Концепция аллостаза и вегетативная регуляция в космическом полете
- Авторы: Русанов В.Б.1, Ларина И.М.1, Носовский А.М.1
-
Учреждения:
- ФГБУН ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН
- Выпуск: Том 49, № 6 (2023)
- Страницы: 117-127
- Раздел: ОБЗОРЫ
- URL: https://journals.rcsi.science/0131-1646/article/view/232830
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0131164623600143
- EDN: https://elibrary.ru/DKVPDD
- ID: 232830
Цитировать
Аннотация
В данном обзоре представлены литературные источники, подтверждающие ключевые аспекты теории аллостаза и ее взаимоотношения с теорией гомеостаза, а также некоторые нейрофизиологические аспекты аллостатических систем, к которым относится вегетативная регуляция, определяющих взаимоотношения мозга и сердечно-сосудистой системы. Одним из аспектов аллостатической регуляции является вариабельность сердечного ритма, которая отражает состояние пластичных констант организма и их изменения в условиях космического полета.
Об авторах
В. Б. Русанов
ФГБУН ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: vasilyrusanov@gmail.com
Россия, Москва
И. М. Ларина
ФГБУН ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН
Email: vasilyrusanov@gmail.com
Россия, Москва
А. М. Носовский
ФГБУН ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН
Email: vasilyrusanov@gmail.com
Россия, Москва
Список литературы
- Cannon W.B. Organization for physiological homeostasis // Physiol. Rev. 1929. V. 9. № 3. P. 399.
- Asarian L., Gloy V., Geary N. Homeostasis / Encyclopedia of Human Behavior. Academic Press, USA, 2012. P. 324.
- Cannon W.B. The Wisdom of the Body. W.W. Norton, New York, 1932. 340 p.
- Goldstein D.S. How does homeostasis happen? Integrative physiological, systems biological, and evolutionary perspectives // Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 2019. V. 316. № 4. P. R301.
- Sterling P., Eyer J. Allostasis: a new paradigm to explain arousal pathology / Handbook of life stress, cognition and health // Eds. Fisher S., Reason J. New York: John Wiley & Sons, 1988. P. 629.
- Sterling P. Allostasis: A model of predictive regulation // Physiol. Behav. V. 106. № 1. P. 5.
- Носовский А.М., Ларина И.М., Григорьев А.И. Применение принципа инвариантных отношений для разработки количественных методов оценки параметров гомеостаза организма человека // Технологии живых систем. 2009. Т. 6. № 5. С. 33.
- Carlson E.D., Chamberlain R.M. Allostatic load and health disparities: a theoretical orientation // Res. Nurs. Health. 2005. V. 28. № 4. P. 306.
- McEwen B.S., Wingfiel J.C. The concept of allostasis in biology and biomedicine // Horm. Behav. 2003. V. 43. № 1. P. 2.
- Goldberge A.L., Peng C.K., Lipsitz L.A. What is physiologic complexity and how does it change with aging and disease? // Neurobiol. Aging. 2002. V. 23. № 1. P. 23.
- Plsek P. Redesigning healthcare with insights from the science of complex adaptive systems / Crossing the quality chasm: A new health system for the 21st Century. National Academy Press Washington, D.C., 2001. P. 309.
- McEwen B.S. Interacting mediators of allostasis and allostatic load: towards an understanding of resilience in aging // Metabolism. 2003. V. 52. № 10. Suppl 2. P. 10.
- Damasio A. Descartes’ Error: Emotion, Reason, and the Human Brain. New York: Putnam, 2005. 312 p.
- Jänig W. The Integative Action of the Autonomic Nervous System / Neurobiology of Homeostasis. Cambridge University Press, New York, 2006. 610 p.
- Thayer J.F., Ahs F., Fredrickson M. et al. A meta-analysis of heart rate variability and neuroimaging studies: implications for heart rate variability as a marker of stress and health // Neurosci. Biobehav. Rev. 2012. V. 36. № 2. P. 747.
- Thayer J.F., Sternberg E. Beyond heart rate variability: vagal regulation of allostatic systems // Ann. N.Y. Acad. Sci. 2006. V. 1088. P. 361.
- Viljoen M., Claassen N. Allostatic load and heart rate variability as health risk indicators // Afr. Health Sci. 2017. V. 17. № 2. P. 428.
