов Б.Н. Глубоководные водолазные спуски и их медицинское обеспечение.// Том 1. М., 2003, 593 c.

    Статьи

    • Григорьев А.И., Ларина И.М., Буравкова Л.Б., Гончарова А.Г., Доброхотов И.В., Наточин Ю.В. "Сравнение антидиуретической реакции почек человека при различных способах введения препарата вазопрессина". Физиология человека, 2003, т.29, №3, с.119-127.
    • Григорьев Ю.Г., Шафиркин А.В., Васин А.Л. Биоэффекты хронического воздействия электромагнитных полей радиочастотного диапазона малых интенсивностей (стратегия нормирования)//Радиационная биология, радиоэкология, 2003. Т.43. №5. С.501-511
    • Капланский А.С., Алексеев Е.И., Логинов В.И. Морфофункциональные изменения в эндокринной системе крыс при невесомости и вывешивании//Авиакосмическая и экологическая медицина, 2003, Т. 37, №1, С. 24-28.
    • Козловская И.Б., Киренская А.В. Механизмы нарушений характеристик точностных движений при длительной гипокинезии//Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова, 89, №3, 2003 г., с. 247-258
    • Краснов И.Б., Дьячкова Л.Н. Морфология головного мозга крыс во время и после космического полета: ультраструктура синего пятна//Авиакосмическая и экологическая медицина, 2003, Т. 37, №1, С. 18-24.
    • Литвинова К.С., Немировская Т.Л., Шенкман Б.С. Сократительные характеристики одиночных скинированных волокон m. soleus в условиях гравитационной разгрузки: эффекты кальций-связывающего агента//Биофизика. 2003, Т. 48, вып. 5, С. 905-910.
    • Моруков Б.В., Носков В.Б., Ларина И.М., Наточин Ю.В. Водно-солевой обмен и функция почек в космических полетах и наземных модельных экспериментах// Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова, 2003, т.89, №3, с.356-367.
    • Alkner B.A., Berg H.E., Sayenko D.G., Tesch P.A. Effects of strength training, using a gravity-independent exercise system, performed during 110 days of simulated space station confinement//Euro. J. of Applied Physiology, 2003, Vol. 90, No. 1-2, pp. 44-49.
    • Layne C.S., Mulavara A.P., Bloomberg J.J., Forth K.E., Baxter M.F., Houster J.J., Kozlovskaya I.B. Using dynamic foot stimulation during space flight as a countermeasure to muscle degradation//J.Gravit.Physiol, 2003, 10 (1).
    • Macho L., Grigoriev A.I. et al. The response of endocrine system to stress loads during space flight in human subject//Advances in Space Res., 2003, 31(6), pp. 1605-1610. Popov D.V., Vinogradova O.L., Sayenko I.V. Mechanical stimulation of foot support zones for preventing unfavorable effects of gravitational unloading//J.Gravit.Physiol, 2003, 10 (1), рр. 59-60.
    • Shenkman B.S., Belozerova I.N., Lee P., Nemirovskaya T.L., Kozlovskaya I.B. Effects of weightlessness and movement restrictions on the structure and metabolism of the soleus muscle in monkeys after space flight//Neurosci. Behav. Physiol. 2003, 33(7), рр. 717-722.
    • Sinyak Y., Gaidadimov V., Gurieva T., Levinskih M., Pokrovskii B. Deuterium-free water (1H2O) in complex life-support systems of long-term space missions//Acta Astronautica, 52 (2003), рр. 575-580.
    • Stevens L., Bozzo C., Nemirovskaya T.L., Montel V., Falempin M., Mounier Y. Contractile properties of rat single muscle fibers and myosin and troponin isoform expression after hypergravity//Euro. J. of Applied Physiology, 2003, 94(6), рр. 2398-405.
    • Sychev V.N., Levinskikh M.A., Shepelev Ye.Ya. The biological component of the life support system for a Martian expedition//Advances in Space Res., 2003, 31(7), pp. 1693-1698.