Влияние гравитационной разгрузки на динамику перераспределения крови при ортостазе: исследование методом ИК-спектроскопии
- Авторы: Жедяев Р.Ю.1, Тарасова О.С.1,2, Пучкова А.А.1, Шпаков А.В.1, Виноградова О.Л.1, Боровик А.С.1
-
Учреждения:
- ФГБУН ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН
- Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
- Выпуск: Том 49, № 6 (2023)
- Страницы: 67-75
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/0131-1646/article/view/232805
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0131164623600428
- EDN: https://elibrary.ru/ENEGQU
- ID: 232805
Цитировать
Аннотация
В данной работе исследовали влияние длительной антиортостатической гипокинезии (АНОГ, модель гравитационной разгрузки) на динамику обусловленных ортостазом изменений содержания общего (THb), дезоксигенированного (HHb) и оксигенированного (OHb) гемоглобина в голени на уровне медиальной головки икроножной мышцы с использованием метода спектроскопии в ближнем инфракрасном диапазоне. У семи молодых мужчин за 2–4 сут до и на 19 сут АНОГ проводили пассивную ортопробу (15 мин в положении лежа, затем 15 мин при 65°). После АНОГ наблюдались увеличение частоты сердечных сокращений и снижение ударного объема в положении лежа, а также более выраженные изменения этих показателей при ортостазе. Уровни артериального давления в положении лежа и при ортостазе не изменились после АНОГ. Содержание ТHb во время ортостаза постепенно повышалось с выходом на плато в конце теста; после АНОГ наблюдалось увеличение времени полунарастания этого показателя и повышение уровня плато в два раза. Содержание HHb в ткани к концу ортопробы после АНОГ также увеличивалось. Динамика содержания OHb до АНОГ была более сложной: после перехода в вертикальное положение этот показатель рос, в течение первой минуты достигал максимума, а затем постепенно снижался до половины максимума к концу теста. После АНОГ динамика содержания OHb в ортостазе принципиально изменялась: сигнал постепенно рос и достигал уровня, который вдвое превышал пиковое значение этого показателя до АНОГ. Полученные результаты позволяют заключить, что пребывание в условиях АНОГ приводит к нарушению компенсаторного сужения сосудов голени при ортостазе, к повышению кровенаполнения сосудистого русла ног и, как следствие, к более выраженному снижению ударного объема.
Об авторах
Р. Ю. Жедяев
ФГБУН ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН
Email: ost.msu@gmail.com
Россия, Москва
О. С. Тарасова
ФГБУН ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН; Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Автор, ответственный за переписку.
Email: ost.msu@gmail.com
Россия, Москва; Россия, Москва
А. А. Пучкова
ФГБУН ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН
Email: ost.msu@gmail.com
Россия, Москва
А. В. Шпаков
ФГБУН ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН
Email: ost.msu@gmail.com
Россия, Москва
О. Л. Виноградова
ФГБУН ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН
Email: ost.msu@gmail.com
Россия, Москва
А. С. Боровик
ФГБУН ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН
Email: ost.msu@gmail.com
Россия, Москва
Список литературы
- Matzen S., Perkot G., Groths S. et al. Blood volume distribution during head-up tilt induced central hypovolaemia in man // Clin. Physiol. 1991. V. 11. № 5. P. 411.
- Buckey J.C., Lane L.D., Levine B.D. et al. Orthostatic intolerance after spaceflight // J. Appl. Physiol. 1996. V. 81. № 1. P. 7.
- Stone K.J., Fryer S.M., Ryan T., Stoner L. The validity and reliability of continuous-wave near-infrared spectroscopy for the assessment of leg blood volume during an orthostatic challenge // Atherosclerosis. 2016. V. 251. P. 234.
- Borovik A.S., Orlova E.A., Tomilovskaya E.S. et al. Phase coupling between baroreflex oscillations of blood pressure and heart rate changes in 21-day dry immersion // Front. Physiol. 2020. V. 11. P. 455.
