CHOLESTEROL METABOLISM INDICATORS IN TESTS WITH SHORT-TERM INSULATION IN GERMOBEUM

Маркина Е.А.¹, Ильченко Е.В.², Кузичкин Д.С.³, Моруков И.Б.⁴

¹Соискатель, м.н.с.,

ФГБУ науки Государственный научный центр РФ-Институт медико-биологических проблем РАН;

²Студентка,

ФГБОУ ВО Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова Минздрава РФ;

³Кандидат биологических наук, ст.н.с.,

⁴Соискатель, н.с.

^3,4ФГБУ науки Государственный научный центр РФ-Институт медико-биологических проблем РАН

ПОКАЗАТЕЛИ ХОЛЕСТЕРИНОВОГО ОБМЕНА У ИСПЫТАТЕЛЕЙ ПРИ КРАТКОВРЕМЕННОЙ ИЗОЛЯЦИИ В ГЕРМООБЪЕМЕ

Аннотация

У шести испытателей обоего пола в динамике эксперимента с 17-суточной изоляцией в гермообъеме, моделирующей действие на организм ряда факторов космического полета, исследовали в сыворотке крови величины показателей холестеринового обмена – концентрацию общего холестерина, холестерина липопротеидов высокой, низкой  и очень низкой плотности, триглицеридов, а также  индекса атерогенности. Установлено, что изменения значений показателей холестеринового обмена происходили практически в пределах физиологической нормы и в большинстве случаев достоверно не отличались от фоновых уровней. Таким образом кратковременное воздействие факторов гермообъема не приводит к развитию сколько-нибудь значимых изменений холестеринового обмена.

Ключевые слова: космическая медицина, изоляция в гермообъеме, обмен холестерина.

Markina E.A.¹, Ilchenko E.V.², Kuzichkin D.S.³, Morukov I.B.⁴

¹Postgraduate student, Junior researcher,

FSBI of Science, State Research Center of the Russian Federation-Institute for Biomedical Problems of RAS;

²Student,

FSBEI of HE, Russian National Research Medical University named after N.I. Pirogov of the Ministry of Health of the Russian Federation;

³PhD in Biology, Senior Researcher,

⁴Postgraduate student, researcher,

^3,4FSBI of Science, State Research Center of the Russian Federation-Institute for Biomedical Problems of RAS

CHOLESTEROL METABOLISM INDICATORS IN TESTS WITH SHORT-TERM INSULATION IN GERMOBEUM

Abstract

Six testers of both sexes studied the cholesterol metabolism indicators in the blood serum – the concentration of total cholesterol, high, low and very low density lipoprotein cholesterol, triglycerides, as well as an atherogenic index during the experiment with 17-day isolation in a hermetic volume, which models the effect of a number of space flight factors on an organism. It was found that the changes in the values of the cholesterol metabolism indices occurred practically within the limits of the physiological norm and in most cases did not differ significantly from the background levels. Thus, the short-term effect of the factors of the hermetic volume does not lead to the development of any significant changes in the cholesterol metabolism.

Keywords: space medicine, isolation in the hermetic volume, cholesterol metabolist.

Долговременное пребывание человека в условиях орбитального космического полета сопровождается формированием измененного уровня гомеостаза, характеризующегося сдвигами различных звеньев метаболизма [1, С. 197]. В частности, отмечены изменения холестеринового обмена, отражающие активацию атерогенетических процессов – прогрессивное накопление в  крови атерогенных фракций холестерина и снижение содержания антиатерогенных [2, С. 252]. Концентрация в крови холестерина и его фракций коррелирует с заболеваемостью и смертностью от ишемической болезни сердца и других атеросклеротических осложнений [3, С. 7]. Сердечно-сосудистые заболевания являются ведущей причиной дисквалификации космонавтов  и  основной причиной их смерти [4, С. 61–62].

