mesЭкстремальная биомедицинаExtreme Medicine2713-27572713-2765Centre for Strategic Planning of the Federal Medical and Biological Agency10.47183/mes.2024-26-3-51-56mes-94Research ArticleКОСМИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНАSPACE MEDICINEОценка уровня кардиомаркеров растворимого sST2 и NT-proBNP при сквозном моделировании этапов космического полета на центрифуге длинного радиусаAssessment of soluble sST2 and NTproBNP cardiac markers during end-to-end stimulation of space flight stages on a long radius centrifugehttps://orcid.org/0000-0001-9523-5635ГончароваА. Г.GoncharovaA. G.

Гончарова Анна Георгиевна, д-р мед. наук, доцент

Москва

Moscow

goncharova.anna@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-0381-9164КиреевК. С.KireevK. S.

Киреев Кирилл Сергеевич, канд. мед. наук

Звездный городок

Zvyozdny Gorodok

k.kireyev@gctc.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2071-0443ПастушковаЛ. Х.PastushkovaL. Ch.

Пастушкова Людмила Ханифовна, д-р биол. наук

Москва

Moscow

lpastushkova@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9646-7275КаширинаД. Н.KashirinaD. N.

Каширина Дарья Николаевна, канд. биол. наук

Москва

Moscow

daryakudryavtseva@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4513-6476ГончаровИ. Н.GoncharovI. N.

Гончаров Игорь Николаевич

Москва

Moscow

igorgoncharov@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-6783-4200ЛаринаИ. М.LarinaI. M.

Ларина Ирина Михайловна, д-р мед. наук, профессор

Москва

Moscow

irina.larina@gmail.comГосударственный научный центр Российской Федерации, Институт медико-биологических проблем Российской академии наукРоссияInstitute for Biomedical Problems of the Russian Academy of SciencesRussian FederationНаучно-исследовательский испытательный центр подготовки космонавтов имени Ю.А. ГагаринаРоссияGagarin Research and Test Cosmonaut Training CenterRussian Federation2024241020242635156Copyright © Гончарова А.Г., Киреев К.С., Пастушкова Л.Х., Каширина Д.Н., Гончаров И.Н., Ларина И.М., 20242024Гончарова А.Г., Киреев К.С., Пастушкова Л.Х., Каширина Д.Н., Гончаров И.Н., Ларина И.М.Goncharova A.G., Kireev K.S., Pastushkova L.C., Kashirina D.N., Goncharov I.N., Larina I.M.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.extrememedicine.ru/jour/article/view/94Введение

Введение. Оценка уровня кардиомаркеров sST2 и NT-proBNP при наземном моделировании воздействия неблагоприятных факторов КП является актуальной для учета рисков сердечно-сосудистых событий на всех этапах космического полета (КП).

Цель

Цель. Определение уровней sST2 и NT-proBNP как критериев риска развития сердечно-сосудистых изменений после сквозного моделирования этапов КП на центрифуге ЦФ-18.

Материалы и методы

Материалы и методы. Проведена оценка уровней кардиомаркеров sST2 и NT-proBNP при воздействии перегрузок в направлении грудь–спина величиной до 4,5 ед. и моделированного вестибулосенсорного конфликта на центрифуге ЦФ-18 в течение 60 минут с участием 6 практически здоровых испытуемых. Оценку уровня sST2 проводили методом твердофазного иммуноферментного анализа (ELISA). Измерение концентрации NT-proBNP проводили иммунофлуоресцентным методом на анализаторе Finecare TM FIA FS-113 (от Guangzhou Wondfo Biotech).

Результаты

Результаты. Во время сквозного моделирования этапов КП реакция сердечно-сосудистой системы испытуемых была адекватной предъявляемым нагрузкам. Уровень кардиомаркеров sST2 и NT-proBNP в венозной крови испытуемых достоверно не увеличивался после вращения на центрифуге.

Выводы

Выводы. В данной работе не выявлено значимых изменений, свидетельствующих о биохимических признаках патологического перерастяжения или повреждения миокарда при вращении на ЦФ-18. Оценка индивидуального уровня sST2 до воздействия и в динамике может использоваться для вероятностного прогноза индивидуальной чувствительности и адаптационных резервов сердца к неблагоприятным факторам КП.

Introduction

Introduction. Considering the risks of cardiovascular events during all phases of spaceflight (SF), it is relevant to evaluate the levels of cardiac markers sST2 and NT-proBNP in ground-based simulations of exposure to adverse SF factors.

Objective

Objective. To identify the levels of sST2 and NT-proBNP as risk criteria for the development of cardiovascular changes following end-to-end simulation of SF stages on the CF-18 centrifuge.

