Научная статья на тему 'Газовый состав и кислотно-основное состояние крови у здоровых обследуемых-женщин в условиях 9-суточной изоляции в гермообъекте'

Газовый состав и кислотно-основное состояние крови у здоровых обследуемых-женщин в условиях 9-суточной изоляции в гермообъекте Текст научной статьи по специальности «Науки о здоровье»

CC BY
284
29
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГАЗЫ КРОВИ / КИСЛОТНО-ОСНОВНОЕ СОСТОЯНИЕ / ИЗОЛЯЦИЯ / ДИОКСИД УГЛЕРОДА / BLOOD GASES / ACID-BASE BALANCE / ISOLATION / CARBON DIOXIDE

Аннотация научной статьи по наукам о здоровье, автор научной работы — Попова Юлия Александровна, Суворов Александр Владимирович

Цель работы изучить газовый состав и кислотно-основноe состояние (КОС) крови у женщин в условиях 9-суточной изоляции в гермообъекте. Материалы и методы. Обследовано 6 практически здоровых женщин до, во время и после воздействия 9-суточной изоляции и 4 женщины в условиях обычной жизнедеятельности (группа контроля) в аналогичные сроки. Проведено измерение основных показателей КОС (pH, PaCO2, PaO2, BE) артериализованной крови, минутного объёма вентиляции при спокойном дыхании в покое методом спирометрии, а также длительности максимальной волевой задержки дыхания на вдохе и выдохе. Результаты и обсуждение. У обследуемых обеих групп показатели паттерна дыхания, минутной вентиляции лёгких сохраняли стабильность в рамках индивидуальных колебаний в течение проведения эксперимента. Обнаружена тенденция к относительному снижению pH и повышению PaCO2 у обследуемых на 7-е сут пребывания в изоляции, однако сдвиги этих параметров не сопровождались активацией метаболических путей компенсации. Выявленные изменения pH и Pa-CO2, вероятно, обусловлены относительным «застоем» атмосферы в отсеке и накоплением СО2, несмотря на связь атмосферы объекта с воздухом наружных вентилируемых помещений. После окончания периода изоляции величины данных параметров возвращались к фоновым уровням. Заключение. Пребывание практически здоровых женщин в относительно изолированном объекте с атмосферным воздухом в течение 9 сут не сопровождается выраженными изменениями паттерна дыхания, объёмов лёгочной вентиляции и параметров КОС крови. Относительное повышение PaCO2 (в рамках физиологической нормы) в крови на 7-е сут пребывания в объекте, по всей вероятности, обусловлено более низкой вентиляцией атмосферы в отсеке в период исследования. Полученные результаты подтверждают необходимость в развитии данного направления исследований в условиях более длительной изоляции и при большей герметизации объекта.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о здоровье , автор научной работы — Попова Юлия Александровна, Суворов Александр Владимирович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

BLOOD GASES AND ACID-BASE BALANCE IN HEALTHY WOMEN UNDER 9-DAY ISOLATION IN CLOSED-ENVIRONMENT LIVING

Nowadays, chronic exposure to moderately elevated CO2 is considered to be one of the most important factors causing some disorders in astronauts and cosmonauts on long-term space flights. Among these disorders are vision impairment and intracranial pressure (VIIP) syndrome, increased intracranial pressure, and metabolic consequences induced by microgravity. The objective of the study was to analyze blood gases and acid-base balance in women under 9-days isolation in closed-environment living. It was a part of international experiments simulating flights to the Moon. Materials and Methods. Six practically healthy women were examined before, during and after 9-day isolation. At the same time 4 women (a control group) were examined under normal conditions within the same time limits. The main indicators of acid-base balance (pH, PaCO2, PaO2, BE) were measured. Respiratory minute volume at rest (spirometry test) was conducted; maximum breath holding time after both inhalation and exhalation was measured. Results and Discussion. The data obtained demonstrated that the breathing pattern, breath holding time and acid-base balance had no marked changes in both groups. However, the decrease of pH and increase of PaCO2 were observed on the 7th day in closed-environment living. Changes of these parameters were not accompanied by the activation of compensatory metabolic pathways. The revealed changes in pH and Pa-CO2 were probably due to reduced air ventilation in the chamber and accumulation of CO2, although the air in the closed chamber was connected with the air in the ventilated one. During the recovery period, all the investigated parameters got back to initial levels. Conclusion. 9-day stay of healthy women in a relatively isolated environment with ambient air was not accompanied by evident changes in breathing pattern, pulmonary ventilation volume and acid-base balance parameters. Relative increase in PaCO2 (within physiological range) in blood on the 7th day in closed-environment living was probably due to reduced air ventilation in the chamber during the trial. The results obtained confirm the need for further investigation under prolonged isolation in an airtight module.

