Особенности процессов липопероксидации и реакций системы антиоксидантной защиты у космонавтов после полетов различной продолжительности 14. 03. 08 авиационная, космическая и морская медицина

На правах рукописи

ЖУРАВЛЕВА Ольга Александровна

ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ ЛИПОПЕРОКСИДАЦИИ И РЕАКЦИЙ СИСТЕМЫ АНТИОКСИДАНТНОЙ ЗАЩИТЫ

У КОСМОНАВТОВ ПОСЛЕ ПОЛЕТОВ РАЗЛИЧНОЙ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ

14.03.08 – авиационная, космическая и морская медицина

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата медицинских наук

Москва, 2011

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 Ильин Вячеслав Константинович

доктор медицинских наук ДавыдовБорис Васильевич

Ведущее учреждение: Федеральное государственное бюджетное учреждение

«Научно- исследовательский испытательный центрподготовки космонавтов имени

Ю.А. Гагарина»

Защита состоится 30 июня 2011 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 002.111.01 в ГНЦ РФ - ИМБП РАН по адресу: 123007, г. Москва, Хорошевское шоссе, д. 76А.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНЦ РФ- ИМБП РАН

Автореферат разослан 27 мая 2011 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор биологических наук Левинских Маргарита Александровна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Освоение космоса явилось одним из величайших достижений ХХ столетия. Интенсивное развитие пилотируемой космонавтики превратило околоземное космическое пространство в новую среду обитания, где человек в течение длительного времени может жить и продуктивно работать (Григорьев А.И., Ильин Е.А., 1995; Никогосян А.Е., Дитлайн Л.Ф., Хаус Н.Г., Воган К.Ф., 2001).

К настоящему времени накоплен огромный фактический материал, касающийся различных сторон жизнедеятельности человеческого организма в условиях космического полета и во время периода восстановления (ПВ) после него. Полагают, что процесс адаптации человека к невесомости более легок и достигается меньшей «физиологической ценой», чем реадаптация к земной силе тяжести после длительного пребывания на околоземной орбите. Возникающие у космонавтов во время восстановительного периода срочные и долговременные приспособительные реакции направлены на возвращение к предполетному уровню функционирования жизненно важных систем и органов и подчиняются физиологическим закономерностям (Григорьев А.И., Егоров А.Д., 1997). На их основе происходит формирование общего адаптационного синдрома (Меерсон Ф.З., 1993).

Существенный вклад в развитие этого синдрома вносят процессы перекисного окисления липидов (ПОЛ) и реакции системы антиоксидантной защиты (АОЗ). В настоящее время все более актуальным становится медицинский мониторинг, используемый для оценки адаптивных возможностей организма при длительном воздействии техногенных, антропогенных (Намазбаева З.И., 2003) и других стресс-факторов (Фатеева Н.М., Киянюк Н.С., 2002; Захаров Г.А., Закиров Д.З. и др., 2002). Важная роль во время его проведения отводится определению состояния мембран клеток различных органов на основе изучения в них интенсивности протекания процессов свободнорадикального окисления липидов. Известно, что процессы ПОЛ имеют универсальный характер в плане развития патологии и являются показателями стабильности гомеостаза (Куликов В.Ю., Семенюк А.В., Колесник Л.И., 1988). Усиление липопероксидации и снижение функциональной активности системы антиоксидантной защиты способны существенно снизить резистентность организма к воздействию экстремальных факторов, к которым относятся и многочисленные факторы, действующие на организм человека в условиях космического полета. Установлено, что процессы перекисного окисления липидов являются определяющим звеном патогенеза широкого спектра заболеваний. К настоящему времени известно более 100 болезней, ведущим патогенетическим механизмом при которых выступает свободнорадикальная модификация биологических мембран клеток (Барабой В.А., 2006). Важная роль процессов липопероксидации и реакций системы антиоксидантной защиты в развитии патологии является обоснованием для использования параметров, характеризующих интенсивность ПОЛ и состояние системы АОЗ, в диагностических и прогностических целях в различных областях медицинских знаний (Камышников В.С., 2009; Poli G. et al., 2000), в том числе и в области космической медицины (Маркин А.А., 1994).

