Направление 43. Экология организмов и сообществ. Впервые показано, что при длительном пребывании (18 месяцев) в экстремальных условиях космического пространства сохраняют свою жизнеспособность не только споры микроорганизмов, но и покоящиеся формы других организмов, стоящих в эволюционном ряду на более высоких уровнях развития (семена высших растений, личинки комара, яйца низших ракообразных), что имеет важное значение для формирования концепции планетарной защиты при межпланетных полетах (д.б.н. Новикова Н.Д., к.б.н. Поликарпов Н.А., д.б.н. Сычев В.Н., д.б.н. Левинских М.А.). Направление 49. Клеточная биология. Теоретические основы клеточных технологий. Впервые при анализе дифференциальной экспрессии генов в мезенхимальных стромальных клетках-предшественниках (МСК) показано, что их постоянное культивирование при пониженном до 5% содержании О2 значительно увеличивает экспрессию генов, ответственных за регуляцию клеточного метаболизма, пролиферации, внутриклеточного сигналинга и понижает экспрессию генов, связанных с цитоскелетом и внеклеточным матриксом. Эти изменения обусловливают более высокую пролиферативную активность, трансмембранный потенциал митохондрий, меньшую закисленность лизосомального компартмента клеток и обратимое снижение их коммитированности. Подтвержден высокий регенеративный потенциал МСК при формировании костной мозоли после экспериментального перелома у крыс. (д.м.н., проф. Буравкова Л.Б., к.м.н. Гринаковская О.С., к.б.н. Андреева Е.Р., Рылова Ю.В., Валюшкина М.П., к.м.н. Логинов В.И). При моделировании гравитационной разгрузки у монгольских песчанок на ранних этапах разгрузки отмечено более интенсивное, чем у крыс, накопление ионов Са2+ в миоплазме m. soleus, приводящее к более раннему сдвигу миозинового фенотипа и изоформ кальциевой помпы в быструю сторону. В результате последующего значительного снижения концентрации Са2+ в миоплазме к 12 суткам воздействия миозиновый фенотип и изоформы кальциевой помпы возвращаются к контрольному уровню. Таким образом, впервые продемонстрировано действие саморегуляторных механизмов компенсации в отношении фенотипа и изоформ кальциевой помпы в условиях разгрузки. В то же время, судя по изменениям жесткости клеточного цитоскелета, Са-зависимые деструктивные процессы у песчанок протекают медленнее, что свидетельствует о присутствии дополнительного защитного механизма (к.ф.-м.н. Огнева И.В., Алтаева Э.Г., д.б.н., проф. Шенкман Б.С.). В исследованиях динамики цитогенетических изменений в клетках костного мозга, сдвигов метаболизма эритроцитов, содержания ретикулоцитов и лейкоцитов, уровня гемоглобина и показателя гематокрита периферической крови, выполненных на животных, показано, что при воздействии комплекса химических веществ в концентрациях на уровне ПДКпка в сочетании с гамма-облучением в суммарной дозе 30 сГр и 500 сГр имеет место частичная суммация биологических эффектов с доминированием эффекта химического воздействия. Предполагается, что химический фактор при заданных условиях среды обитания является ведущим при сочетанном радиационно-химическом воздействии. Адаптационные реакции организма (при длительности восстановительного периода 90 суток) проявлялись повышением интенсивности эритропоэза, умеренным лейкоцитозом и активацией окислительно-восстановительных процессов в эритроцитах периферической крови (д.м.н. Мухамедиева Л.Н.). Направление 50. Биофизика. Радиобиология. Математические модели в биологии. Биоинформатика В экспериментах на мелких лабораторных животных (мыши) при хроническом воздействии низких доз гамма-облучения (0,25-1,0 Гр) показано, что использование воды с пониженным содержанием дейтерия и тяжелого стабильного изотопа кислорода 18О приводит к повышению общей резистентности организма, стимуляции репродуктивной функции животных, снижению риска развития лучевого катарактогенеза. Выявлено, что увлажнение корнеобитаемой зоны водой с пониженным до уровня 10-20 ppm содержанием дейтерия приводит к стимулированию роста и повышению стресс-устойчивости высших растений (д.т.н., проф. Синяк Ю.Е., Смолянина С.О., д.м.н. Федоренко Б.С., к.б.н. Раков Д.В.). Разработана программа и подготовлен космический эксперимент "Люлин-Ф" по исследованию радиационных условий на трассе Земля-Марс при полете межпланетного автоматического космического аппарата "Фобос-грунт". Совместно с Институтом солнечно-земных воздействий Болгарской академии наук создан и поставлен на аппарат "Фобос-грунт" малогабаритный дозиметрический прибор "Люлин-Ф", обеспечивающий измерение мощности дозы и спектра линейной передачи энергии в полях галактического и солнечного космического излучения (к.ф.-м.н. Петров В.М., к.ф.-м.н. Бенгин В.В., к.т.н. Черных И.