Нет сомнений, что метаболические реакции организма в остром периоде адаптации к невесомости во многом определяют дальнейшее состояние обмена веществ на протяжении длительной экспедиции. Тем не менее, наиболее ранние биохимические исследования, проводившиеся в рамках программы медицинского контроля на борту как орбитального комплекса “Мир”, так и Международной  космической станции, относятся к концу первого месяца полетов [5, С. 415–416], [6, С. 231]. Таким образом, детальное изучение метаболических реакций организма человека в остром периоде реадаптации к условиям космического полета возможно пока только в наземных модельных экспериментах.

В ходе 120-суточной атиортостатической гипокинезии, модели, позволяющей с большой степенью достоверности воспроизвести физиологические эффекты действия невесомости [7, С. 12], уже на седьмые сутки воздействия у испытателей обоего пола наблюдались неблагоприятные сдвиги в содержании холестерина и составе его фракций [4, C. 62].

Модель с изоляцией в гермообъеме позволяет воспроизвести большинство факторов космического полета за исключением невесомости и смоделировать основные этапы полета к Луне и Марсу [8, С. В78]. В экспериментах с длительной изоляцией продолжительностью от 105 до 240 суток обнаружено, что развивающаяся гиподинамия,  влияние факторов гермообъема, таких как измененные газовый состав среды, давление, влажность, температура, вызывают сдвиги обмена веществ той же направленности, что и в реальном космическом полете [9, C. 32]. Особое место среди них занимают  изменения холестеринового обмена со сдвигом в сторону преобладания  атерогенных фракций липопротеидов.

У членов экипажа женского эксперимента с 8-суточной изоляцией в гермообъеме “Луна 2015”, имитировавшего облет Луны, обнаружены признаки изменений холестеринового обмена [10, С. 34].

Таким образом, с учетом результатов проведенных ранее исследований, представляет интерес изучение особенностей холестеринового обмена применительно к практике пилотируемых космических полетов на ранних этапах адаптации к их условиям. Целью данного исследования было изучение динамики показателей холестеринового обмена у испытателей-добровольцев в эксперименте с 17-суточной изоляцией в гермообъеме.

Материалы и методы

В динамике эксперимента с 17-суточной изоляцией в гермообъеме, проведенном на базе наземного экспериментального комплекса ГНЦ РФ ИМБП РАН, обследовали экипаж, состоящий шести человек обоего пола возрасте  от 27 до 43 лет. Взятие венозной крови проводилось утром, натощак за 7 суток до начала эксперимента, на 7 и 14 сутки изоляции, а также на 2 и 7 сутки периода восстановления (ПВ).

В сыворотке крови определяли концентрацию общего холестерина, холестерина липопротеидов высокой плотности (ЛПВП) и триглицеридов с использованием стандартных коммерческих наборов производства фирмы “DiaSys”, ФРГ. Концентрацию холестерина липопротеидов низкой плотности (ЛПНП), холестерина липопротеидов очень низкой плотности (ЛПОНП), а также  величину индекса атерогенности (ИА) рассчитывали по формулам [11, С. 514]. Измерения проводили на  биохимическом анализаторе “Targa BT 3000”, Biotecnica Instruments,  Италия.

Статистическую обработку полученных данных проводили методами вариационной статистики с применением пакета прикладных программ  StatisticaforWindows (США) с помощью критерия Уилкоксона [12, С. 73, 116]. Результаты исследований представлены в виде медиан (Ме) и квартилей (qr) [12, С. 118]. Медианы указывают на центральную тенденцию распределений признаков и соответствуют значению признака, разделяющему пополам распределение наблюдений на интервале значений признака. Интерквартильный отрезок – интервал значений, содержащий центральные 50% наблюдений. В связи с небольшим объемом  выборки и широким диапазоном индивидуальных значений исследуемых показателей, помимо оценки достоверности различий с фоновыми величинами (p<0,05), дополнительно оценивали наличие тенденций к различиям (0,05<p<0,08).

Результаты и обсуждение

Полученные данные представлены в Таблице 1.

