Седов Евгений Андреевич
Москва
Eugene A. Sedov
Moscow
Васильева Галина Юрьевна, канд. мед. наук
Москва
Galina Yu. Vassilieva, Cand. Sci. (Med.)
Moscow
Колесников Дмитрий Юрьевич
Москва
Dmitrii Yu. Kolesnikov
Moscow
Гордиенко Кирилл Владимирович
Москва
Kirill V. Gordienko
Moscow
Гимадиев Ринат Рашитович
Москва
Rinat R. Gimadiev
Moscow
Введение. При подготовке к длительным космическим полетам критически важно оценивать влияние изоляции на физическое и психоэмоциональное состояние экипажа. Головная боль — один из самых частых симптомов стресса в замкнутом пространстве, в ее патогенезе ключевую роль играют биогенные амины и нейропептиды (в частности, субстанция P и пептид, связанный с кальцитонином — CGRP), служащие маркерами нейроэндокринной реакции организма.
Цель. Оценка влияния 365-суточной изоляции в гермообъекте на уровень биогенных аминов и маркеров головной боли для разработки эффективных стратегий профилактики и коррекции цефалгии у членов экипажей длительных космических миссий.
Материалы и методы. В изоляционном эксперименте SIRIUS-23 на базе ГНЦ РФ — ИМБП РАН приняли участие 6 человек (4 женщины, 2 мужчин; средний возраст 30,8 ± 4,3 года). Обследование (забор проб крови и мочи) у участников эксперимента SIRIUS-23 проведено в: фоновый период (–7-е сутки), на 20, 45, 86, 112,146, 175, 210, 240, 270, 301, 336, 364-е сутки и в период последействия (+14-е сутки). Методами высокоэффективной жидкостной хроматографии и иммуноферментного анализа исследовали динамику уровней адреналина, норадреналина, дофамина, серотонина, CGRP, субстанции P и метаболитов (VMA, HVA, 5-HIAA) в плазме/ сыворотке крови и суточной моче. Наличие головной боли и психоэмоциональное состояние оценивали с помощью анкет и визуальной аналоговой шкалы (ВАШ). Статистический анализ проведен с помощью программного обеспечения GraphPаd Prism 8.
Результаты. Выявлена значимая динамика катехоламинов: уровни адреналина и норадреналина были достоверно выше в первой половине эксперимента с тенденцией к снижению во второй (начиная с 210-х суток). Концентрация метаболитов (VMA, 5-HIAA) у некоторых участников, напротив, возрастала во второй половине изоляции. Статистически значимых различий в концентрации дофамина у участников эксперимента в различных периодах изоляции выявлено не было, однако были обнаружены значения, выходящие за пределы референтного диапазона (0–100 пг/мл): 264,18; 118,01; 136,03; 101,89 пг/мл. На 146-е сутки эксперимента отмечено увеличение концентрации серотонина (референтный диапазон 50–220 нг/мл) у половины испытуемых: 297,87; 334,84 и 375,93 нг/мл, а значения для всех испытуемых в этот день были выше, нежели в фоновый период и в период последействия. Головные боли носили преимущественно эпизодический характер слабой интенсивности. Однако во второй половине изоляции частота и интенсивность приступов головной боли возросли (до 8–10 баллов), основным триггером являлся эмоциональный стресс. Отмечены жалобы на усиление боли при физической активности и сенсорных стимулах. При этом статистически значимых изменений или экстремальных выбросов в концентрациях нейропептидов CGRP и субстанции P между фоновыми данными и сессиями изоляции не обнаружено.
Выводы. Годовая изоляция вызывает изменения в метаболизме биогенных аминов, что отражает процессы адаптации к стрессу. Однако достоверных изменений концентрации специфических маркеров головной боли (CGRP и субстанции P) не выявлено. Полученные данные подчеркивают необходимость контроля факторов среды обитания (температура, освещение, газовый состав, физическая активность, питание) при интерпретации нейрохимических биомаркеров в замкнутых пространствах, так как мониторинг триггеров является основой профилактики цефалгии в длительных изоляционных экспериментах и будущих межпланетных миссиях.
Introduction. Preparation for long-duration spaceflights requires assessing the impact of isolation stress on the crew’s physiological and psychological status. One of the most common symptoms is headache, driven by biogenic amines and neuropeptides — particularly substance P and calcitonin gene-related peptide (CGRP) — which serve as markers of the body’s neuroendocrine response.
Objective. To assess the impact of 365-day isolation in a sealed facility on the levels of biogenic amines and headache markers and to develop effective prevention and correction strategies for cephalalgia in crew members during long-duration space missions.
Materials and methods. The SIRIUS-23 isolation experiment was conducted at the Institute of Biomedical Problems of the Russian Academy of Sciences (IMBP RAS) with the participation of 6 individuals (4 females, 2 males; mean age 30.8 ± 4.3 years). Blood and urine sampling was performed during the baseline period (day –7), at multiple isolation time points (days 20, 45, 86, 112, 146, 175, 210, 240, 270, 301, 336, and 364), and during the after-effect period (day +14). High-performance liquid chromatography (HPLC) and enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) were used to evaluate changes in the levels of adrenaline, noradrenaline, dopamine, serotonin, CGRP, substance P, and metabolites (VMA, HVA, and 5-HIAA) in plasma/serum and 24-h urine. Headache intensity and psychoemotional state were assessed using questionnaires and a visual analogue scale (VAS). Statistical analysis was performed using GraphPad Prism 8 software.
Results. Significant variations in catecholamine levels were documented. Adrenaline and noradrenaline levels were significantly higher during the first half of the experiment, with a downward tendency in the second half (starting from day 210). In contrast, metabolite levels (VMA and 5-HIAA) increased in some participants during the second half. Dopamine levels showed no statistically significant differences across isolation phases; however, individual values exceeding the reference range (0–100 pg/mL) were observed (264.18, 118.01, 136.03, and 101.89 pg/mL). On day 146 of the experiment, an increase in serotonin level (reference range: 50–220 ng/mL) was observed in half of the subjects (297.87, 334.84, and 375.93 ng/mL). The values for all subjects on that day were higher than those recorded during the baseline and after-effect periods. Headaches were predominantly episodic and of mild intensity. In the second half of isolation, the frequency and intensity of headache attacks increased, with VAS scores reaching 8–10 points; emotional stress was the primary trigger. Pain exacerbation during physical activity and exposure to sensory stimuli was reported by participants. At the same time, no statistically significant changes or extreme outliers were observed in CGRP and substance P levels when comparing baseline data with measurements obtained during isolation.
Conclusions. One-year isolation altered the metabolism of biogenic amines, reflecting adaptation to stress; however, no significant changes were observed in the levels of specific headache markers (CGRP and substance P). These findings highlight the importance of accounting for environmental factors (temperature, lighting, gas composition, physical activity, and nutrition) when interpreting neurochemical biomarkers in confined environments. Managing these triggers is essential for preventing cephalalgia in long-duration isolation experiments and future interplanetary missions.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.