Iron Metabolism in Cosmonauts in the Early Recovery Period after Orbital Flights of Various Duration

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Iron metabolism as one of the key essential trace elements of the organism was studied in 40 male astronauts aged 36 to 61 years who participated in expeditions to the International Space Station. Astronauts were divided into three groups. The first group included 9 cosmonauts who had flown for 8 to 14 days, the second group included 27 cosmonauts who had flown for 125 to 215 days, and the third group included 4 cosmonauts who had flown for 340 to 371 days. Post-flight changes in iron metabolism are characterized by increased deposition of the trace element, independent of the duration of space expeditions. At the same time, after flights lasting from 125 to 215 days and from 340 to 371 days, cosmonauts show signs of iron transport disturbance and its redistribution in the organism. Most likely, the detected changes are associated with the development of inflammatory reaction under the stress of readaptation to earth conditions.

About the authors

A. V Serova

Institute of Biomedical Problems of the Russian Academy of Sciences

Email: aniuta.serova2010@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0005-1801-6136
Junior Researcher Moscow, Russian Federation

O. A Zhuravleva

Institute of Biomedical Problems of the Russian Academy of Sciences

Email: juravlyovabc@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3049-4983
Ph.D. in Medicine, Leading researcher Moscow, Russian Federation

O. I Labetskaya

Institute of Biomedical Problems of the Russian Academy of Sciences

Email: o.i.labetskaya@rambler.ru
Junior researcher Moscow, Russian Federation

L. V Vostrikova

Institute of Biomedical Problems of the Russian Academy of Sciences

Email: l.v.vostrikova@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0002-0724-9004
Researcher Moscow, Russian Federation

A. A Markin

Institute of Biomedical Problems of the Russian Academy of Sciences

Email: andre_markine@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2402-6622
Ph.D. in Medicine, Associate professor, Leading researcher, Head of the laboratory Moscow, Russian Federation