- Corrigan S.L., Roberts S., Warmington S. et al. Monitoring stress and allostatic load in first responders and tactical operators using heart rate variability: a systematic review // BMC Public Health. 2021. V. 21. № 1. P. 1701.
- Jose A.D., Collison D. The normal range and determinants of the intrinsic heart rate in man // Cardiovasc. Res. 1970. V. 4. № 2. P. 160.
- Покровский В.М. Формирование ритма сердца в организме человека и животных. Краснодар: Издательство Кубань-Книга, 2007. 144 с.
- Berntson G.G., Bigger J.T., Jr., Eckberg D.L. et al. Heart rate variability: origins, methods, and interpretive caveats // Psychophysiology. 1997. V. 34. № 6. P. 623.
- Benarroch E.E. The central autonomic network: functional organization, dysfunction, and perspective // Mayo Clin. Proc. 1993. V. 68. № 10. P. 988.
- Smit R., Thayer J.F., Khals S.S., Lane R.D. The hierarchical basis of neurovisceral integration // Neurosci. Biobehav. Rev. 2017. V. 75. P. 274.
- Sklerov M., Dayan E., Browne N. Functional neuroimaging of the central autonomic network: recent developments and clinical implications // Clin. Auton. Res. 2019. V. 29. № 6. P. 555.
- Shouman K., Benarroch E.E. Central Autonomic Network / Autonomic Nervous System and Sleep. Springer, 2021. P. 9.
- Saper C.B. The central autonomic nervous system: conscious visceral perception and autonomic pattern generation // Annu. Rev. Neurosci. 2002. V. 25. P. 433.
- Thayer J.F., Sollers J.J., Labiner D.M. et al. Age-related differences in prefrontal control of heart rate in humans: a pharmacological blockade study // Int. J. Psychophysiol. 2009. V. 72. № 1. P. 81.
- Palma J.A., Benarroch E.E. Neural control of the heart: recent concepts and clinical correlations // Neurology. 2014. V. 83. № 3. P. 261.
- McEwen B.S., Nasca C., Gray J.D. Stress effects on neuronal structure: hippocampus, amygdala, and prefrontal cortex // Neuropsychopharmacology. 2016. V. 41. № 1. P. 3.
- Joëls M., Baram T.Z. The neuro-symphony of stress // Nat. Rev. Neurosci. 2009. V. 10. № 6. P. 459.
- De Kloet E.R., Joëls M., Holsboer F. Stress and the brain: from adaptation to disease // Nat. Rev. Neurosci. 2005. V. 6. № 6. P. 463.
- Karlamangla A.S., Singer B.H., McEwen B.S. et al. Allostatic load as a predictor of functional decline. MacArthur studies of successful aging // J. Clin. Epidemiol. 2002. V. 55. № 7. P. 696.
- McEwen B.S. Sex, stress and the hippocampus: allostasis, allostatic load and the aging process // Neurobiol. Aging. 2002. V. 23. № 5. P. 921.
- Arminjon M. Birth of the Allostatic Model: From Cannon’s Biocracy to Critical Physiology // J. Hist. Biol. 2016. V. 49. № 2. P. 397.
- Виноградова О.Л., Томиловская Е.С., Козловская И.Б. Гравитационный фактор как основа эволюционного приспособления животных организмов к деятельности в наземных условиях // Авиакосм. и эколог. мед. 2020. Т. 54. № 6. С. 5.
- Gauer O.H., Thorn H.L. Postural changes in the circulation / Handbook of Physiology. Sec. 2, Circulation. Williams & Wilkins, Baltimore, 1965. V. 3. P. 2409.
- Осадчий Л.И. Положение тела и регуляция кровообращения. Л.: Наука, 1982. 144 с.
- Газенко О.Г., Григорьев А.И., Егоров А.Д. Медицинские исследования по программе длительных пилотируемых полетов на орбитальном комплексе “Салют-7” “Союз-Т” // Космич. биол. и авиакосм. мед. 1990. Т. 24. № 2. С. 9.
- Buravkova L., Larina I., Andreeva E., Grigoriev A. Microgravity Effects on the Matrisome // Cells. 2021. V. 10. № 9. P. 2226.
- Iatridis J.C., MacLean J.J., Roughley P.J., Alini M. Effects of mechanical loading on intervertebral disc metabolism in vivo // J. Bone Joint Surg. Am. 2006. V. 88. № 2. P. 41.