Обращает на себя внимание тот факт, что значения медиан всех исследованных показателей находились внутри диапазона физиологической нормы, единой для мужчин и женщин (холестерин 2,8-5,2 ммоль/л; холестерин ЛПВП >0,91 ммоль/л; холестерин ЛПНП <4,0 ммоль/л; холестерин ЛПОНП 0,10-1,35 ммоль/л; триглицериды 0,55-2,30 ммоль/л;  ИА  2,20-3,50 [13, С. 16, 30]). В единичных случаях  (индекс атерогенности на 7 сутки изоляции, холестерин на 14 сутки изоляции, триглицериды на 7 сутки ПВ) величины параметров холестеринового обмена незначительно выходили за границы референтных интервалов.

 

Таблица 1 – Значения показателей холестеринового обмена в динамике эксперимента с 17-суточной изоляцией в гермообъеме (Ме  (qr), n=6)

Показатель	Сроки обследования, сутки
	Фон	Изоляция		Восстановление
	-7	7	14	+2	+7
Холестерин, ммоль/л	4,69 (4,17-4,73)	5,03 (4,32-5,34)/5/	5,32 (4,26-5,66)	4,85 (4,18-5,17)	4,88 (4,44-5,11)*
Холестерин ЛПВП, ммоль/л	1,34 (1,26-1,42)	1,38 (1,35-1,47)/5/	1,42 (1,02-1,58)	1,45 (1,24-1,52)#	1,47 (1,35-1,63)*
Холестерин ЛПНП, ммоль/л	2,98 (2,41-3,15)	3,15 (2,68-3,18)/5/	3,5 (2,8-3,82)	2,88 (2,57- 3,51)	3,02 (2,8-3,22)/5/
Холестерин ЛПОНП, ммоль/л	0,33 (0,27-0,38)	0,44 (0,38-0,48)*/5/	0,43 (0,34- 0,48)	0,30 (0,21-0,64)	0,24 (0,23-0,54)
Триглицериды, ммоль/л	0,72 (0,58-0,84)	0,96 0,83-1,05)*/5/	0,94 (0,75- 1,06)	0,65 (0,47-1,40)	0,53 (0,51-1,18)
Индекс атерогенности	2,33 (2,15-2,73)	2,13 (2,05-2,42)/5/	3,07 (2,82-3,23)#	2,73 (2,38-2,86)	2,29 (2,19-2,48)/5/

Примечания:* -  достоверное различие с фоном, р< 0,05; # - тенденция к различию с фоном, 0,05<p<0,08; В прямых скобках указано количество обследованных, отличающееся от стандартного; Me – медиана; qr – интерквартильный отрезок (q25-q75).

Значения концентраций холестерина в крови испытателей  на протяжении изоляции повышались, однако все изменения были недостоверными. На 7 сутки ПВ повышение холестерина стало достоверно отличаться от фонового уровня, однако это объясняется меньшим разбросом индивидуальных значений показателя внутри группы.

В ходе изоляции содержание холестерина ЛПВП сколько-нибудь заметно не отличалось от фонового, однако на вторые сутки периода восстановления стала прослеживаться тенденция к его увеличению, а на седьмые – к достоверному повышению. Принимая во внимание динамику уровня общего холестерина, можно полагать, что увеличение содержания антиатерогенной фракции является компенсаторным.

Уровень атерогенной фракции холестерина – холестерина ЛПНП достоверно не менялся во все сроки обследования, однако находился в общем тренде предыдущих двух показателей: повышение в ходе изоляции и снижение в периоде восстановления. Аналогичным образом изменялась концентрация  двух  других  компонентов  атерогенной фракции липидов –

холестерина ЛПОНП и триглицеридов, но на седьмые сутки изоляции повышение было достоверным. Равно как и в предыдущих случаях, в динамике ПВ отмечался тренд к снижению значений этих двух показателей.

Динамика индекса атерогенности, как интегрального показателя, отражает тенденции, наблюдавшиеся в ходе эксперимента. На 14 сутки изоляции величина ИА имела тенденцию к возрастанию , а в ПВ его значение понижалось вплоть до фонового уровня на 7 сутки.