Текст научной работы на тему «Газовый состав и кислотно-основное состояние крови у здоровых обследуемых-женщин в условиях 9-суточной изоляции в гермообъекте»

УДК 612.216+612.23+613.155

ГАЗОВЫЙ СОСТАВ И КИСЛОТНО-ОСНОВНОЕ СОСТОЯНИЕ КРОВИ У ЗДОРОВЫХ ЖЕНЩИН В УСЛОВИЯХ ДЕВЯТИСУТОЧНОЙ ИЗОЛЯЦИИ В ГЕРМООБЪЕКТЕ

Ю.А. Попова, А.В. Суворов

ФГБУН Государственный научный центр Российской Федерации -Институт медико-биологических проблем РАН, г. Москва, Россия

e-mail: [email protected]

Цель работы - изучить газовый состав и кислотно-основное состояние (КОС) крови у женщин в условиях 9-суточной изоляции в гермообъекте.

Материалы и методы. Обследовано 6 практически здоровых женщин до, во время и после воздействия 9-суточной изоляции и 4 женщины в условиях обычной жизнедеятельности (группа контроля) в аналогичные сроки. Проведено измерение основных показателей КОС (pH, PaCO2, PaO2, BE) артериализованной крови, минутного объёма вентиляции при спокойном дыхании в покое методом спирометрии, а также длительности максимальной волевой задержки дыхания на вдохе и выдохе.

Результаты и обсуждение. У обследуемых обеих групп показатели паттерна дыхания, минутной вентиляции лёгких сохраняли стабильность в рамках индивидуальных колебаний в течение проведения эксперимента. Обнаружена тенденция к относительному снижению pH и повышению PaCO2 у обследуемых на 7-е сут пребывания в изоляции, однако сдвиги этих параметров не сопровождались активацией метаболических путей компенсации. Выявленные изменения pH и PaCO2, вероятно, обусловлены относительным «застоем» атмосферы в отсеке и накоплением СО2, несмотря на связь атмосферы объекта с воздухом наружных вентилируемых помещений. После окончания периода изоляции величины данных параметров возвращались к фоновым уровням.

Заключение. Пребывание практически здоровых женщин в относительно изолированном объекте с атмосферным воздухом в течение 9 сут не сопровождается выраженными изменениями паттерна дыхания, объёмов лёгочной вентиляции и параметров КОС крови. Относительное повышение PaCO2 (в рамках физиологической нормы) в крови на 7-е сут пребывания в объекте, по всей вероятности, обусловлено более низкой вентиляцией атмосферы в отсеке в период исследования. Полученные результаты подтверждают необходимость в развитии данного направления исследований в условиях более длительной изоляции и при большей герметизации объекта.

Ключевые слова: газы крови, кислотно-основное состояние, изоляция, диоксид углерода.

Введение. В настоящее время в области космической физиологии и медицины наблюдается рост научного интереса к изучению последствий длительного воздействия умеренно повышенного уровня диоксида углерода, регистрируемого на борту Международной космической станции (МКС), на организм космонавтов и астронавтов [1, 2]. Респираторный ацидоз, обусловленный повышенным уровнем диоксида углерода в атмосфере космического корабля, рассматривается в качестве возможного фактора развития электролитных и метаболических нарушений, в т.ч. в качестве одной из причин нару-

шения обмена кальция в организме. Кроме этого, предполагается, что повышенная концентрация экзогенного диоксида углерода является одним из факторов повышения внутричерепного давления у космонавтов в условиях космического полёта, однако на данный момент эта гипотеза в полной мере не подтверждена экспериментальными данными [3, 4]. Умеренно повышенный уровень диоксида углерода в атмосфере МКС рассматривается также среди причин изменения чувствительности дыхательного центра у космонавтов в условиях космического полёта, что выражается, в частности, в значитель-

