Групповые и индивидуальные особенности ортостатической устойчивости у участников годового изоляционного эксперимента SIRIUS-23

Введение. Длительная изоляция и гипокинезия приводят к снижению ортостатической устойчивости, что представляет серьезную проблему для безопасности космических экипажей, особенно в перспективе межпланетных миссий. Несмотря на многолетние исследования, физиологические механизмы сосудистой дисфункции в этих условиях остаются до конца не ясными, а индивидуальные предикторы ортостатической неустойчивости не определены.

Цель. Анализ изменений регуляторных механизмов сердечно-сосудистой системы на основе оценки вариабельности сердечного ритма и гемодинамических показателей в ответ на ортостатическую пробу в ходе годового изоляционного эксперимента SIRIUS-23.

Материалы и методы. Исследование проведено в рамках изоляционного эксперимента SIRIUS-23 (в течение 12-месячной изоляции) в наземном экспериментальном комплексе с участием 6  здоровых добровольцев: 2  мужчин (возраст 34  ±  3  года, ИМТ 24,9 ± 2,8 кг/м²) и 4 женщин (возраст 30 ± 5 лет, ИМТ 23,1 ± 2,2 кг/м²). Выполнено 5 измерительных сессий во время изоляции с интервалом 2–3 месяца, начиная с 1-го месяца пребывания в гермообъекте, а также фоновая сессия за 1–3 сут до начала изоляции и контрольная — в период последействия. В каждой сессии проводили активную ортостатическую пробу с регистрацией показателей вариабельности сердечного ритма и гемодинамики. Результаты исследований были обработаны с применением пакета прикладных программ Statgraphics 18.

Результаты. Условия изоляции приводили к статистически значимому снижению частоты сердечных сокращений в покое (F = 3,43; p = 0,011) и выраженному уменьшению вегетативной реактивности при ортостазе начиная с 3-го месяца изоляции: относительный прирост LF-компонента значимо снижался (F = 3,29; p = 0,015), отрицательный прирост HF становился более выраженным (F = 3,64; p = 0,009). Индивидуальный анализ выявил значительную гетерогенность реакций, при этом у большинства испытуемых «экономизация» вегетативной регуляции носила адаптивный характер (прирост среднего динамического давления при ортостазе оставался стабильно положительным). Однако у одной из участниц к концу изоляции была отмечена декомпенсация в виде истощения симпатической вазомоторной активации (LF при ортостазе снижался до 197 мс² против 480 мс² лежа, HF — до 16 мс²), что обусловливало уменьшение прироста среднего динамического давления вплоть до отрицательных значений.

Выводы. Определяющим фактором ортостатической устойчивости служит состояние вегетативной нервной системы, а не антропометрические показатели или аэробная мощность. Полученные данные обосновывают необходимость индивидуального мониторинга вегетативной регуляции для прогнозирования рисков дезадаптации в экстремальных условиях.

1. Котовская АР, Колотева МИ. Проявления детренированности сердечно-сосудистой системы человека на этапе возвращения на Землю после пребывания в невесомости. Авиакосмическая и экологическая медицина. 2016;50(1):13–6. EDN: VPAYLN

2. Aubert AE, Larina I, Momken I, Blanc S, White O, Kim Prisk G, Linnarsson D. Towards human exploration of space: the THESEUS review series on cardiovascular, respiratory, and renal research priorities. NPJ Microgravity. 2016;2:16031. https://doi.org/10.1038/npjmgrav.2016.31

3. Meck JV, Reyes CJ, Perez SA, Goldberger AL, Ziegler MG. Marked exacerbation of orthostatic intolerance after long- vs. short-duration spaceflight in veteran astronauts. Psychosomatic Medicine. 2001;63(6):865–73. https://doi.org/10.1097/00006842-200111000-00003

4. Tank J, Baevsky RM, Funtova II, Diedrich A, Slepchenkova IN, Jordan J. Orthostatic heart rate responses after prolonged space flights. Clinical Autonomic Research. 2011;21(2):121–4. https://doi.org/10.1007/s10286-010-0106-2

5. Platts SH, Tuxhorn JA, Ribeiro LC, Stenger MB, Lee SM, Meck JV. Compression garments as countermeasures to orthostatic intolerance. Aviation, Space, and Environmental Medicine. 2009;80(5):437–42. https://doi.org/10.3357/asem.2473.2009

6. Levine BD, Zuckerman JH, Pawelczyk JA. Cardiac atrophy after bed-rest deconditioning: a nonneural mechanism for orthostatic intolerance. Circulation. 1997;96(2):517–25. https://doi.org/10.1161/01.cir.96.2.517

7. Goldstein DS, Pechnik S, Holmes C, Eldadah B, Sharabi Y. Association between supine hypertension and orthostatic hypotension in autonomic failure. Hypertension. 2003;42(2):136–42. https://doi.org/10.1161/01.HYP.0000081216.11623.C3

8. Delp MD, Colleran PN, Wilkerson MK, McCurdy MR, MullerDelp JM. Structural and functional remodeling of skeletal muscle microvasculature is induced by simulated microgravity. American Journal of Physiology — Heart and Circulatory Physiology. 2000;278(6):H1866–73. https://doi.org/10.1152/ajpheart.2000.278.6.H1866

9. Behnke BJ, Zawieja DC, Gashev AA, Ray CA, Delp MD. Diminished mesenteric vaso- and venoconstriction and elevated plasma ANP and BNP with simulated microgravity. Journal of Applied Physiology. 2008;104(5):1273–80. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00954.2006