- Zhedyaev R.Y., Tarasova O.S., Sharova A.P. et al. Diverse effects of seven-day dry immersion on hemodynamic responses in head-up tilt and lower body negative pressure tests // Acta Astronaut. 2023. V. 208. P. 105.
- Arbeille P., Kerbeci P., Mattar L. et al. Insufficient flow reduction during LBNP in both splanchnic and lower limb areas is associated with orthostatic intolerance after bedrest // Am. J. Physiol. – Hear. Circ. Physiol. 2008. V. 295. № 5. P. H1846.
- Taneja I., Moran C., Medow M.S. et al. Differential effects of lower body negative pressure and upright tilt on splanchnic blood volume // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2007. V. 292. № 3. P. H1420.
- Herault S., Fomina G., Alferova I. et al. Cardiac, arterial and venous adaptation to weightlessness during 6-month MIR spaceflights with and without thigh cuffs (bracelets). // Eur. J. Appl. Physiol. 2000. V. 81. № 5. P. 384.
- Barbic F., Heusser K., Minonzio M. et al. Effects of prolonged head-down bed rest on cardiac and vascular baroreceptor modulation and orthostatic tolerance in healthy individuals // Front. Physiol. 2019. V. 10. P. 1061.
- Pavy-Le Traon A., Heer M., Narici M.V. et al. From space to Earth: Advances in human physiology from 20 years of bed rest studies (1986–2006) // Eur. J. Appl. Physiol. 2007. V. 101. № 2. P. 143.
- Pandiarajan M., Hargens A.R. Ground-based analogs for human spaceflight // Front. Physiol. 2020. V. 11. P. 716.
- Arbeille P., Kerbeci P., Mattar L. et al. WISE-2005: tibial and gastrocnemius vein and calf tissue response to LBNP after a 60-day bed rest with and without countermeasures // J. Appl. Physiol. 2008. V. 104. № 4. P. 938.
- Фу К., Виноградова О.Л., Камия А. и др. Влияние моделируемой микрогравитации на венозную растяжимость ноги при ортостатической неустойчивости // Авиакосм. и эколог. мед. 2002. Т. 36. № 3. С. 46. Fu Q., Vinogradova O., Kamiya A. et al. [Effects of simulated microgravity on leg venous compliance in orthostatic intolerance] // Aviakosm. Ekol. Med. 2002. V. 36. № 3. P. 46.
- Hachiya T., Blaber A.P., Saito M. Near-infrared spectroscopy provides an index of blood flow and vasoconstriction in calf skeletal muscle during lower body negative pressure // Acta Physiol. 2008. V. 193. № 2. P. 117.
- Truijen J., Kim Y.S., Krediet C.T.P. et al. Orthostatic leg blood volume changes assessed by near-infrared spectroscopy // Exp. Physiol. 2012. V. 97. № 3. P. 353.
- Barstow T.J. Understanding near infrared spectroscopy and its application to skeletal muscle research // J. Appl. Physiol. 2019. V. 126. P. 1360.
- Binzoni T., Quaresima V., Ferrari M. et al. Human calf microvascular compliance measured by near-infrared spectroscopy // J. Appl. Physiol. 2000. V. 88. № 2. P. 369.
- Hachiya T., Walsh M.L., Saito M., Blaber A.P. Delayed vasoconstrictor response to venous pooling in the calf is associated with high orthostatic tolerance to LBNP // J. Appl. Physiol. 2010. V. 109. № 4. P. 996.
- Пучкова А.А., Шпаков А.В., Баранов В.М. и др. Общие результаты эксперимента с 21-суточной антиортостатической гипокинезией без применения средств профилактики // Авиакосм. и эколог. мед. 2023. T. 57. № 4. С. 31. Puchkova A.A., Shpakov A.V., Baranov V.M. et al. [General results of the experiment with 21-day antiorthostatic hypokinesia without countermeasures] // Aviakosm. Ekolog. Med. 2023. V. 57. № 4. P. 31.
- Sugawara J., Tanabe T., Miyachi M. et al. Non-invasive assessment of cardiac output during exercise in healthy young humans: Comparison between Modelflow method and Doppler echocardiography method // Acta Physiol. Scand. 2003. V. 179. № 4. P. 361.
