Pathophysiological bases of maladjustment formation in high mountains and polar zones

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The pathophysiological features of the development of maladjustment under mountain-cold conditions as a manifestation of the syndrome of mutual burdening are considered. In this study, contents of various literary sources, characterizing a person’s resistance to the effects of a complex of factors under high mountains and polar zones conditions, were analyzed. With the simultaneous exposure to hypoxia and hypothermia from a pathophysiological point of view, intersecting links of terminological “paths,” often having diametrically opposite dynamics of changes in the characterized concepts, will be significant. Thus, in the terminological mitochondrial “pathway” of energy metabolism, uncoupling proteins are present, which, to increase the resistance to hypothermia, should be activated to switch the energy metabolism to predominantly use fatty acids. However, hypoxic conditions should be suppressed to maintain the level of adenosine triphosphate acid available for cells. In the terminological tract of compensatory reactions in response to hypoxemia, the volume of pulmonary ventilation is released, which must increase to improve tolerance to hypoxia, which, under mountain-cold conditions, increased heat loss and promote the deterioration of the condition, i.e., tolerance to low temperatures. Under hypoxic and hypothermic conditions, a synergistic interaction can form, which can be manifested by the development of a syndrome of mutual burdening, which will result in a significant decrease in the functional capabilities of the body, result, and productivity. Maladjustment to mountain cold, with maximum probability, will manifest as disorders of the central nervous system, decreased physical performance, depletion of the functional and regulatory reserves of the body, functional immunodeficiency, decreased regenerative potential, and development of endogenous intoxication. With a high degree of probability, a significant synergistic interaction of hypoxia and hypothermia can be found in relation to the indicators of pulmonary ventilation, blood gases (hypercapnia), acid–base balance (gas alkalosis and lactic acidosis), heart rate (tachycardia), blood pressure (hypotension), central venous pressure (increase), blood viscosity (increase) and its coagulability (hypercoagulation), peroxide and free radical oxidation (activation), and protein catabolism (increase). These changes will negatively affect the functional state of specialists performing complex professional tasks in polar latitudes.

About the authors

Aleksey E. Kim

Military Medical Academy named after CM. Kirov Ministry of Defense of the Russian Federation

Author for correspondence.
Email: alexpann@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4591-2997
SPIN-code: 7148-1566

candidate of medical sciences

Russian Federation, Saint Petersburg

Evgeniy B. Shustov

Scientific and Clinical Center of Toxicology named after acad. S.N. Golikov FMBA of Russia

Email: shustov-msk@mail.ru
SPIN-code: 9665-6670

doctor of medical sciences, professor

Russian Federation, Saint Petersburg

Aleksey V. Lemeshchenko

Military Medical Academy named after CM. Kirov Ministry of Defense of the Russian Federation

Email: lav_1981@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6786-2332
SPIN-code: 8534-0822

candidate of medical sciences

Russian Federation, Saint Petersburg

Vasily N. Tsygan

Military Medical Academy named after CM. Kirov Ministry of Defense of the Russian Federation

Email: vn-t@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1199-0911
SPIN-code: 7215-6206