ном увеличении длительности волевой задержки дыхания [5, 6]. Результаты исследования кислотно-основного состояния (КОС) крови у шести здоровых мужчин при длительной изоляции в течение 520 сут (в рамках проекта «Марс-500») при среднем содержании диоксида углерода в среде гермообъекта на уровне 0,3 % свидетельствуют о развитии у обследуемых респираторного ацидоза, который был компенсирован метаболическим алкалозом [7]. Несмотря на то, что выявленные сдвиги в КОС при длительном воздействии не сопровождались изменениями кальциевого баланса, авторы справедливо предполагают вероятность возникновения негативных изменений в обмене кальция при длительном метаболическом алкалозе в аналогичных условиях у женщин или у людей более старшего возраста.

В связи с этим оценка кислотно-основного баланса в условиях изоляции в гермо-объекте в рамках комплексного эксперимента, моделирующего полёт на Луну, представляет актуальную задачу.

Цель исследования. Изучение газового состава и кислотно-основного баланса крови у женщин в условиях 9-суточной изоляции в гермообъекте.

Поскольку уровень напряжения диоксида углерода в крови определяется в т.ч. интенсивностью вентиляции лёгких, одной из задач являлось изучение паттерна и минутного объёма дыхания в покое, а также длительности задержки дыхания на вдохе и выдохе в качестве параметра, характеризующего хемо-чувствительность дыхательного центра.

Материалы и методы. Изучение газового состава и КОС крови проводили у 6 здоровых женщин в возрасте 25-35 лет при 9-суточной изоляции в рамках эксперимента «Луна-2015», проводимого на базе Наземного экспериментального комплекса ГНЦ РФ -ИМБП РАН. Программа экспериментального исследования была одобрена Комиссией по биомедицинской этике ГНЦ РФ - ИМБП РАН, обследуемые подписали информированное согласие на участие в эксперименте.

На каждом этапе исследования определяли параметры спокойного дыхания (частоту и глубину дыхания, минутный объём ды-

хания (МОД)) в течение 2 мин в покое в положении обследуемой сидя с использованием спирометра «Этон-01» («Этон», Россия). Затем осуществляли взятие пробы артериализо-ванной крови из пальца в гепаринизирован-ный капилляр (Radiometer, Дания) для анализа показателей газового состава и КОС. Для артериализации крови проводили 10-минутный предварительный разогрев кисти. Для измерения параметров КОС: величины водородного показателя (pH), напряжения диоксида углерода (PaCO2), напряжения кислорода (PaO2), значения стандартного избытка оснований во внеклеточной жидкости (BE (Ecf)) -использовали анализатор газов крови ABL80 (Radiometer, Дания). Определение длительности максимальной задержки дыхания выполняли в положении обследуемой сидя с использованием секундомера с занесением результатов в специальные бланки.

У каждой участницы проводили 5 серий обследования в следующие сроки: в предэкс-периментальный период (за 26-27 (фон 1) и 7-8 сут (фон 2) до начала изоляции), на 4-е и 7-е сут периода изоляции и на 3-и сут периода последействия.

Вышеописанную процедуру исследования в аналогичные сроки проведения эксперимента проводили у четырех условно здоровых женщин в возрасте 25-42 лет, ведущих обычную жизнедеятельность (контрольная группа). В период изоляции у одной из обследуемых контрольной группы была проведена только одна серия исследования (на 4-е сут воздействия). В период последействия исследований в контрольной группе не проводили.

Для статистической обработки данных использовали пакет прикладных программ Statistica 7.0 c применением непараметрического критерия Фридмана и в случае отклонения нулевой гипотезы (p<0,05) проводили парное сравнение с использованием критерия Уилкоксона. Для оценки различий параметров у обследуемых групп сравнения в пре-дэкспериментальном периоде и в периоде изоляции использовали непараметрический критерий Манна-Уитни.