Materials and methods

Materials and methods. The levels of cardiac markers sST2 and NT-proBNP were assessed during exposure to chest-to-back overloads of up to 4.5 units and simulated vestibular sensory conflict on a CF-18 centrifuge for 60 min in six healthy male subjects. The sST2 levels were assessed by solid-phase enzymelinked immunosorbent assay (ELISA). NT-proBNP concentration was measured by immunofluorescence method on a Finecare TM FIA FS-113 analyzer (from Guangzhou Wondfo Biotech).

Results

Results. During the end-to-end simulation of SF stages, the response of the subjects’ cardiovascular system was adequate to the loads imposed. The levels of the cardiac markers sST2 and NT-proBNP in venous blood of the subjects did not significantly increase after spinning on the centrifuge.

Conclusions

Conclusions. In the present study, no significant changes indicative of biochemical signs of pathologic overstretching or myocardial damage were observed during rotation on the CF-18. Assessment of individual sST2 levels prior to exposure and in dynamics can be used to probabilistically predict individual sensitivity and adaptation reserves of the heart to unfavorable CP factors.

космический полетпротеомкардиомаркерыsST2перегрузкицентрифугаspace flightproteomecardio markerST2overloadscentrifugeработа выполнена в рамках базовой тематики РАН FMFR-2024-0032.the study was performed within the framework of the RAS basic theme FMFR-2024-0032ReferencesWeinberg E, Shimpo M, de Keulenaer G. W, MacGillivray C, Tominaga S, Solomon S. D, et al. Expression and regulation of ST2, an interleukin-1 receptor family member, in cardiomyocytes and myocardial infarction. Circulation. 2002;106(23):2961–6. https://doi.org/10.1161/01.cir.0000038705.69871.d9Weinberg E, Shimpo M, de Keulenaer G. W, MacGillivray C, Tominaga S, Solomon S. D, et al. Expression and regulation of ST2, an interleukin-1 receptor family member, in cardiomyocytes and myocardial infarction. Circulation. 2002;106(23):2961–6. https://doi.org/10.1161/01.cir.0000038705.69871.d9Учасова ЕГ, Груздева ОВ, Дылева ЮА, Каретникова ВН. Интерлейкин-33 и фиброз: современный взгляд на патогенез. Медицинская иммунология. 2018;20(4):477–84.Uchasova EG, Gruzdeva OV, Dileva YuA, Karetnikova VN. Interleukin 33 and fibrosis: pathogenesis updated. Medical Immunology. 2018;20(4):477–84 (In Russ.). https://doi.org/10.15789/1563-0625-2018-4-477-484Dudek M, Kałużna-Oleksy M, Migaj J, Straburzyńska-Migaj E. Clinical value of soluble ST2 in cardiology. Adv Clin Exp Med. 2020;29(10):1205–10. https://doi.org/10.17219/acem/126049Dudek M, Kałużna-Oleksy M, Migaj J, Straburzyńska-Migaj E. Clinical value of soluble ST2 in cardiology. Adv Clin Exp Med. 2020;29(10):1205–10. https://doi.org/10.17219/acem/126049Rehman S, Mueller T, Januzzi JL. Characteristics of the novel interleukin family biomarker ST2 in patients with acute heart failure. J Am Coll Cardiol. 2008;52(18):1458–65. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2008.07.042Rehman S, Mueller T, Januzzi JL. Characteristics of the novel interleukin family biomarker ST2 in patients with acute heart failure. J Am Coll Cardiol. 2008;52(18):1458–65. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2008.07.042Jirak P, Wernly B, Lichtenauer M, Paar V, Franz M, Knost T, et al. Dynamic Changes of Heart Failure Biomarkers in Response to Parabolic Flight. Int J Mol Sci. 2020;21(10):3467. https://doi.org/10.3390/ijms21103467Jirak P, Wernly B, Lichtenauer M, Paar V, Franz M, Knost T, et al. Dynamic Changes of Heart Failure Biomarkers in Response to Parabolic Flight. Int J Mol Sci. 2020;21(10):3467. https://doi.org/10.3390/ijms21103467Гончарова АГ, Пастушкова ЛХ, Киреев КС, Каширина ДН, Гончаров ИН, Колотева МИ и др. Влияние факторов длительных космических полетов и приземления на уровни биомаркера сердечной недостаточности и риска развития фиброза sST2. Пилотируемые полеты в космос. 2023;46(1):96–103.Goncharova AG, Pastushkova LKh, Kireev KS, Kashirina DN, Goncharov IN, Koloteva MI, Larina IM. Influence of the Factors of Long-Duration Space Flights and Landing on the Levels of Cardiac Failure Biomarker and sST2 Fibrosis Development Risk. Manned Spaceflight. 