Влияние 365-суточной изоляции на концентрацию биогенных аминов и маркеров головной боли: проспективное когортное исследование

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.

1. Шток ВН. Головная боль. М.: Медицина; 1988. EDN: QLORZL

2. Van Ombergen A, Jillings S, Jeurissen B, Tomilovskaya E, Ruhl RM, Rumshiskaya A, et al. Brain tissue-volume changes in cosmonauts. The New England Journal of Medicine. 2018;379(17):1678–80. https://doi.org/10.1056/NEJMc1809011

3. Roberts DR, Albrecht MH, Collins HR, Asemani D, Chatterjee AR, Spampinato MV, et al. Effects of spaceflight on astronaut brain structure as indicated on MRI. The New England Journal of Medicine. 2017;377(18):1746–53. https://doi.org/10.1056/NEJMoa1705129

4. Jillings S, Van Ombergen A, Tomilovskaya E, Rumshiskaya A, Litvinova L, Nosikova I, et al. Macro- and microstructural changes in cosmonauts’ brains after long-duration spaceflight. Science Advances. 2020;6(36):eaaz9488. https://doi.org/10.1126/sciadv.aaz9488

5. Zu Eulenburg P, Buchheim JI, Ashton NJ, Vassilieva G, Blennow K, Zetterberg H, et al. Changes in blood biomarkers of brain injury and degeneration following long-duration spaceflight. JAMA Neurology. 2021;78(12):1525–7. https://doi.org/10.1001/jamaneurol.2021.3589

6. Van Oosterhout WPJ, Perenboom MJL, Terwindt GM, Ferrari MD, Vein AA. Frequency and clinical features of space headache experienced by astronauts during long-haul space flights. Neurology. 2024;102(7):e209224. https://doi.org/10.1212/WNL.0000000000209224

7. Vein AA, Koppen H, Haan J, Terwindt GM, Ferrari MD. Space headache: a new secondary headache. Cephalalgia. 2009;29(6):683–6. https://doi.org/10.1111/j.1468-2982.2008.01775.x

8. Noskov VB. Water and salt metabolism during space flights. Human Physiology. 2015;41(7):683–8. https://doi.org/10.1134/S0362119715070154

9. Носков ВБ. Адаптация водно-электролитного метаболизма к условиям космического полета и при его имитации. Физиология человека. 2013;39(5):119–25. https://doi.org/10.7868/S0131164613050111

10. Ларина ИМ. Гормональная регуляция метаболизма в организме человека в условиях микрогравитации и при моделировании ее физиологических эффектов (обзор). Авиакосмическая и экологическая медицина. 2003;37(2):32–41. EDN: PENVYH

11. Носков ВБ. Механизмы волюморегуляции при действии факторов космического полета. Авиакосмическая и экологическая медицина. 2000;34(4):3–8. EDN: SXRFOH

12. Macho L, Koska J, Ksinantova L, Pacak K, Hoff T, Noskov VB, et al. The response of endocrine system to stress loads during space flight in human subject. Advances in Space Research. 2003;31(6):1605–10. https://doi.org/10.1016/S0273-1177(03)00097-8

13. Алферова ИВ, Михайлов ВМ, Турчанинова ВФ, Фомина ГА, Яров АС. Пережимные браслеты как средство профилактики неблагоприятных влияний невесомости. В кн.: Орбитальная станция «Мир». Том 1. М.: Изд-во ООО «Аником»; 2001.

14. Gontcharov IB, Kovachevich IV, Pool SL, Navinkov AL, Barratt MR. Medical care system for NASA-Mir spaceflights. Aviation, Space, and Environmental Medicine. 2002;73(12):1219–23. PMID: 12498552

15. Kanas N, Salnitskiy V, Gushin V, Weiss DS, Grund EM, Flynn C, et al. Asthenia—does it exist in space? Psychosomatic Medicine. 2001;63(6):874–80. https://doi.org/10.1097/00006842-200111000-00004

16. Данилов АБ, Данилов АБ. Управление болью. Биопсихосоциальный подход. М.: АММ ПРЕСС; 2016.

17. Лебедева ЕР, Кобзева НР, Цыпушкина ТС, Филимоно ва ПА, Флягина КИ, Цветкова НИ и др. Распространенность головных болей у студентов медицинского университета согласно Международной классификации головных болей 3-го пересмотра. Российский журнал боли. 2015;2:17–22.

18. Brem C, Lutz J, Vollmar C, Feuerecker M, Strewe C, Nichiporuk I, et al. Changes of brain DTI in healthy human subjects after 520 days isolation and confinement on a simulated mission to Mars. Life Sciences in Space Research. 2020;24:83–90. https://doi.org/10.1016/j.lssr.2019.09.004

19. Demiot C, Dignat-George F, Fortrat JO, Sabatier F, Gharib C, Larina I, et al. WISE 2005: chronic bed rest impairs microcirculatory endothelium in women. American Journal of Physiology — Heart and Circulatory Physiology. 2007;293(5):H3159–64. https://doi.org/10.1152/ajpheart.00591.2007