Результаты и обсуждение. По результатам анализа параметров спонтанного дыхания можно условно выделить две группы об-

следуемых - с обычной и низкой частотой дыхания (табл. 1). Известно, что редкое и глубокое дыхание, выявленное у обследуемых L2, L3 и L6 по величинам дыхательного объёма и частоты дыхания, приводит к более эффективному использованию кислорода из единицы объёма альвеолярной вентиляции [8]. В период проведения всех наблюдений в рамках эксперимента у обследуемых обеих групп показатели частоты дыхания, дыха-

тельного объёма и вычисленная на их основе величина МОД сохраняли относительную стабильность в рамках индивидуальных диапазонов колебаний. Статистический анализ динамики этих параметров в ходе эксперимента также не выявил значимых различий как между измеренными показателями и фоновыми величинами, так и между данными у обследуемых в изоляции и результатами контрольной группы.

№ обследуемой Фон 1 Фон 2 4-е сут изоляции 7-е сут изоляции 3-и сут последействия

Минутный объём дыхания, л/мин

L1 7,3 7,2 7,5 7,5 6,1

L2 13,3 13,6 11,5 12,8 7,9

L3 7,7 7,8 5,3 10,1 7,1

L4 9,1 10,5 8,1 9,5 7,3

L5 10,8 11,9 11,5 11,3 9,3

L6 8,1 9,1 9,0 8,8 10,1

К1 9,9 8,7 8,6 10,0 -

К2 8,8 12,2 10,3 - -

КЗ 7,1 9,0 4,8 6,6 -

К4 6,6 8,0 8,0 6,6 -

Частота дыхания, циклов/мин

L1 17,0 16,4 17,1 15,9 15,3

L2 16,6 12,0 13,9 14,6 12,4

L3 12,4 7,7 9,1 10,1 7,1

L4 13,2 13,6 17,2 15,0 13,0

L5 19,3 15,5 19,5 18,3 19,7

L6 12,1 11,7 10,9 12,0 12,0

К1 10,0 10,5 12,2 15,1 -

К2 16,0 18,5 10,3 - -

КЗ 10,1 11,5 9,56 8,3 -

К4 7,8 8,5 7,5 7,6 -

Дыхательный объём, л

L1 0,43 0,44 0,44 0,47 0,40

L2 0,80 1,13 0,83 0,88 0,64

L3 0,62 1,01 0,58 0,71 0,76

L4 0,69 0,77 0,47 0,63 0,56

L5 0,56 0,77 0,59 0,62 0,47

L6 0,67 0,78 0,83 0,73 0,84

К1 0,99 0,83 0,70 0,66 -

К2 0,55 0,66 0,63 - -

К3 0,7 0,78 0,5 0,79 -

К4 0,85 0,94 1,06 0,86 -

Таблица 1

Индивидуальные величины показателей паттерна дыхания у обследуемых

Примечание. Здесь и далее L - обследуемые, принимавшие участие в 9-суточной изоляции, К - об-

следуемые контрольной группы.

В качестве основных показателей газового состава и КОС крови были проанализированы величины рН, РаС02, Ра02 и ВЕ (ЕеГ). Первые три параметра являются измеряемыми, величина избытка (дефицита) оснований автоматически вычисляется на основе величин рН и РаС02. Напряжение диоксида углерода в первую очередь отражает функцию дыхательной системы, в то время как ВЕ является метаболическим компонентом возможных нарушений кислотно-основного равновесия.

Анализ значений показателей КОС у обследуемых обеих групп показал, что в подавляющем большинстве измерений величины находились в пределах физиологической нормы. Однако у одной из обследуемых женщин основной группы в предэксперимен-тальном периоде отмечался дефицит оснований (ВЕ (ЕеГ)=-4,5 ммоль/л), а у одной женщины контрольной группы во всех измерениях наблюдался умеренно сниженный уровень ВЕ (ЕеГ) (-4,0 ммоль/л). Кроме того, было выявлено, что фоновые величины за 26-27 и 7-8 сут до начала эксперимента характеризуются относительным различием по уровням рН и РаС02.