- Swaminathan V., Gloerich M. Decoding mechanical cues by molecular mechanotransduction // Curr. Opin. Cell Biol. 2021. V. 72. P. 72.
- Mrkonjic S., Destaing O., Albiges-Rizo C. Mechanotransduction pulls the strings of matrix degradation at invadosome // Matrix Biol. 2017. V. 57–58. P. 190.
- Yamashiro Y., Yanagisawa H. The molecular mechanism of mechanotransduction in vascular homeostasis and disease // Clin. Sci. (Lond). 2020. V. 134. № 17. P. 2399.
- Ando J., Yamamoto K. Hemodynamic forces, endothelial mechanotransduction, and vascular diseases // Magn. Reson. Med. Sci. 2022. V. 21. № 2. P. 258.
- Davis M.J., Earley S., Li Y.S., Chien S. Vascular mechanotransduction // Physiol. Rev. 2023 V. 103. № 2. P. 1247.
- Газенко О.Г., Григорьев А.И., Наточин Ю.В. Водно-солевой гомеостаз и невесомость // Косм. биол. и авиакосм. мед. 1980. Т. 14. № 5. С. 3.
- Григорьев А.И., Ларина И.М., Носков В.Б. Влияние космических полетов на состояние и регуляцию водно-электролитного обмена // Рос. физиол. журнал им. И.М. Сеченова. 2006. Т. 92. № 1. С. 5. Grigor’ev A.I., Larina I.M., Noskov V.B. [The influence of space flights on water-electrolytes turnover and its regulation] // Ross. Fiziol. Zh. Im. I.M. Sechenova. 2006. V. 92. № 1. P. 5.
- Носков В.Б. Состояние водно-солевого обмена. Послеполетные клинико-физиологические исследования. Орбитальная станция “Мир”. М.: Аником, 2001. С. 599.
- Носков В.Б. Перераспределение жидких сред организма в условиях невесомости и моделирующих ее воздействий // Авиакосм. и эколог. мед. 2011. Т. 45. № 1. С. 17.
- Носков В.Б. Адаптация водно-электролитного метаболизма к условиям космического полета и при его имитации // Физиология человека. 2013. Т. 39. № 5. С. 119. Noskov V.B. Adaptation of the water-electrolyte metabolism to space flight and at its imitation // Human Physiology. 2013. V. 39. № 5. P. 551.
- Hargens A.R., Richardson S. Cardiovascular adaptations, fluid shifts, and countermeasures related to space flight // Respir. Physiol. Neurobiol. 2009. V. 169. № 1. P. 30.
- Hughson R.L., Helm A., Durante M. Heart in space: effect of the extraterrestrial environment on the cardiovascular system // Nat. Rev. Cardiol. 2018. V. 15. № 3. P. 167.
- Petersen L.G., Damgaard M., Petersen J.C., Norsk P. Mechanisms of increase in cardiac output during acute weightlessness in humans // J. Appl. Physiol. 2011. V. 111. № 2. P. 407.
- Tank J., Jordan J. Mighty hearts in space // J. Physiol. 2015. V. 593. № 3. P. 485.
- Aubert A.E., Larina I., Momken I. et al. Towards human exploration of space: the THESEUS review series on cardiovascular, respiratory, and renal research priorities // NPJ Microgravity. 2016. V. 2. P. 16031.
- Баранов В.М., Донина Ж.А. Моделирование соотношений биомеханики дыхания и гемодинамики в условиях нормальной гравитации и в невесомости // Ульяновск. мед.-биол. журн. 2015. № 1. С. 144.
- Buckey J.C., Gaffney F.A., Lane L.D. et al. Central venous pressure in space // N. Engl. J. Med. 1993. V. 328. № 2. P. 1853.
- Norsk P. Adaptation of the cardiovascular system to weightlessness: Surprises, paradoxes and implications for deep space missions // Acta Physiol. 2020. V. 228. № 3. P. e13434.
- Estenne M., Gorini M., Van Muylem A. et al. Rib cage shape and motion in microgravity // J. Appl. Physiol. 1992. V. 73. № 3. P. 946.
- Buckey J.C., Gaffney F.A., Lane L.D. et al. Central venous pressure in space // J. Appl. Physiol. 1996. V. 81. № 1. P. 19.