10. Purdy RE, Duckles SP, Krause DN, Rubera KM, Sara D. Effect of simulated microgravity on vascular contractility. Journal of Applied Physiology. 1998;85(4):1307–15. https://doi.org/10.1152/jappl.1998.85.4.1307

11. Котовская АР, Фомина ГА. Прогнозирование ортостатической устойчивости человека по изменениям артериальной и венозной гемодинамики в условиях невесомости. Физиология человека. 2013;39(5):25. https://doi.org/10.7868/S0131164613050081

12. Hoffmann F, Rabineau J, Mehrkens D, Gerlach DA, Moestl S, Johannes BW, et al. Cardiac adaptations to 60 day headdown-tilt bed rest deconditioning. Findings from the AGBRESA study. ESC Heart Fail. 2021;8(1):729–44. https://doi.org/10.1002/ehf2.13103

13. Jordan J, Limper U, Tank J. Cardiovascular autonomic nervous system responses and orthostatic intolerance in astronauts and their relevance in daily medicine. Neurological Sciences. 2022;43(5):3039–51. https://doi.org/10.1007/s10072-022-05963-7

14. Фомина ГА, Котовская АР, Почуев ВИ, Жернавков АФ. Механизмы изменений гемодинамики человека в условиях микрогравитации и прогноз послеполетной ортостатической устойчивости. Физиология человека. 2008;34(3):92–7. EDN: IKPTZH

15. Basner M, Dinges DF, Mollicone DJ, Savelev I, Ecker AJ, Di Antonio A, et al. Psychological and behavioral changes during confinement in a 520-day simulated interplanetary mission to Mars. PloS ONE. 2014;9(3):e93298. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0093298

16. Groemer G, Gruber S, Übermasser S, Soucek A, Lalla E, Lousada J, et al. The AMADEE-18 Mars analog expedition in the Dhofar region of Oman. Astrobiology. 2020;20(11):1276–86. https://doi.org/10.1089/ast.2019.2031

17. Dunn Rosenberg J, Jannasch A, Binsted K, Landry S. Biobehavioral and psychosocial stress changes during three 8-12-month spaceflight analog missions with Mars-like conditions of isolation and confinement. Frontiers in Physiology. 2022;13:898841. https://doi.org/10.3389/fphys.2022.898841

18. Gonçalves TR, Farinatti PTV, Gurgel JL, Soares PPS. Correlation between cardiac autonomic modulation in response to orthostatic stress and indicators of quality of life, physical capacity, and physical activity in healthy individuals. The Journal of Strength & Conditioning Research. 2015;29(5):1415–21. https://doi.org/10.1519/JSC.0000000000000769

19. Гурфинкель ЮИ, Каце НВ, Макеева ОВ, Михайлов ВМ. Возможности использования компьютерной капилляроскопии в космической медицине и в клинической практике. В кн.: Суровяткина ЕД, Бреус ТК, Иванов ГГ, Востриков ВА, Гурфинкель ЮИ, Горшков ВА, ред. Методы нелинейного анализа в кардиологии и онкологии: физические подходы и клиническая практика. Выпуск 2. М.: Книжный дом Университет; 2010. EDN: TCNBVX

20. Hickam JB, Cargill WH, Golden A. Cardiovascular reactions to emotional stimuli. effect on the cardiac output, arteriovenous oxygen difference, arterial pressure, and peripheral resistance. The Journal of Clinical Investigation. 1948;27(2):290–8. https://doi.org/10.1172/JCI101946

21. Nordkamp L, Dijk N, Wieling W. Orthostatic challenge tests: active standing and head-up tilt. Electrical Diseases of the Heart. 2013;2:197–207. https://doi.org/10.1007/978-1-4471-4978-1_12

22. Convertino VA. Neurohumoral mechanisms associated with orthostasis: reaffirmation of the significant contribution of the heart rate response. Frontiers in Physiology. 2014;5:236. https://doi.org/10.3389/fphys.2014.00236

23. Федчук МВ, Русанов ВБ, Носовский АМ, Орлов ОИ. Применение метода дисперсионного анализа в статистике малых выборок в физиологических исследованиях. Физиология человека. 2025;51(5):121–30. https://doi.org/10.7868/S3034615025050115

24. Freeman R, Abuzinadah AR, Gibbons CH, Jones P, Miglis MG, Sinn DI. Orthostatic Hypotension: JACC State-ofthe-Art Review. JACC. 2018;72(11):1294–309. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2018.05.079

25. Piccirillo G, Naso C, Moisè A, Lionetti M, Nocco M, Di Carlo S, et al. Heart rate and blood pressure variability in subjects with vasovagal syncope. Clinical Science. 2004;107(1):55–61. https://doi.org/10.1042/CS20030327

26. Furlan R, Porta A, Costa F, Tank J, Baker L, Schiavi R, et al. Oscillatory patterns in sympathetic neural discharge and cardiovascular variables during orthostatic stimulus. Circulation. 2000;101(8):886–92. https://doi.org/10.1161/01.cir.101.8.886

27. Домрачев АА, Домрачева МЯ. Экономичность функционирования сердечно-сосудистой системы как параметр функциональной физиологической оценки состояния организма в условиях психофизической активности. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2017;(5-1):59–65. EDN: YNWBYP

28. Convertino VA, Doerr DF, Eckberg DL, Fritsch JM, VernikosDanellis J. Head-down bed rest impairs vagal baroreflex responses and provokes orthostatic hypotension. Journal of Applied Physiology. 1990;68(4):1458–64. https://doi.org/10.1152/jappl.1990.68.4.1458