Тесная связь процессов ПОЛ со стресс-реализующими системами позволяет рассматривать параметры, характеризующие свободнорадикальное окисление липидов, в качестве показателей стрессоустойчивости организма (Панин Л.Е., 1983; Меерсон Ф.З., 1986; Дятлов Д.А., Львовская Е.И., Волчегорский И.А., 2001). В этом аспекте параметры липопероксидации у космонавтов во время и после полетов различной продолжительности до настоящего времени остаются практически неизученными. Несомненно, что для планируемых в будущем межпланетных миссий с участием человека анализ параметров перекисного окисления липидов как показателей стрессоустойчивости организма приобретает особо важное значение.

К настоящему времени известно небольшое количество работ, посвященных изучению интенсивности процессов липопероксидации и состояния системы антиоксидантной защиты у космонавтов после полетов различной продолжительности (Ушаков А.С., Иванова С.М., Атуллаханов Ф.И. и др., 1985; Зезеров А.Е., Ушаков А.С., Иванова С.М. и др., 1987; Маркин А.А., 1990; Маркин А.А., Журавлева О.А., 2001; Mengel S.E., 1974; Kimzey S.L., Johnson P.C., Ritman S.E. et al., 1976). Обсуждаемые в них данные малочисленны и противоречивы, что не позволяет сделать однозначных выводов относительно роли процессов ПОЛ и системы АОЗ в формировании адаптивных реакций во время реадаптационного периода.

Исследование интенсивности процессов перекисного окисления липидов и состояния системы антиоксидантной защиты на ранних стадиях периода восстановления и уточнение роли гипергравитационного воздействия в их формировании позволит помочь понять механизмы адаптации человека к комплексу факторов, сопровождающих переход от невесомости к земным условиям, и наметить основные принципы коррекции неблагоприятных изменений в организме космонавтов.

Цель исследования

Целью настоящего исследования явилось изучение особенностей процессов перекисного окисления липидов и реакций системы антиоксидантной защиты у космонавтов на ранних этапах периода восстановления после полетов различной продолжительности.

Задачи исследования:

  1. Изучить интенсивность перекисного окисления липидов и состояние системы антиоксидантной защиты у членов экипажей после кратковременных полетов на орбитальной станции (ОС) «Мир» и Международной космической станции (МКС).

  2. Изучить интенсивность перекисного окисления липидов и состояние системы антиоксидантной защиты у членов экипажей, совершивших длительные космические полеты на орбитальной станции «Мир» впервые и повторно.

  3. Изучить интенсивность перекисного окисления липидов и состояние системы антиоксидантной защиты у космонавтов после длительных полетов на Международной космической станции с возвращением на Землю на разных типах космических кораблей (КК) многоразового использования.

  4. Выяснить характер послеполетных изменений параметров липопероксидации и системы антиоксидантной защиты у космонавтов на ранних этапах периода восстановления.

Научная новизна

В работе впервые проведено исследование показателей перекисного окисления липидов и системы антиоксидантной защиты у 21 члена экипажей, совершивших полеты продолжительностью от 8 до 12 суток на Международной космической станции. Установлено, что кратковременное пребывание на околоземной орбите не вызывает существенного отклонения концентраций показателей липопероксидации и токоферола от фоновых величин у космонавтов.

Впервые изучены особенности протекания процессов перекисного окисления липидов и реакций системы антиоксидантной защиты у космонавтов, осуществивших полеты продолжительностью до 199 суток на ОС «Мир» в первый раз и повторно. Показано, что реадаптационные изменения изученных показателей существенно ниже у космонавтов, имеющих опыт участия в полетах.

Впервые изучены интенсивность процессов перекисного окисления липидов и реакции системы антиоксидантной защиты в день посадки у космонавтов, совершивших полеты продолжительностью до 196 суток на МКС и приземлившихся на кораблях типа «Спейс Шаттл». Установлено, что на 0 сутки периода восстановления в крови членов экипажей отмечается значительное угнетение процессов свободнорадикального окисления липидов на фоне существенного повышения концентрации токоферола.

Впервые проведено исследование показателей перекисного окисления липидов и токоферола у членов экипажей после полетов на МКС продолжительностью до 217 суток, совершивших приземление на разных типах космических кораблей. Показано, что ингибирование процессов свободнорадикального окисления у космонавтов, возвратившихся на Землю на кораблях типа «Спейс Шаттл», более выражено, чем у космонавтов, совершивших посадку на кораблях «Союз ТМ».