Анализируя полученные данные, можно заключить, что при моделировании  космического полета путем изоляции испытателей в гермообъеме, кратковременное воздействие продолжительностью до 17 суток не приводит к развитию сколько-нибудь значимых изменений холестеринового обмена. Для решения вопроса о характере метаболических реакций в острой стадии адаптации к условиям полета, по всей видимости, следует использовать модели, создающие перераспределение жидких сред организма и разгрузку антигравитационных мышц – “сухую”  иммерсию [14, С. 625] и антиортостатическую  гипокинезию [7, C. 12].

Работа проводилась на основании Программы фундаментальных исследований ГНЦ РФ-ИМБП РАН на 2013-2020 годы.

Список литературы / Литература

1. Маркин А.А. Биохимический статус человека после космического полета // Моруков Б.В., Журавлева О.А. Международная космическая станция. Российский сегмент. Космическая биология и медицина. Воронеж:Научная книга, 2011.– Т. 2.– С. 197–208.
2. Markin А. The Dynamics of Blood Biochemical Parameters in Cosmonauts During Long-term Space Flights./ Markin А., Strogonova L. , Balashov O. et al. //Acta Astronautica.–1998.–Vol.42.– Nos 1-8.–P.247-253.
3. Комиссаренко И. А. Коррекция дислипидемии в практике терапевта: методическое руководство/ И. А. Комиссаренко, С. В. Левченко. – Москва : Прима Принт, 2014. – 64 с.
4. Мухамедиева Л.Н. Особенности холестеринового обмена у мужчин и женщин в условиях длительного моделированного космического полета (ретроспективное исследование) / Маркина Е.А., Журавлева О.А. и др. // Международный научно-исследовательский журнал.–2018.–№ 2.–Часть 2.–С. 61-64.
5. Маркин А.А. Метаболизм и система гемостаза/Журавлева О.А., Кузичкин Д.С. и др. // Космическая медицина и биология: сборник научных статей. Воронеж: Научная книга, 2013. - С.414-423.
6. Ничипорук И.А. Исследование биохимических показателей в ходе длительных космических полетов на Международной космической станции / Моруков Б.В. Международная космическая станция. Российский сегмент. Космическая биология и медицина. Воронеж:Научная книга, 2011.– Т. 2.– С. 228-234.
7. Коваленко Е.А. Гипокинезия / Коваленко Е.А., Гуровский Н.Н. – Москва: Медицина, 1980.– 320 с.
8. Stuster J. Analogue prototypes for Lunar and Mars exploration//Aviation Space and Environmental –2005.–Vol.76.– No 6, Suppl.– P. B78–83.
9. Маркин А.А. Гомеостатические реакции организма человека  при воздействии условий 105-суточной изоляции/Журавлева О.А., Моруков Б.В. и др. // Авиакосмическая и экологическая медицина.– 2010.–Т.44.–№ 4.–С. 31-34.
10. Маркин А.А. Метаболические реакции участниц эксперимента с 8-суточной изоляцией в гермообъеме/Журавлева О.А., Кузичкин Д.С. и др. // Acta Naturae.–2016.–Спецвыпуск, Т.1.–С. 34.
11. Камышников В.С. Справочник по клинико-биохимическим исследованиям и лабораторной диагностике / Камышников В.С.— М.: МЕДпресс-информ, 2009.– 896 с.
12. О.Ю. Реброва. Статистический анализ медицинских данных. М.: Медиа сфера, 2006.– 312с.
13. Heil W. Reference Ranges for Adults and Children. Pre-Analytical Considerations/ Schucklies F., Zawta B.– Mannheim: Boehringer Mannheim, 1994.– 117 р.
14. Epstein M. Cardiovascular and renal effects of head-out water immersion in man// Circulation Research.–1976.–Vol. 39 No 5.–P. 619–628.