- Кузнецов С.Ю., Попов Д.В., Боровик А.С., Виноградова О.Л. Определение аэробно-анаэробного перехода по интенсивности ЭМГ и данным инфракрасной спектроскопии работающей мышцы // Физиология человека. 2015. Т. 41. № 5. С. 108. Kuznetsov S.Y., Popov D.V., Borovik A.S., Vinogradova O.L. Determination of aerobic – anaerobic transition in the working muscle using EMG and near infrared spectroscopy data // Human Physiology. 2015. V. 41. № 5. P. 548.
- Попов Д.В., Кузнецов С.Ю., Орлова Е.А. и др. Валидация метода для оценки анаэробного порога в работающей мышце // Физиология человека. 2019. Т. 45. № 2. С. 70. Popov D.V., Kuznetsov S.Y., Orlova E.A. et al. Validity of a muscle specific method to evaluate the anaerobic threshold in exercised muscles // Human Physiology. 2019. V. 45. № 2. P. 174.
- Young G.M., Krastins D., Chang D. et al. The association between contrast- enhanced ultrasound and near-infrared spectroscopy-derived measures of calf muscle microvascular responsiveness in older adults // Hear. Lung Circ. 2021. V. 30. № 11. P. 1726.
- Kitano A., Shoemaker J.K., Ichinose M. et al. Comparison of cardiovascular responses between lower body negative pressure and head-up tilt // J. Appl. Physiol. 2005. V. 98. № 6. P. 2081.
- Lott M.E.J., Hogeman C., Herr M. et al. Vasoconstrictor responses in the upper and lower limbs to increases in transmural pressure // J. Appl. Physiol. 2009. V. 106. № 1. P. 302.
- Vissing S.F., Secher N.H., Victor R.G. Mechanisms of cutaneous vasoconstriction during upright posture // Acta Physiol. Scand. 1997. V. 159. № 2. P. 131.
- Okazaki K., Fu Q., Martini E.R. et al. Vasoconstriction during venous congestion: Effects of venoarteriolar response, myogenic reflexes, and hemodyoamics of changing perfusion pressure // Am. J. Physiol.-Regul. Integr. Comp. Physiol. 2005. V. 289. № 5. P. 1354.
- Tanaka K., Nishimura N., Sato M. et al. Arterial pressure oscillation and muscle sympathetic nerve activity after 20 days of head-down bed rest // Auton. Neurosci. Basic Clin. 2013. V. 177. № 2. P. 266.
- Wilson T.E., Shibasaki M., Cui J. et al. Effects of 14 days of head-down tilt bed rest on cutaneous vasoconstrictor responses in humans // J. Appl. Physiol. 2003. V. 94. № 6. P. 2113.
- Delp M.D., Duan C. Myogenic and vasoconstrictor responsiveness of skeletal muscle arterioles is diminished by hindlimb unloading. // J. Appl. Physiol. 1999. V. 86. № 4. P. 1178.
- Rodionov I.M., Timin E.N., Matchkov V.V. et al. An experimental study and mathematical simulation of adrenergic control of hindlimb vessels in rats after 3-week tail suspension. // Environ. Med. 1999. V. 43. № 1. P. 1.
- Боровик А.С., Прилуцкий Д.А., Попов Д.В. и др. Аппаратно-программный комплекс для тестирования и тренировки мышц плечевого пояса в массовом спорте и восстановительной медицине // Авиакосм. и эколог. мед. 2015. T. 49. № 5. C. 69. Borovik A.S., Prilutskii D.A., Popov D.V. et al. [Hardware-software complex for testing and training of the muscles of the shoulder girdle in mass sport and regenerative medicine] // Aviakosm. Ekolog. Med. 2015. V. 49. № 5. P. 69.
- Rębiś K., Sadowska D., Starczewski M., Klusiewicz A. Usefulness of portable device to establish differences in muscle oxygenation between the Wingate test and graded exercise test: effect of gender on anaerobic and aerobic capacity in speed skaters // Front. Physiol. 2022. V. 13. P. 809864.