Практическая и научная значимость работы

На относительно большом фактическом материале (обследовано 70 космонавтов) показана зависимость параметров, характеризующих процессы перекисного окисления липидов и состояние системы антиоксидантной защиты, у космонавтов от длительности их пребывания на околоземной орбите, от наличия у членов экипажей опыта участия в полетах, от условий заключительного этапа полетов и раннего восстановительного периода. Это позволяет использовать показатели свободнорадикального окисления липидов и состояния системы антиоксидантной защиты в качестве диагностически значимых параметров при оценке и прогнозировании состояния здоровья человека, и, в частности, космонавтов в период подготовки к полету и после его завершения в разные сроки восстановительного периода.

Основные положения, выносимые на защиту

  1. Значимые реадаптационные изменения в протекании процессов свободнорадикального окисления липидов и реакций системы антиоксидантной защиты у космонавтов после кратковременного пребывания на околоземной орбите отсутствуют.

  2. Выраженность реадаптационных изменений интенсивности процессов липопероксидации и реакций системы антиоксидантной защиты у членов экипажей зависит от длительности орбитальных экспедиций, от наличия у космонавтов опыта участия в полетах, а также от условий заключительного этапа полетов и раннего восстановительного периода.

  3. Значения параметров, характеризующих процессы липопероксидации в послеполетном периоде, могут быть использованы для оценки степени выраженности стресса реадаптации к условиям земной гравитации у космонавтов.

Апробация работы

Диссертация апробирована на заседании секции Ученого совета ГНЦ РФ - ИМБП РАН «Космическая физиология и биология» 15 декабря 2010 года (протокол № 9).

Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на Х конференции по космической биологии и медицине (Москва, 1994 г.), на ХI конференции по космической биологии и медицине (Москва, 1998 г.), на ХII конференции по космической биологии и медицине (Москва, 2002 г.), на ХVII симпозиуме «Humans in Space for life sciences developing, peace and progress on Earth » (Москва, 2009 г.), на XXI съезде физиологического общества имени И.П. Павлова (Калуга, 2010 г.).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 10 работ.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследований, обсуждения полученных результатов, выводов, практических рекомендаций и приложения. Библиографический указатель включает 266 источников литературы, из них 108 зарубежных. Работа изложена на 130 страницах машинописного текста, иллюстрирована 15 рисунками и содержит 7 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследований

Материалом для исследования являлась сыворотка крови 70 космонавтов, совершивших 55 экспедиций различной продолжительности на орбитальном комплексе «Мир» и Международной космической станции (МКС) в период с 1990 года по 2007 год включительно. В соответствии с программой клинико-физиологического обследования космонавтов отбор крови для исследований у участников кратковременных экспедиций проводился за 30 суток до старта и на 1 сутки периода восстановления. У космонавтов, совершивших длительные экспедиции на ОС «Мир», кровь для анализа отбирали за 30 суток до полета и на 1, 7 и 14 сутки периода реадаптации. В отдельных случаях, по решению медицинской комиссии, взятие крови у членов экипажей осуществлялось на 60 сутки ПВ. У космонавтов, участвовавших в длительных полетах на МКС, отбор крови проводился в день посадки (0 сутки ПВ), а также на 7 и 14 сутки восстановительного периода.

Кровь брали в утренние часы натощак из локтевой вены в положении лежа. В сыворотке крови определяли концентрацию первичных продуктов перекисного окисления липидов - диеновых конъюгатов (ДК), промежуточного продукта - малонового диальдегида (МДА) и конечных продуктов - шиффовых оснований (ШО), а также показателей системы антиоксидантной защиты – основного липидного антиоксиданта токоферола (ТФ) и общей антиокислительной активности крови (АОА).

Объем, структура и основные условия проведенных исследований представлены в таблице 1.

Таблица 1

  1. Десятая Всероссийская медико-биологическая конференция молодых исследователей

    Документ
    Санкт-Петербургский научный совет по проблемамбиологии и медициныФедеральное агентство образования РФСанкт-Петербургский государственный университетМедицинский факультетРоссийское Физиологическое общество и.

Другие похожие документы..