Список литературы на английском языке/ References in English

1. Markin A.A. Biohimicheskij status cheloveka posle kosmicheskogo poleta[Biochemical status of humans after space flight] / Morukov B.V., Zhuravleva O.A. et al. // Mezhdunarodnaja kosmicheskaja stancija. Rossijskij segment. Kosmicheskaja biologija i medicina. Voronezh:Nauchnaja kniga [The international space station. The Russian segment. Space biology and medicine], 2011.– Vol. 2.– P. 197-208. [In Russian].
2. Markin А. The Dynamics of Blood Biochemical Parameters in Cosmonauts During Long-term Space Flights. / Markin А., Strogonova L. , Balashov O. et al. //Acta Astronautica.–1998.–Vol.42.– Nos 1-8.–P.247-253.
3. Komissarenko I. A. Korrekcija dislipidemii v praktike terapevta: metodicheskoe rukovodstvo [Correction of dyslipidemia in the practice of the therapist: a methodical guide]/ Komissarenko I. A., Levchenko S.V.// Moscow: Prima Print, 2014.–64 p.
4. Mukhamedieva L.N. Osobennosti holesterinovogo obmena u muzhchin i zhenshhin v uslovijah dlitel'nogo modelirovannogo kosmicheskogo poleta (retrospektivnoe issledovanie) [Features of cholesterol metabolism in men and women in long-term simulated space flight (retrospective study)]/ Mukhamedieva L.N., Markina E.A., Zhuravleva O.A. et al. // Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel'skij zhurnal.–2018.–No 2, Part 2.–P.61-64.
5. Markin A.A. Metabolizm i sistema gemostaza [Metabolism and hemostasis system]/ Markin A.A. Zhuravleva O.A., Kuzichkin D.S. et al. // Kosmicheskaja medicina i biologija: sbornik nauchnyh statej. Voronezh: Nauchnaja kniga [Space medicine and biology: collection of scientific articles], 2011.–Vol. 2.–P. 414-423.
6. Nichiporuk I.A. Issledovanie biohimicheskih pokazatelej v hode dlitel'nyh kosmicheskih poletov na Mezhdunarodnoj kosmicheskoj stancii [The study of biochemical parameters during long-term space flights on the International space station] / Nichiporuk I.A., Morukov B.V. // Mezhdunarodnaja kosmicheskaja stancija. Rossijskij segment. Kosmicheskaja biologija i medicina. Voronezh:Nauchnaja kniga [The international space station. The Russian segment. Space biology and medicine], 2011.– Vol. 2.– P. 228-234.
7. Kovalenko E.A. Gipokinezija [Hypokinesia] / Kovalenko E.A., Gurovskij N.N. – Moskva: Medicina, 1980.–320 p. [In Russian].
8. Stuster J. Analogue prototypes for Lunar and Mars exploration // Aviation Space and Environmental –2005.–Vol.76.– No 6, Suppl.– P. B78–83.
9. Markin A.A. Gomeostaticheskie reakcii organizma cheloveka pri vozdejstvii uslovij 105-sutochnoj izoljacii [The homeostatic reactions of the human body when exposed to conditions of 105-day isolation] / Markin A.A., Zhuravleva O.A., Morukov B.V. et al. // Aviakosmicheskaja i jekologicheskaja medicina.–2010.–Vol. 44.– No 4.–P.31-34.
10. Markin A.A. Metabolicheskie reakcii uchastnic jeksperimenta s 8-sutochnoj izoljaciej v germoobeme [Metabolic reactions of participants in the experiment with 8-day isolation in the hermetic chamber] / Markin A.A., Zhuravleva O.A., Kuzichkin D.S. et al. // Acta Naturae.–2016.–Special issue, Vol.1.–P. 34.
11. Kamyshnikov V.S. Spravochnik po kliniko-biohimicheskim issledovanijam i laboratornoj diagnostike [The Handbook on clinical and biochemical research and laboratory diagnosis] / Kamyshnikov V.S.– M.: MEDpress-inform, 2009.– 896 p. [In Russian].
12. Rebrova O.Ju. Statisticheskij analiz medicinskih dannyh [Statistical analysis of medical data].– Moskva: Media Sfera, 2006.–312 p.
13. Heil W. Reference Ranges for Adults and Children. Pre-Analytical Considerations / Schucklies F., Zawta B.– Mannheim: Boehringer Mannheim, 1994.– 117 р.
14. Epstein M. Cardiovascular and renal effects of head-out water immersion in man // Circulation Research.–1976.–Vol. 39 No 5.–P. 619–628.