doctor of medical sciences, professor

Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Majstrah EV. Patologicheskaya fiziologiya ohlazhdeniya cheloveka. Leningrad: Medicina; 1975. (In Russ.).
  2. Barton A, Edholm O. Chelovek v usloviyah holoda. Fiziologicheskie i patologicheskie yavleniya, voznikayushchie pri dejstvii nizkih temperatur: per. s angl. Moscow: Izdatel’stvo inostrannoj literatury. 1957. (In Russ.).
  3. Novikov VS, Soroko SI, Shustov EB. Dezadaptacionnye sostoyaniya cheloveka pri ekstremal’nyh vozdejstviyah i ih korrekciya. Saint Petersburg: Politekhnika-prin; 2018. (In Russ.).
  4. Haskin VV. Energetika teploobrazovaniya i adaptaciya k holodu. Novosibirsk: Nauka; Sib. otd-nie; 1975. (In Russ.).
  5. Bojko ER. Fiziologo-biohimicheskie osnovy zhiznedeyatel’nosti cheloveka na Severe. Ekaterinburg: Ural’skoe otdelenie RAN; 2005. (In Russ.).
  6. Novikov VS, Soroko SI. Fiziologicheskie osnovy zhiznedeyatel’nosti cheloveka v ekstremal’nyh usloviyah. Saint Petersburg: Politekhnika-print; 2017. (In Russ.).
  7. Fricke R. Mechanisms of human cold adaptation. Circumpolar health: Proc. of 8-th symp. Toronto. 2009;8:65–86.
  8. Cooper KE. Mechanisms of human cold adaptation. Circumpolar Health. University of Toronto Press. 2020;37–46. doi: 10.3138/9781487579876-008
  9. Berko J, Ingram DD, Shubhayu S. Deaths attributed to heat, cold, and other weather events in the United States, 2006–2010. Natll Health Stat Report. 2014;30(76):1–15.
  10. van Marken Lichtenbelt WD, Schrauwen P. Implications of nonshivering thermogenesis for energy balance regulation in humans. Am J Physiol Integr Comp Physiol. 2011;301(2):285–296. doi: 10.1152/ajpregu.00652.2010
  11. Seltenrich N. Between extremes: Health effects of heat and cold. Environ Health Perspect. 2015;123(11):276–280. doi: 10.1289/ehp.123-A275
  12. Hasnulin VI. Sindrom polyarnogo napryazheniya. III Kaznacheevskie chteniya. Novosibirsk. 2008;26–39. (In Russ.).
  13. Kulikov VYU, Kim EB. Kislorodnyj rezhim pri adaptacii cheloveka na Krajnem Severe. Novosibirsk: Nauka; 1987. (In Russ.).
  14. Panin LE. Energeticheskie aspekty adaptacii. Leningrad: Medicina, Leningrad. otdel. 1978. 191 p. (In Russ.).
  15. Arendt J. Biological rhythms during residence in polar regions. Chronobiol. Int. 2012;29(4):379–394. doi: 10.3109/07420528.2012.668997
  16. Zinchenko VP, Meshcheryakov BG. Bol’shoj psihologicheskij slovar’. 4-e izd. Saint Petersburg: Prajm-Evroznak; 2009. (In Russ.).
  17. Metodologicheskie i metodicheskie problemy kontent-analiza. Tezisy dokladov. Vyp. 1,2. Saint Petersburg: [b.i.]; 1973. (In Russ.).
  18. Luk’yanova LD. Signal’nye mekhanizmy gipoksii. Moscow: RAN; 2019. (In Russ.).
  19. Novikov VS, Karkishchenko VN, SHustov EB. Funkcional’noe pitanie cheloveka pri ekstremal’nyh vozdejstviyah. Saint Petersberg: Politekhnika-print; 2017. (In Russ.).
  20. Buryh EA. Obshchie zakonomernosti i individual’nye osobennosti integrativnogo otveta organizma cheloveka na vozdejstvie ostroj normobaricheskoj gipoksii: аvtoref. diss. doktora med. nauk. Saint Petersberg: Institut evolyucionnoj fiziologii i biohimii im. IM. Sechenova RAN. 2020. (In Russ.).
  21. Nishi Y, Gagge AG. Physical indices of the cold environment. Ashrae J. 2002;1:47–51.
  22. Van Lir E, Stiknej K. Gipoksiya. Moscow: Medicina; 1967. (In Russ.).
  23. Eryuhin IA, SHlyapnikov SA. Ekstremal’noe sostoyanie organizma. Elementy teorii i prakticheskie problemy na klinicheskoj modeli tyazheloj sochetannoj travmy. Saint Petersburg: Eskulap; 1997. (In Russ.).
  24. Sokolov VA. Mnozhestvennye i sochetannye travmy. Moscow: GEOTAR-Media; 2006. (In Russ.).
  25. Kryukov E.V. Izmeneniya nespecificheskoi zaschiti i immuniteta u voennoslujaschih v processe adaptacii k voennoi slujbe. Voenno-medicinskii jurnal. 2003;324(12):60–61. (In Russ.).
  26. Кryukov E.V. Izmeneniya perekisnogo okisleniya lipidov i gemostaza u voennoslujaschih v processe adaptacii k voennoi slujbe. Voenno-medicinskii jurnal. 2003;324(11):72–73. (In Russ.).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2021 Kim A.E., Shustov E.B., Lemeshchenko A.V., Tsygan V.N.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».