20. Пастушкова ЛХ, Каширина ДН, Кононихин АС, Бржозовский АГ, Иванисенко ВА, Тийс ЕС и др. Влияние длительных космических полетов на белки мочи, функционально связанные с эндотелием. Физиология человека. 2018;44(1):60–7. https://doi.org/10.7868/S0131164618010095

21. Feuerecker M, van Oosterhout WPJ, Feuerecker B, Matzel S, Schelling G, Rehm M, et al. Headache under simulated microgravity is related to endocrine, fluid distribution, and tight junction changes. Pain. 2016;157(5):1072–8. https://doi.org/10.1097/j.pain.0000000000000481

22. Mashaghi A, Marmalidou A, Tehrani M, Grace PM, Pothoulakis C, Dana R. Neuropeptide substance P and the immune response. Cellular and Molecular Life Sciences. 2016;73(22):4249–64. https://doi.org/10.1007/s00018-016-2293-z

23. Табеева ГР. Патофизиология мигрени. Боль. 2007;4:1–8. EDN: IJRGPT

24. Russo AF, Hay DL. CGRP physiology, pharmacology, and therapeutic targets: migraine and beyond. Physiological Reviews. 2023;103(2):1565–644. https://doi.org/10.1152/physrev.00059.2021

25. Пономарёв СА, Белаковский МС. Международный научный изоляционный эксперимент SIRIUS-23. Авиакосмическая и экологическая медицина. 2025;59(7):5–12. https://doi.org/10.21687/0233-528X-2025-59-7-5-12

26. D’Andrea G, Gucciardi A, Leon A. Elusive amines: migraine depends on biochemical abnormalities. Neurological Sciences. 2022;43(11):6299–304. https://doi.org/10.1007/s10072-022-06241-2

27. Barbanti P, Fofi L, Aurilia C, Egeo G. Dopaminergic symptoms in migraine. Neurological Sciences. 2013;34(Suppl 1):S67–70. https://doi.org/10.1007/s10072-013-1415-8

28. Kim DJ, Jassar H, Lim M, DaSilva AF. Dopaminergic regulation of reward system connectivity underpins pain and emotional suffering in migraine. Journal of Pain Research. 2021;14:631–43. https://doi.org/10.2147/JPR.S296540

29. Vila-Pueyo M, Strother LC, Kefel M, Goadsby PJ, Holland PR. Divergent influences of the locus coeruleus on migraine pathophysiology. Pain. 2019;160(2):385–94. https://doi.org/10.1097/j.pain.0000000000001421

30. Sokolov AY, Lyubashina OA, Panteleev SS. The role of noradrenalin in the pathogenesis of primary headaches. Neurochemical Journal. 2013;7(4):251–6. https://doi.org/10.1134/S1819712413040090

31. Frederiksen SD, Bekker-Nielsen Dunbar M, Snoer AH, Deen M, Edvinsson L. Serotonin and neuropeptides in blood from episodic and chronic migraine and cluster headache patients in case-control and case-crossover settings: a systematic review and meta-analysis. Headache. 2020;60(6):1132–64. https://doi.org/10.1111/head.13802

32. D’Andrea G, D’Arrigo A, Bussone G, Bolner A, Aguggia M, Saracco MG, et al. Tryptamine levels are low in plasma of chronic migraine and chronic tension-type headache. Neurological Sciences. 2014;35(12):1941–5. https://doi.org/10.1007/s10072-014-1867-5

33. Wang Y, Jing X, Lv K, Wu B, Bai Y, Luo Y, et al. During the long way to Mars: effects of 520 days of confinement (Mars500) on the assessment of affective stimuli and stage alteration in mood and plasma hormone levels. PLoS One. 2014;9(4):e87087. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0087087

34. Tajti J, Szok D, Majláth Z, Tuka B, Csati A, Vescei L. Migraine and neuropeptides. Neuropeptides. 2015;52:19–30. https://doi.org/10.1016/j.npep.2015.03.006

35. Ramachandran R. Neurogenic inflammation and its role in migraine. Seminars in Immunopathology. 2018;40(3):301–14. https://doi.org/10.1007/s00281-018-0676-y

36. Lassen LH, Jacobsen VB, Haderslev PA, Sperling B, Iversen HK, Olesen J, et al. Involvement of calcitonin generelated peptide in migraine: regional cerebral blood flow and blood flow velocity in migraine patients. The Journal of Headache and Pain. 2008;9(3):151–7. https://doi.org/10.1007/s10194-008-0036-2

37. Edvinsson L, Warfvinge K. Recognizing the role of CGRP and CGRP receptors in migraine and its treatment. Cephalalgia. 2019;39(3):366–73. https://doi.org/10.1177/0333102418801592

38. Alpay B, Christensen RH, Al-Khazali HM, Ashina M, Ashina H. Substance P and the trigeminovascular system: from preclinical mechanisms to human headache induction. Cephalalgia. 2025;45(8):3331024251355944. https://doi.org/10.1177/03331024251355944

39. Scher AI, McGinley JS, VanDam LR, Campbell AM, Chai X, Collins B, et al. Plasma calcitonin gene-related peptide and nerve growth factor as headache and pain biomarkers in recently deployed soldiers with and without a recent concussion. Headache. 2023;63(10):1360–70. https://doi.org/10.1111/head.14635