Долговременная динамика функционального состояния организма крыс после сочетанного воздействия факторов космического полета в наземном эксперименте
Authors: М.А. Лебедева , Ю.С. Медведева , М.В. Баранов , А.В. Арутюнян , М.Ю. Карганов 
Published: November 2024

Резюме. Во время космического полета (КП) микрогравитация и космическая радиация действуют на живые объекты одновременно, негативно влияя на состояние организма и приводя к развитию дисрегуляционных сдвигов и различных патологий, причём наличие аддитивных и синергических влияний факторов КП могут существенно усугублять и увеличивать степень тяжести ожидаемых эффектов. На данный момент нет однозначного представления о сочетанном влиянии радиации и микрогравитации на организм человека и о механизмах развития отсроченных негативных последствий через годы после совершения КП. Ключевую роль в сохранении здоровья экипажа будут играть индивидуальные особенности организма космонавтов и астронавтов, к которым относят степень напряжения основных регуляторных систем, уровень мобилизации ресурсов, степень произошедшей реадаптации к земным условиям. В связи с этим проблема комплексного действия факторов КП представляет собой большой интерес, что увеличивает важность проведения исследований по моделированию различных факторов КП и их сочетаний для прогнозирования их влияний в течение космических миссий и в постполетный период. Цель: оценить влияние сочетанного действия моделированной микрогравитации и ионизирующего излучения на организм крыс в течение 12 месяцев после воздействий. Методы: двухнедельное антиортостатическое вывешивание (АОВ), однократное острое гамма-облучение (Облучение) в дозе 1,5 Гр, ЭКГ, вариабельность сердечного ритма, лазерная корреляционная спектроскопия, измерение массы тела и сердца крыс. Результаты. В группе Облучение+АОВ наблюдали снижение массы тела крыс в течение всего эксперимента, наиболее выраженное на 9–12-й месяцы наблюдений. Сочетанное действие двух факторов КП через 1 год привело к повышению процента частиц малого гидродинамического радиуса около 4–8 нм и частиц радиусом около 27 нм в сыворотке крови. Анализ ЭКГ выявил снижение амплитуды R2-зубца на сроке 6 месяцев в группе Облучение и в группе с сочетанным воздействием по сравнению с группой АОВ. Через 12 месяцев в группе Облучение+АОВ регистрировали тенденцию к увеличению длительности интервалов QTc и длительности RR-интервал по сравнению с другими группами. Только в группе Облучение через 3 месяца был выявлен сдвиг вегетативного баланса в сторону парасимпатикотонии по сравнению с контролем и группой АОВ. Нарушения сердечного ритма наблюдали на протяжении всего эксперимента без значимых отличий между группами. В группе Облучение+АОВ было выявлено увеличение индекса массы сердца через 3 и 12 месяцев по сравнению с другими опытными группами. Заключение: полученные результаты показывают, что сочетанное действие двух моделированных факторов КП – облучения и микрогравитации – приводит к более выраженному либо к более продолжительному изменению функционального состояния различных систем организма по сравнению с эффектами действия рассматриваемых факторов по отдельности.

Abstract. During space flight (SF), microgravity and cosmic radiation act on living objects simultaneously, negatively affecting the state of the body and leading to the development of dysregulatory shifts and various pathologies, and the presence of additive and synergistic influences of SF factors can significantly aggravate and increase the severity of the expected effects. At the moment, there is no clear idea about the combined effect of radiation and microgravity on the human body, and about the mechanisms of development of delayed negative consequences years after the commission of SF. The key role in maintaining the health of the crew will be played by the individual characteristics of the body of astronauts and astronauts, which include the degree of tension of the main regulatory systems, the level of resource mobilization, the degree of readaptation to terrestrial conditions. In this regard, the problem of complex action of SF factors is of great interest, which increases the importance of conducting research on modeling various SF factors and their combinations to predict their effects during space missions and in the post-flight period. Objective: to evaluate the effect of the combined effect of simulated microgravity and ionizing radiation (IR) on the rat body within 12 months after exposure. Methods: two-week hindlimb unloading (HU), single acute gamma irradiation at a dose of 1,5 Gy, ECG, heart rate variability, laser correlation spectroscopy, measurement of body weight and heart of rats. Results. In the IR+HU group one can observed a decrease in the body weight of rats throughout the experiment, most pronounced from 9-12 months. The combined effect of two SF factors after 1 year led to an increase in the percentage of particles with a small hydrodynamic radius of about 4-8 nm and particles with a radius of about 27 nm in the blood serum. ECG analysis revealed a decrease in the amplitude of the R2 wave at a period of 6 months in the IR group and in the group with combined exposure compared with the HU group. After 12 months in the group IR+HU has been identified a tendency to increase the duration of QTc intervals and the duration of the RR interval compared to other groups. Only in the IR group, after 3 months, a shift in the vegetative balance towards parasympathetic predominance was revealed compared with the control and the HU group. Cardiac arrhythmias were observed throughout the experiment without significant differences between the groups. In the IR+HU group was showed an increase in the heart mass index after 3 and 12 months compared with other experimental groups. Conclusion: the results show that the combined effect of two simulated SF factors, ionizing radiation and microgravity, leads to a more pronounced or longer-lasting change in the functional state of various body systems, compared with the effects of the factors considered separately.