При анализе динамики уровня рН у обследуемых в условиях изоляции была обна-

ружена тенденция к сдвигу этого параметра в сторону относительного снижения в рамках физиологической нормы на 7-е сут (р=0,051 по критерию Фридмана), при этом сравнение величин с показателями контрольной группы в данный период эксперимента выявило статистически значимое различие (р=0,03 по критерию Манна-Уитни) (табл. 2, рис. 1). На 7-е сут изоляции у обследуемых в условиях пребывания в экспериментальном комплексе был обнаружен повышенный уровень РаС02 по сравнению со вторым фоновым измерением (р=0,04) и с результатами контрольной группы (р=0,038) также в пределах физиологической нормы (рис. 2). Следует отметить, что относительно повышенное напряжение диоксида углерода в артериализованной крови не затрагивало метаболические пути компенсации, поскольку величины, определяющие избыток/дефицит оснований, характеризовались относительной стабильностью. С другой стороны, очевидно, что зарегистрированные уровни РаС02 на 7-е сут изоляции не имеют различий с величинами, полученными при первом обследовании в фоновом периоде, таким образом, они не выходят за пределы условной индивидуальной «нормы реакции» и не свидетельствуют о каких-либо патологических изменениях.

Таблица 2

Величины показателей газового состава и кислотно-основного состояния в пробах артериализованной крови у обследуемых при 9-суточной изоляции

Параметр Границы нормы Фон 1 Фон 2 4-е сут изоляции 7-е сут изоляции 3-и сут последействия

рН 7,37.7,45* 7,40 (7,38.7,42) 7,42 (7,41.7,43) 7,41 (7,40.7,43) 7,38 (7,37.7,39) 7,41 (7,38.7,43)

РаС02 32.45* 42 (40.44) 36 (35.37) 38 (37.39) 44 (38.44) 38 (36.40)

Ра02 70.100** 84 (84.89) 80 (79.80) 79 (73.90) 78 (75.84) 77 (65.80)

ВЕ (Ее^ -3,4.1,4* 0,8 (0,1.0,9) -0,95 (-1,6.-0,3) 0,4 (-1,1.0,8) -0,4 (-1,7.0,9) -0,5 (-2,2.1,0)

Примечания. 1. Результаты представлены в виде медиан. В скобках указаны границы интерквар-тильного размаха (25...75 %). 2. * - референсные значения для женщин: рН - для артериальной крови, РаС02 - для артериальной и капиллярной крови, ВЕ - для капиллярной крови [9]; ** - референсные величины для артериальной крови здорового взрослого человека на высоте уровня моря [10].

рН в период 9-суточной изоляции

рН (7 сут изоляции)

7,46 7,45 7,44 7,43 7,42 7,41 7,40 7,39 7,38 7,37 7,36 7,35

= = =

- —

=

1

т

фон 1 фон 2 4 сут 7 сут после

медиана 25%-75% мин-макс

7,45 7,44 7,43 7,42 7,41 7,40 7,39 7,38 7,37 7,36 7,35

Рис. 1. Уровни рН у обследуемых в условиях изоляции (слева); сравнение данных в основной и контрольной группах на 7-е сут изоляции (справа)

к

РаС02 в условиях 9-суточной изоляции

РаС02 (7 сут изоляции)

фон 1 фон 2 4 сут 7 сут после

медиана 25%-75% 1~ мин-макс

Б. 38

Рис. 2. Уровни РаСО2 у обследуемых в условиях изоляции (слева); сравнение данных в основной и контрольной группах на 7-е сут изоляции (справа)

к

По параметрам Ра02 и ВЕ (ЕсГ) статистически значимых различий как в динамике при воздействии изоляции, так и при сравнении данных с результатами контрольной группы не обнаружено.

В связи с тем что внутренняя атмосфера наземного экспериментального комплекса фактически не имела строгой изоляции от атмосферы наружных вентилируемых помещений, показатели газового состава среды не отличались от атмосферных (процентное содержание С02 на уровне вентиляционных «входов в отсеки» составляло около 0,06 %). Тем не менее при отсутствии системы очистки воздуха можно допустить относительный

застой атмосферы в отсеке и накопление углекислого газа при нахождении в нем членов экипажа, что, вероятно, и привело к относительному повышению уровня РаС02 и сдвигу рН в крови обследуемых на 7-е сут пребывания в объекте. После окончания изоляции, на 3-и сут периода последействия, величины РаС02 и рН были сравнимы с фоновыми величинами. Колебания параметров КОС в течение эксперимента проиллюстрировано на номограмме Зиггаарда-Андерсена по медианам величин рН и РаС02 (рис. 3). Можно отметить, что, несмотря на относительный сдвиг в сторону гиперкапнии, КОС у обследуемых находилось в зоне физиологической нормы.