2023;46(1):96–103 (In Russ.). https://doi.org/10.18127/j15604136-202301-06Cao Z, Jia Y, Zhu B. BNP and NT-proBNP as Diagnostic Biomarkers for Cardiac Dysfunction in Both Clinical and Forensic Medicine. Int J Mol Sci. 2019;20(8):1820. https://doi.org/10.3390/ijms20081820Cao Z, Jia Y, Zhu B. BNP and NT-proBNP as Diagnostic Biomarkers for Cardiac Dysfunction in Both Clinical and Forensic Medicine. Int J Mol Sci. 2019;20(8):1820. https://doi.org/10.3390/ijms20081820Maries L, Manitiu I. Diagnostic and prognostic values of B-type natriuretic peptides (BNP) and N-terminal fragment brain natriuretic peptides (NT-pro-BNP). Cardiovasc J Afr. 2013;7:286–9. https://doi.org/10.5830/CVJA-2013-055Maries L, Manitiu I. Diagnostic and prognostic values of B-type natriuretic peptides (BNP) and N-terminal fragment brain natriuretic peptides (NT-pro-BNP). Cardiovasc J Afr. 2013;7:286–9. https://doi.org/10.5830/CVJA-2013-055Rössler A, Noskov V, László Z, Polyakow VV, Hinghofer-Szalkay HG. Permanent depression of plasma cGMP during long-term space flight. Physiol Res. 2001;50:83–90.Rössler A, Noskov V, László Z, Polyakow VV, Hinghofer-Szalkay HG. Permanent depression of plasma cGMP during long-term space flight. Physiol Res. 2001;50:83–90.Frings-Meuthen P, Luchitskaya E, Jordan J, Tank J, Lichtinghagen R, Smith SM, et al. Natriuretic Peptide Resetting in Astronauts. Circulation. 2020;141(19):1593–5. https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.119.044203Frings-Meuthen P, Luchitskaya E, Jordan J, Tank J, Lichtinghagen R, Smith SM, et al. Natriuretic Peptide Resetting in Astronauts. Circulation. 2020;141(19):1593–5. https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.119.044203Киреев КС, Заверюха АС, Власова НВ, Миняйло ЯЮ, Гаврик ИН, Булгаков АВ и др. Исследование функционального состояния космонавтов в процессе сквозного моделирования этапов космического полета на центрифуге ЦФ-18. Пилотируемые полеты в космос. 2024;51(2):63–78.Kireev KS, Zaveryukha AS, Vlasova NV, Minyaylo YaYu, Gavrik IN, Bulgakov AV, Dubinin VI. The study of cosmonauts’ functional status during the end-to-end simulation of space-flight phases on the centrifuge TSF-18. Manned Spaceflight. 2024;51(2):63–78 (In Russ.). EDN: AFLTPGGaggin HK, Truong QA, Gandhi PU, Motiwala SR, Belcher AM, Weiner RB, et al. Systematic evaluation of endothelin 1 measurement relative to traditional and modern biomarkers for clinical assessment and prognosis in patients with chronic systolic heart failure: serial measurement and multimarker testing. Am J Clin Pathol. 2017;147(5):461–72. https://doi.org/10.1093/ajcp/aqx014Gaggin HK, Truong QA, Gandhi PU, Motiwala SR, Belcher AM, Weiner RB, et al. Systematic evaluation of endothelin 1 measurement relative to traditional and modern biomarkers for clinical assessment and prognosis in patients with chronic systolic heart failure: serial measurement and multimarker testing. Am J Clin Pathol. 2017;147(5):461–72. https://doi.org/10.1093/ajcp/aqx014Ky B, French B, Levy WC, Sweitzer NK, Fang JC, Wu AH, et al. Multiple biomarkers for risk prediction in chronic heart failure. Circ Heart Fail. 2012;5(2):183–90. https://doi.org/10.1161/CIRCHEARTFAILURE.111.965020Ky B, French B, Levy WC, Sweitzer NK, Fang JC, Wu AH, et al. Multiple biomarkers for risk prediction in chronic heart failure. Circ Heart Fail. 2012;5(2):183–90. https://doi.org/10.1161/CIRCHEARTFAILURE.111.965020Lupon J, de Antonio M, Vila J, Penafiel J, Galan A, Zamora E, et al. Development of a novel heart failure risk tool: the Barcelona bio-heart failure risk calculator (BCN bio-HF calculator). PLoS One. 2014;9(1):e85466. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0085466Lupon J, de Antonio M, Vila J, Penafiel J, Galan A, Zamora E, et al. Development of a novel heart failure risk tool: the Barcelona bio-heart failure risk calculator (BCN bio-HF calculator). PLoS One. 2014;9(1):e85466. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0085466Sy MR, Keefe JA, Sutton JP, Wehrens XHT. Cardiac function, structural, and electrical remodeling by microgravity exposure. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2023;324(1):H1–H13. https://doi.org/10.1152/ajpheart.00611.2022Sy MR, Keefe JA, Sutton JP, Wehrens XHT. Cardiac function, structural, and electrical remodeling by microgravity exposure. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2023;324(1):H1–H13. https://doi.org/10.1152/ajpheart.00611.2022

The authors declare that there are no conflicts of interest present.