- Hughson R.L. Recent findings in cardiovascular physiology with space travel // Respir. Physiol. Neurobiol. 2009. V. 169. Suppl 1. P. 38.
- Hughson R.L., Helm A., Durante M. Heart in space: effect of the extraterrestrial environment on the cardiovascular system // Nat. Rev. Cardiol. 2018. V. 15. № 3. P. 167.
- Григорьев А.И., Егоров А.Д. Теория и практика медицинского контроля в длительных полетах // Авиакосм. и эколог. мед. 1997. Т. 31. № 1. С. 14.
- Григорьев А.И., Баевский Р.М. Концепция здоровья и проблема нормы в космической медицине / Серия: Здоровье и космос. М.: Слово, 2001. 93 с.
- Григорьев А.И., Баевский Р.М. Концепция здоровья и космическая медицина. М.: Слово, 2007. 207 с.
- Crucian B., Stowe R.P., Mehta S. et al. Alterations in adaptive immunity persist during long-duration spaceflight // NPJ Microgravity. 2015. V. 1. P. 15013.
- Van Ombergen A., Laureys S., Sunaert S. et al. Spaceflight-induced neuroplasticity in humans as measured by MRI: what do we know so far? // NPJ Microgravity. 2017. V. 3. P. 2.
- Roberts D.R., Albrecht M.H., Collins H.R. et al. Effects of Spaceflight on Astronaut Brain Structure as Indicated on MRI // N. Engl J. Med. 2017. V. 377. № 18. P. 1746.
- Fomina E.V., Lysova N.Y., Kukoba T.B. et al. One-Year Mission on ISS Is a Step Towards Interplanetary Missions // Aerosp. Med. Hum. Perform. 2017. V. 88. № 12. P. 1094.
- Григорьев А.И., Егоров А.Д. Регуляция сердечно-сосудистой системы человека в условиях микрогравитации // Вестник РАМН. 2002. № 6. С. 52.
- Gundel A., Drescher J., Spatenko Y.A., Polyakov V.V. Changes in basal heart rate in spaceflights up to 438 days // Aviat. Space Environ. Med. 2002. V. 73. № 1. P. 17.
- Vandeput S., Widjaja D., Aubert A.E., van Huffel S. Adaptation of autonomic heart rate regulation in astronauts after spaceflight // Med. Sci. Monit. 2013. V. 19. P. 9.
- Парин В.В., Баевский Р.М., Волков Ю.Н., Газенко О.Г. Космическая кардиология. Л.: Медицина, 1967. 193 с.
- Baevsky R.M., Funtova I.I., Luchitskaya E.S., Chernikova A.G. The effects of long-term microgravity on autonomic regulation of blood circulation in crewmembers of the International Space Station // Cardiometry. 2014. № 5. P. 35.
- Баевский Р.М. Современные проблемы космической кардиологии // Авиакосм. и эколог. мед. 2008. Т. 42. № 6. С. 19.
- Баевский Р.М., Никулина Г.А. Холтеровское мониторирование в космической медицине: анализ вариабельности сердечного ритма // Вестник аритмологии. 2000. № 16. С. 6. Baevsky R.M., Nikulina G.A. [Holter monitoring in space medicine: analysis of heart rate variability] // Vestnik Aritmologii [Journal of Arrhytmology]. 2000. № 16. P. 6.
- Баевский Р.М. Анализ вариабельности сердечного ритма в космической медицине // Физиология человека. 2002. Т. 28. № 2. С. 70. Baevskii R.M. Analysis of Heart Rate Variability in Space Medicine // Human Physiology. 2002. V. 28. № 2. P. 202.
- Баевский Р.М. Проблема оценки и прогнозирования функционального состояния организма и ее развитие в космической медицине // Успехи физиологических наук. 2006. Т. 37. № 3. С. 42.
- Баевский Р.М., Фунтова И.И., Gharib C., Fortrat J.-O. Комплексное исследование вегетативной регуляции артериального давления и сердечного ритма человека при длительном действии невесомости / Орбитальная станция “Мир”: Медико-биологические эксперименты. М.: ИМБП, 2001. Т. 2. С. 541.
- Баевский Р.М., Поляков В.В., Мозер М. и др. Адаптация системы кровообращения к условиям длительной невесомости: баллистокардиографические исследования во время 14-месячного космического полета // Авиакосм. и эколог. мед. 1998. Т. 32. № 3. С. 23.