В.). По данным космического эксперимента (КЭ) "Матрешка" проведен анализ распределения доз внутри антропоморфного фантома, экспонировавшегося на внешней поверхности Международной космической станции (МКС) в течение 540 сут. С использованием специально разработанной расчетной методики проведено сопоставление дозовых распределений внутри фантома и внутри тела космонавта при внекорабельной деятельности (ВКД) в зависимости от критического органа человека и фазы цикла солнечной активности. Рассчитанные соотношения доз необходимо учитывать при интерпретации данных, полученных в КЭ "Матрешка", применительно к условиям реальных ВКД, осуществляемых на орбите МКС в скафандре "Орлан-М" (к.ф.-м.н. Петров В.М., к.ф.-м.н. Шуршаков В.А., к.т.н. Коломенский А.В., Карташов Д.А., Акатов Ю.А.). В эксперименте с облучением обезьян подтверждена модель оценки эффективной остаточной дозы, учитывающая репарационные (на клеточном уровне) и восстановительные (на системном уровне) процессы, наблюдающиеся в организме при формировании радиационного поражения. Показано, что характер ближайших радиационных последствий облучения определяется эффективной остаточной дозой, которая в диапазоне радиационных воздействий, специфичных для межпланетного полета, может быть в несколько раз ниже, чем суммарная поглощенная доза облучения. На основе указанного подхода разработана и экспериментально подтверждена методика замены хронического облучения фракционированным, предназначенная для исследования влияния на организм обезьян продолжительного (до 540 суток) радиационного воздействия, моделирующего облучение человека при межпланетной экспедиции. (к.ф.-м.н. Петров В.М, д.б.н. Шафиркин А.В., д.м.н. Кротов В.П., к.б.н. Лазарев А.О., д.б.н. Штемберг А.С., к.б.н. Бурковская Т.Е., Гордеев Ю.В., к.м.н. Васильева О.М., акад. РАМН Лапин Б.А.) Предложена гипотеза геофизической природы реакции водного компонента живых организмов на действие космофизических факторов солнечной активности. Экспериментально подтверждено, что вода вне и внутри организмов является средой, чувствительной к фоновому электромагнитному излучению, генерируемому в окружающей среде во время вириальных колебаний и тектонических процессов в геосферах, а также при внутренних напряжениях, вызываемых в литосфере действием гравитационных полей Солнца и Луны. Реакция водной среды проявляется в изменении окислительно-восстановительного потенциала воды, играющего важную роль в метаболических и регуляторных процессах в организмах (д.т.н. Цетлин В.В.). Направление 51. Биотехнология. Впервые созданы грунтовые геотермальные микробные топливные элементы (МТЭ) нескольких модификаций. В исследованиях, проведенных в натурных условиях в диапазонах температур от 35 до 900 С0 и величин pH от 2,2 до 6,5, определены оптимальные характеристики электрохимических ячеек. Полученные результаты положены в основу разработки МТЭ для автоматического космического аппарата "Фотон-М" №4. (к.т.н. Смирнов И.А., д.м.н. Ильин В.К., д.м.н. Солдатов П.Э., Смоленская Т.С., к.м.н. Тюрин-Кузьмин А.Ю., Прилепский В.И.). Направление 52. Физиология нервной и висцеральных систем. Клиническая физиология. Завершена клинико-физиологическая апробация метода дыхания кислородно-азотно-аргоновой газовой смесью (КААрГС) при лечении 30 больных с патологией внутреннего уха (болезнь Меньера, вестибулярный ганглионит, баротравма уха). Отопротективный эффект дыхания КААрГС проявлялся в достоверном улучшении порогов слуха, функционального состояния улитки и вестибулярной функции, снижении частоты приступов головокружения. По результатам исследования подготовлены "Научно-методические рекомендации по применению метода дыхания КААрГС для лечения больных с нейросенсорной тугоухостью" в широкой клинической практике (д.м.н. Мацнев Э.И., к.м.н. Сигалева Е.Э.). В экспериментах с 7-суточной иммерсией выявлен аддитивный характер взаимодействия проприоцептивной и опорной афферентаций в спинальных механизмах двигательного управления. Показано, что снижение активности опорного входа сопровождается развитием изменений функций вовлечения (recruitment curve) и восстановления (excitability curve) H-рефлекса, аналогичных наблюдаемым при деафферентации, а именно - существенным возрастанием возбудимости в кривой вовлечения и столь же существенным снижением интенсивности всех возбудительных и тормозных фаз в кривой восстановления. Ежедневная опорная стимуляция опорных зон стопы в этих условиях предотвращала развитие указанных изменений и способствовала нормализации исследованных функций Н-рефлекса. (д.м.н., чл-корр. РАН, проф. Козловская И.Б., Закирова А.З., Шигуева Т.