ЗЮбААРЮ-АМОЕНЭЕМ АСЮ-ВАЗЕ СНАЯТ

...............

-.гг пс»-т-г.-,- - .-,1 «ИиЦ *. к л. IМ

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ц-. СХИМСЧ Юг. г

■ *ло и

Рис. 3. Кислотно-основное состояние крови у обследуемых в условиях эксперимента с 9-суточной изоляцией по номограмме Siggaard-Andersen (1990). Данные представлены по медианам рН и РаС02 в следующие периоды: ® - фон (два измерения), А - 4-е сут изоляции, ^ - 7-е сут изоляции, ® - 3-и сут периода последействия

Анализ данных регистрации длительности задержки дыхания на вдохе и выдохе не выявил различий как в динамике при изоляции, так и при сравнении с данными контрольной группы (табл. 3). Таким образом, пребывание в объекте с наземной атмосферой

не оказало существенного влияния на эти показатели. Однако стоит отметить, что субъективно трое обследуемых отмечали тяжесть выполняемого маневра с задержкой дыхания во время изоляции по причине низкой влажности (сухости атмосферы) в отсеках.

Таблица 3

Показатели длительности задержки дыхания у обследуемых в условиях изоляции

Фон 1 Фон 2 4-е сут изоляции 7-е сут изоляции 3-и сут последействия

Задержка дыхания на вдохе, с

48,8 (46,1...69,3) 55,4 (49,3.59,3) 62,4 (61,0.75,4) 60,3 (52,0.63,6) 59,3 (56,2.82,3)

Задержка дыхания на выдохе, с

30,1 (20,0.40,4) 44,4 (38,5.58,2) 49,1 (41,0.65,0) 49,5 (43,0.52,6) 55,2 (40,2.59,7)

Примечание. Результаты представлены в виде медиан, в скобках указаны границы интерквартиль-ного размаха (25.. .75 %).

Выводы:

1. Пребывание практически здоровых женщин в относительно изолированном объекте с атмосферным воздухом в течение 9 сут не сопровождается выраженными изменениями паттерна дыхания, объёмов лёгочной вентиляции и кислотно-основного состояния крови.

2. Относительное повышение напряжения CO2 в крови на 7-е сут пребывания в объекте, по всей вероятности, обусловлено более низкой вентиляцией атмосферы в отсеке в период исследования. Выявленные сдвиги показателей КОС существенно не выходили за пределы физиологической нормы здоро-

Литература

1. Cronyn P.D., Watkins S., Alexander D.J. Chronic exposure to moderately elevated CO2 during long-duration space flight. NASA Technical Paper. NASA/TP-2012-217358. 2012; March. URL: http://ston.jsc.nasa.gov/collections/trs/_techrep/TP-2012-217358.pdf (дата обращения: 09.06.2016).

2. Marshall-Bowman K., Mulder E., Rittweger J. Cerebral and ocular fluid balance as a function of hydrostatic pressure gradients and environmental factors: insights into VIIP syndrome. 20th IAA Humans in Space Symposium Book of abstracts. 2015, June 29 - July 3; Prague, Czech Republic. Prague: CSO IAA; 2015: 24.

3. Laurie S.S., Hu X., Lee S. M. C., Martin D.S., Phillips T.R., Ploutz-Snyder R., Smith S.M., Stenger M.B., Taibbi G., Zwart S.R., Vizzeri G. Effect of 1 % inspired CO2 during head-down tilt on ocular structures, cerebral blood flow, and visual acuity in healthy human subjects. URL: http://ntrs.nasa.gov/ archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20150021478.pdf (дата обращения: 09.06.2016).

4. Hughson R.L., Yee N., Greaves D. Elevated inspired and end-tidal pCO2 on the International Space Station. URL: http://www.fasebj.org/content/30/1_Supplement/762.3 (дата обращения: 09.06.2016).

5. Funtova I.I., Chernikova A.G., Fedorova I.N., Baranov V.M., Tank J., Baevsky R.M. Some results of scientific experiment "Pneumocard" abroad the International Space Station. 17th IAA Humans in Space Symposium Book of abstracts. 2009, June 7-11; Moscow, Russia. Moscow; 2009: 43-44.