References

  1. Новиков В.Е., Рыкова М.П., Антропова Е.Н. и др. Минеральная плотность костной ткани и молекулярно-генетические маркеры ее ремоделирования в крови у космонавтов после длительных полетов на Международной космической станции // Физиология человека. 2017. Т. 43. № 6. С. 88.
  2. Dakkumadugula A., Pankaj L., Alqahtani A.S. et al. Space nutrition and the biochemical changes caused in Astronauts Health due to space flight: A review // Food Chem. X. 2023. V. 20. P. 100875.
  3. Zwart S.R., Morgan J.L.L., Smith S.M. Iron status and its relations with oxidative damage and bone loss during long-duration space flight on the International Space Station // Am. J. Clin. Nutr. 2013. V. 98. № 1. P. 217.
  4. Smith S.M. Red blood cell and iron metabolism during space flight // Nutrition. 2002. V. 18. № 10. P. 864.
  5. Horeau M., Ropert M., Mulder E. et al. Iron metabolism regulation in females and males exposed to simulated microgravity: Results from the randomized trial Artificial Gravity Bed Rest-European Space Agency (AGBRESA) // Am. J. Clin. Nutr. 2022. V. 116. № 5. P. 1430.
  6. Иванова С.М., Моруков Б.В., Лабецкая О.И. и др. Морфобиохимические исследования системы красной крови у членов экипажей основных экспедиций на Международную космическую станцию // Авиакосм. и экол. мед. 2006. Т. 40. № 3. С. 9.
  7. Иванова С.М., Моруков Б.В., Лабецкая О.И. и др. Состояние красной крови космонавтов в полетах на Международную космическую станцию // Авиакосм. и экол. мед. 2007. Т. 41. № 6. С. 28.
  8. Долгов В.В., Луговская С.А.,Почтарь М.Е., Федорова М.М. Лабораторная диагностика нарушений обмена железа: учеб. пособие. Тверь: ООО «Издательство «Триада», 2014. 72 с.
  9. Smith S.M., Zwart S.R., Block G. et al. The nutritional status of astronauts is altered after long-term space flight aboard the International Space Station // J. Nutr. 2005. V. 135. № 3. P. 437.
  10. Culliton K., Louati H., Laneuville O. et al. Six degrees head-down tilt bed rest caused low-grade hemolysis: a prospective randomized clinical trial // NPJ Microgravity. 2021. V. 7. № 1. P. 4.
  11. Маркин А.А., Журавлева О.А., Кузичкин Д.С. и др. Исследование метаболических реакций у участников эксперимента с 4-месячной изоляцией в термообъеме на фоне стрессорных воздействий // Физиология человека. 2021. Т. 47. № 5. С. 77.
  12. Cavey T., Pierre N., Nay K. et al. Simulated microgravity decreases circulating iron in rats: role of inflammation-induced hepcidin upregulation // Exp. Physiol. 2017. V. 102. № 3. P. 291.
  13. Garcia-Casal M.N., Pasricha S.R., Martinez R.X. et al. Serum or plasma ferritin concentration as an index of iron deficiency and overload // Cochrane Database Syst. Rev. 2021. V. 5. № 5. P. CD011817.
  14. Лукина Е.А., Деженкова А.В. Метаболизм железа в норме и при патологии // Клин. онкогематол. 2015. Т. 8. № 4. С. 355.
  15. Afshinnekoo E., Scott R.T., MacKay M.J. et al. Fundamental biological features of spaceflight: advancing the field to enable Deep-Space exploration // Cell. 2020. V. 183. № 5. P. 1162.
  16. Crucian B.E., Zwart S.R., Mehta S. et al. Plasma cytokine concentrations indicate that in vivo hormonal regulation of immunity is altered during long-duration spaceflight // J. Interferon Cytokine Res. 2014. V. 34. № 10. P. 778.
  17. Mehta S.K., Laudenslager M.L., Stowe R.P. et al. Latent virus reactivation in astronauts on the international space station // NPJ Microgravity. 2017. V. 3. P. 11.
  18. Пономарёв С.А., Берендеева Т.А., Калинин С.А., Муранова А.В. Состояние системы сигнальных образ-распознающих рецепторов моноцитов и гранулоцитов периферической крови космонавтов до и после длительных полетов на Международную космическую станцию // Авиакосм. и экол. мед. 2016. Т. 50. № 5. С. 18.
  19. Mehta S.K., Crucian B.E., Stowe R.P. et al. Reactivation of latent viruses is associated with increased plasma cytokines in astronauts // Cytokine. 2013. V. 61. № 1. P. 205.
  20. Bosco G., Landolfi A., Giacom T.A. et al. Short-term suborbital space flight curtails astronauts' dopamine levels increasing cortisol/BDNF and prompting pro-oxidative/inflammatory milieu // Mil. Med. Res. 2025. V. 12. № 1. P. 2.
  21. Маркин А.А., Журавлева О.А., Попова И.А. и др. Обмен веществ // Годичная антиортостатическая гипокинезия (AHOT) — физиологическая модель межпланетного космического полета // Под ред. Григорьева А.И., Козловской И.Б. М.: Российская академия наук, 2018. С. 120.
  22. Ларина О.Н. Белки плазмы крови после длительных космических полетов // Авиакосм. и эколог. мед. 2006. Т. 40. № 6. С. 16.
  23. Kawano T., Kuji T., Fujikawa T. et al. Timing-adjusted iron dosing enhances erythropoiesis-stimulating agent-induced erythropoiesis response and iron utilization // Ren. Replace. Ther. 2017. V. 3. P. 20.
  24. Culliton K., Louati H., Laneuville O., Ramsay T., Trudel G. Six degrees head-down tilt bed rest caused low-grade hemolysis: A prospective randomized clinical trial // NPJ Microgravity. 2021. V. 7. № 1. P. 4.
  25. Braga F., Infusino I., Dolci A., Panteghini M. Soluble transferrin receptor in complicated anemia // Clin. Chim. Acta. 2014. V. 431. P. 143.
  26. Будкова А.И., Лапин С.В., Павлович Д. и др. Диагностика дефицита железа при анемии хронического воспаления // Лабораторная служба. 2022. Т. 11. № 1. С. 16.
  27. Торосян А.О., Логинов Е.В., Гасаев Ч.Г. Роль показателей обмена железа в прогнозировании гестационного сахарного диабета // Сахарийный диабет. 2021. Т. 24. № 4. С. 365.
  28. Серова А.В., Журавлева О.А., Рыкова М.П. и др. Морфофункциональное состояние эритроцитов у космонавтов после полетов различной продолжительности на Международной космической станции // Авиакосм. и экол. мед. 2024. Т. 58. № 4. С. 25.
  29. Repsold L., Joubert A.M. Eryptosis: An erythrocyte's suicidal type of cell death // BioMed Res. Int. 2018. V. 2018. P. 9405617.
  30. Kasvosve I., Delanghe J. Total iron binding capacity and transferrin concentration in the assessment of iron status // Clin. Chem. Lab. Med. 2002. V. 40. № 10. P. 1014.
  31. Faruqi A., Zubair M., Mukkamalla S.K.R. Iron-Binding Capacity // StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing. 2024. PMID: 32644545.
  32. Клиническая лабораторная диагностика: учебник / Под ред. Долгова В.В., ФГБОУ ДПО «Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования». М.: ФГБОУ ДПО PMAHTIO, 2016. 668 с.
  33. Иванова С.М., Ярыкова Ю.В., Лабецкая О.И. и др. Влияние факторов космического полета на периферическую красную кровь человека // Авиакосм. и экол. мед. 1998. Т. 32. № 1. С. 35.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).