А.). В условиях 7-суточной "сухой" иммерсии Впервые показано прямое влияние длительной опорной разгрузки на механизмы генерации саккадических движений глаз, выражающееся в увеличении максимальной скорости саккады и ее укорочении. Выраженность этого эффекта достоверно значительно уменьшалась при использовании во время иммерсии ежедневных сеансов механостимуляции опорных зон стоп у испытуемых (к.б.н. Бадаква А.М., Миллер Н.В., Зобова Л.Н.). В рамках российско-французского научно-технического сотрудничества создан комплекс КАРДИОМЕД, предназначенный для медицинского контроля и проведения научных исследований на Международной космической станции, который позволит получить новую информацию о состоянии сердечно-сосудистой системы космонавтов в ходе полета, и в том числе прогнозировать ортостатическую устойчивость после его завершения (д.м.н., проф. Котовская А.Р., к.м.н. Фомина Г.А., к.м.н. Алферова И.В., Темнова Е.В., к.б.н. Фунтова И.И., Ярманова Е.Н., Кожаринов В.И., Грачев В.А.). Завершено проектирование тренажера "Бегущая дорожка" БД-2, предназначенного для профилактики негативного воздействия невесомости на физическую работоспособность космонавта в полетах на Международной космической станции (МКС). В процессе работ использованы новые уникальные технические решения, направленные на создание максимально надёжной конструкции, отличающейся от предыдущих поколений аналогичных тренажеров наличием тензоизмерительной платформы, позволяющей измерять характеристики опорных реакций при ходьбе и беге. В состав БД-2 входит также разработанная впервые система пассивной виброизоляции, обеспечивающая допустимый уровень передаваемых на конструкцию МКС усилий, и не требующая наличия бортового питания. Разработка сочетает положительный опыт разработки и эксплуатации предыдущих поколений российских тренажеров и передовые достижения науки и техники (Ярманова Е.Н., Химорода Н.Н.). Обнаружено, что классические нейромедиаторы и регуляторные пептиды (энкефалины, вазоактивный интестинальный пептид /ВИП/, соматостатин /СС/ и др.) способны прямо влиять на большинство нейронов I вестибулярной зоны коры большого мозга кошек. Показан синергизм угнетающего действия L-глутамата и энкефалинов, ВИП и СС на импульсную активность нейронов. Это свидетельствует о способности исследованных пептидов играть нейромедиаторную и/или нейромодуляторную роль в этой зоне коры. На срезах мозга крысят показано (метод path-clamp), что в основе противоукачивающего действия препарата мексидол лежат ионные механизмы с вовлечением глутамат- и ГАМК-ергического компонентов (д.м.н. В.В.Яснецов, к.б.н. В.Г.Мотин, к.м.н. С.К.Карсанова). Выявлено, что пребывание крыс в 14-суточном космическом полете вызывает снижение активности цитохромоксидазы в молекулярном слое и клетках Пуркинье нодулуса и верхней центральной дольки мозжечка, получающих соответственно вестибулярный и проприоцептивный входы. Результаты свидетельствуют об уменьшении в невесомости афферентного вестибулярного и проприоцептивного притоков к клеткам Пуркинье, снижении функциональной активности этих клеток в структурах мозжечка, и позволяют предполагать уменьшение в невесомости регулирующего влияния клеток Пуркинье верхней центральной дольки на гигантские нейроны дорзо-каудального отдела ядра Дейтерса, а также подтверждают высказанную ранее гипотезу о снижении в невесомости тормозного влияния клеток Пуркинье нодулуса на медиальное вестибулярное ядро как причине изменения "velocity storage" у млекопитающих во время и после космического полета. (к.м.н. Краснов И.Б., Г.В.Красников) Создан опытный образец аппаратно-программного комплекса, предназначенного для дистанционной поддержки медицинских манипуляций. Аппаратный комплекс обеспечивает дистанционную консультационную поддержку деятельности медицинского персонала в сфере первичной медицинской помощи и профилактики, а также медицинского обеспечения деятельности человека в экстремальных условиях с использованием телемедицинских технологий. (к.м.н. Репенкова Л.Г., к.м.н. Баранов М.В, чл.-корр. РАН, д.м.н. Орлов О.И.) Определены реакции пищеварительной системы у человека в невесомости, устанавливающие уровень ее базальной активности, характеризующиеся активацией секреции в органах гастродуоденальной зоны (желудок, поджелудочная железа, печень, двенадцатиперстная кишка), замедлением эвакуаторной и повышением тонической составляющей желудочно-кишечного тракта и его физиологических сфинктеров, увеличением внутриполостного содержимого, снижением всасывания в тонком кишечнике и проксимальных отделах толстой кишки, увеличением всасывания в дистальном отделе толстого кишечника и прямой кишке. Обнаруженные изменения индуцируются развитием динамического полнокровия в венозной системе брюшной полости, т.е. их механизм связан с реакциями гемодинамики на изменение гравитации (к.м.