- Baevsky R.M., Moser M., Nikulina G.A. et al. Autonomic regulation of circulation and cardiac contractility during a 14-month space flight // Acta Astronaut. 1998. V. 42. № 1–8. P. 159.
- Baevsky R.M., Baranov V.M., Funtova I.I. et al. Autonomic cardiovascular and respiratory control during prolonged spaceflights aboard the International Space Station // J. Appl. Physiol. 2007. V. 103. № 1. P. 156.
- Baevsky R.M., Funtova I.I., Diedrich A. et al. Autonomic function testing aboard the ISS using “Pneumocard” // Acta Astronaut. 2009. V. 65. P. 930.
- Баевский Р.М., Лучицкая Е.С., Фунтова И.И., Черникова А.Г. Исследования вегетативной регуляции кровообращения в условиях длительного космического полета // Физиология человека. 2013. Т. 39. № 5. С. 42. Baevskii R.M., Luchitskaya E.S., Funtova I.I., Cher- nikova A.G. Study of the autonomic regulation of blood circulation during a long-term space flight // Human Physiology. 2013. V. 39. № 5. P. 486.
- Otsuka K., Cornelissen G., Kubo Y. et al. Anti-aging effects of long-term space missions, estimated by heart rate variability // Sci. Rep. 2019. V. 9. № 1. P. 8995.
- Otsuka K., Cornelissen G., Furukawa S. et al. Astronauts well-being and possibly anti-aging improved during long-duration spaceflight // Sci. Rep. 2021. V. 11. № 1. P. 14907.
- Li G., He H. Hormesis, allostatic buffering capacity and physiological mechanism of physical activity: a new theoretic framework // Med. Hypotheses. 2009. V. 72. № 5. P. 527.
- McEwen B. Stress, definition and concepts of Encyclopedia of Stress / Ed. Fink G. Academic Press. San Diego, CA, 2000. V. 3. P. 508.
- Sy M.R., Keefe J.A., Sutton J.P., Wehrens X.H.T. Cardiac function, structural, and electrical remodeling by microgravity exposure // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2023. V. 324. № 1. P. H1.
- Doroshin A., Jillings S., Jeurissen B. et al. Brain Connectometry Changes in Space Travelers After Long-Duration Spaceflight // Front. Neural Circuits. 2022. V. 16. P. 815838.
- Zu Eulenburg P., Buchheim J., Ashton N.J. et al. Changes in Blood Biomarkers of Brain Injury and Degeneration Following Long-Duration Spaceflight // JAMA Neurol. 2021. V. 78. № 12. P. 1525.
- Garrett-Bakelman F.E., Darshi M., Green S.J. et al. The NASA Twins Study: A multidimensional analysis of a year-long human spaceflight // Science. 2019. V. 364. № 6436. P. eaau8650.
- Tzanetakou I.P., Katsilambros N.L., Benetos A. et al. “Is obesity linked to aging?”: adipose tissue and the role of telomeres // Ageing Res. Rev. 2012. V. 11. № 2. P. 220.
- Otsuka K., Cornelissen G., Furukawa S. et al. Unconscious mind activates central cardiovascular network and promotes adaptation to microgravity possibly anti-aging during 1-year-long spaceflight // Sci. Rep. 2022. V. 12. № 1. P. 11862.
- Егоров А.Д. Квалификация реакций организма человека, развивающихся в условиях микрогравитации // Авиакосм. и эколог. мед. 1996. Т. 30. № 4. С. 14.
- Григорьев А.И., Егоров А.Д. Механизмы формирования гомеостаза при длительном пребывании в условиях микрогравитации // Авиакосм. и эколог. мед. 1998. Т. 32. № 6. С. 20.
- Баевский Р.М. Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе. М.: Наука, 1984. 220 с.
- Ларина И.М., Носовский А.М., Русанов В.Б. Холизм и редукционизм в физиологии // Физиология человека. 2022. Т. 48. № 3. С. 127. Larina I.M., Nosovsky F.M., Rusanov V.B. Holism and reductionism in physiology // Human Physiology. 2022. V. 48. № 3. P. 346.
- Acevedo A., Androulakis I.P. Allostatic breakdown of cascading homeostat systems: A computational approach // Heliyon. 2017. V. 3. № 7. P. e00355.