н. Афонин Б.В., к.м.н. Седова Е.А., Гончарова Н.П., к.м.н. Агуреев А.Н.) Впервые проведен комплексный анализ переходных процессов в кардиореспираторной системе человека при изменении физической нагрузки. Разработана методика определения частотных характеристик изменений артериального давления, частоты сердечных сокращений, вентиляции легких, потребления кислорода организмом в целом и работающей мышцей путем измерения этих показателей при работе на велоэргометре с синусоидально изменяющейся мощностью. Показано, что амплитуды и временные задержки изменений этих показателей уменьшаются с увеличением частоты колебаний мощности. Задержки изменений всех показателей зависят от уровня физической подготовки - у спортсменов они меньше во всем диапазоне частот. У больных с диагнозом нейроциркуляторная дистония задержки, напротив, больше, чем у здоровых людей. Полученные данные важны для разработки режимов интервальных тренировок в спорте и восстановительной медицине. (д.б.н. Виноградова О.Л., к.ф-м.н. Боровик А.С., к.б.н. Попов Д.В., Ростовский А.Д., Макаров В.А., д.б.н. Тарасова О.С., к.б.н. Шарова А.П.). Изучение биохимических и клеточных маркеров атеросклероза у космонавтов после космических полетов свидетельствует о том, что повышенный уровень биомаркера воспаления hsCRP плазмы в сочетании с дислипидемией служит индикатором атеросклероза, ишемической болезни сердца и мозга при прогнозировании риска заболеваний у космонавтов. Показано, что количественное определение hsCRP плазмы в динамике является одним из критериев оценки не только тяжести процесса, но и эффективности лечения профилактики статинами. (к.м.н. Буйлов С.П., д.м.н. Брагин Л.Х.). Изучение механизмов регуляции и адаптации сердечно-сосудистой системы человека в обычных и экстремальных условиях при моделировании основных особенностей пилотируемой марсианской экспедиции показало, что испытатели с мягкой артериальной гипертензией (АГ) по данным 24-часового мониторирования ЭКГ и АД отличаются от лиц с нормальным АД не только склонностью к транзиторным пароксизмам наджелудочковой экстрасистолии и более высокими средними значениями САД и ДАД в дневное и ночное время суток, но и большей вариабельностью АД за дневной период суток, а также большим перепадом дневного и ночного АД по величине суточного коэффициента. (к.м.н. Акимова О.С., к.м.н. Буйлов С.П., д.м.н., профессор Воронков Ю.И.). Направление 53. Эволюционная, экологическая физиология, системы жизнеобеспечения и защиты человека. В условиях перехода к этапу эксплуатации Международной космической станции с увеличенным до 6 человек составом основных экспедиций успешно реализованы программы медицинских и научных медико-биологических исследований, в полном объеме осуществлены медицинские, санитарно-гигиенические и организационные мероприятия по сохранению здоровья и работоспособности членов экипажей четырех основных экспедиций и двух экспедиций посещения. Впервые организованы и одновременно с проведенным 105-суточным экспериментом по моделированию пилотируемого полета к Марсу осуществлены долговременные динамические медико-экологические исследования практически здоровых людей в 8 регионах России и мира. Результаты исследований показали, что нахождение в естественных условиях окружающей среды характеризуется более значительными колебаниями показателей вегетативной регуляции сердечно-сосудистой системы, чем при пребывании в условиях изоляции, где функциональное состояние организма более стабильно и длительно сохраняется на уровне близком к исходному (д.м.н., проф. Баевский Р.М., д.б.н. Берсенева А.П., Слепченкова И.Н.). На основе технологии "Навигатор здоровья" создана и подготовлена к внедрению дистанционная (телемедицинская) система обучения использованию методам неинвазивной диагностики соматического здоровья человека, которая обеспечивает внедрение единой технологии контроля здоровья человека и поддержания высокого уровня его работоспособности. Система позволяет связать медицинские центры и учреждения страны в единую иерархическую структуру с обменом данными обследования пациентов и единой базой "Здоровье населения". Результаты работы могут быть внедрены в деятельность Центров здоровья, создаваемых согласно распоряжению Правительства РФ. (д.б.н. Орлов В.А., Шавырин И.Б., Фетисов О.Б.). В 105-суточном эксперименте, моделирующим пилотируемый полет к Марсу, впервые применен автоматизированный контент-анализ переговоров экипажа с персоналом центра управления, что позволило выявить и количественно описать особенности и стратегии коммуникации членов экипажа в зависимости от степени успешности их адаптации к неблагоприятным факторам длительной изоляции и автономности (д.м.н. Гущин В.И.). Основные публикации
|