6. Баранов В.М., Попова Ю.А., Суворов А.В., Дьяченко А.И., Колесников В.И., Миняева А.В., Миня-ев В.И. Исследование регуляции и биомеханики дыхания в условиях космического полёта. В кн.: Григорьев А.И., Ушаков И.Б., ред. Космическая биология и медицина. Т. 2. Медико-биоло-

вых женщин, а после окончания воздействия величины оцениваемых параметров возвращались к фоновым уровням.

3. Полученные результаты подтверждают необходимость обязательного развития данного направления исследований в условиях более длительной изоляции и при большей герметизации объекта.

Выражаем благодарность участницам-добровольцам, а также организаторам комплексного эксперимента «Луна-2015»: научному руководителю эксперимента к.м.н. С.А. Пономарёву и ответственному исполнителю А.Е. Смолеев-скому - за возможность провести данное исследование.

гические исследования на российском сегменте МКС. Воронеж: Научная книга; 2011: 72-92.

7. Suvorov A.V., Nichiporuk I.A., Imbraini M. Influence of the increased concentration of carbon dioxide on the person during long-term isolation in closed environment. Сборник материалов Международного симпозиума по результатам экспериментов, моделирующих полёт на Марс (Марс-500). 23-25 апреля 2012. М.; 2012: 104.

8. Шик Л.Л., Канаев Н.Н., ред. Руководство по клинической физиологии дыхания. Л.: Медицина; 1980. 376.

9. Козинец Г.И. Физиологические системы организма человека, основные показатели. М.: Триада-Х; 2000.336.

10. Микульчик П. Диагностика критических состояний. Кислотно-щелочное равновесие, газовый состав крови и другие параметры: пер. с англ. М.: ЗАО «Медсервис»; 2009. 131.

BLOOD GASES AND ACID-BASE BALANCE IN HEALTHY WOMEN UNDER 9-DAY ISOLATION IN CLOSED-ENVIRONMENT LIVING

Y.A. Popova, A.V. Suvorov

State Scientific Center of the Russian Federation -Institute for Biomedical Problems, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia

e-mail: [email protected]

Nowadays, chronic exposure to moderately elevated CO2 is considered to be one of the most important factors causing some disorders in astronauts and cosmonauts on long-term space flights. Among these disorders are vision impairment and intracranial pressure (VIIP) syndrome, increased intracranial pressure, and metabolic consequences induced by microgravity. The objective of the study was to analyze blood gases and acid-base balance in women under 9-days isolation in closed-environment living. It was a part of international experiments simulating flights to the Moon.

Materials and Methods. Six practically healthy women were examined before, during and after 9-day isolation. At the same time 4 women (a control group) were examined under normal conditions within the same time limits. The main indicators of acid-base balance (pH, PaCO2, PaO2, BE) were measured. Respiratory minute volume at rest (spirometry test) was conducted; maximum breath holding time after both inhalation and exhalation was measured.

Results and Discussion. The data obtained demonstrated that the breathing pattern, breath holding time and acid-base balance had no marked changes in both groups. However, the decrease of pH and increase of PaCO2 were observed on the 7th day in closed-environment living. Changes of these parameters were not accompanied by the activation of compensatory metabolic pathways. The revealed changes in pH and PaCO2 were probably due to reduced air ventilation in the chamber and accumulation of CO2, although the air in the closed chamber was connected with the air in the ventilated one. During the recovery period, all the investigated parameters got back to initial levels.

Conclusion. 9-day stay of healthy women in a relatively isolated environment with ambient air was not accompanied by evident changes in breathing pattern, pulmonary ventilation volume and acid-base balance parameters. Relative increase in PaCO2 (within physiological range) in blood on the 7th day in closed-environment living was probably due to reduced air ventilation in the chamber during the trial. The results obtained confirm the need for further investigation under prolonged isolation in an airtight module.

Keywords: blood gases, acid-base balance, isolation, carbon dioxide.

References

1. Cronyn P.D., Watkins S., Alexander D.J. Chronic exposure to moderately elevated CO2 during long-duration space flight. NASA Technical Paper. NASA/TP-2012-217358. 2012; March. Available at: http://ston.j sc.nasa. gov/collections/trs/_techrep/TP-2012-2173 58.pdf (accessed: 09.06.2016).

2. Marshall-Bowman K., Mulder E., Rittweger J. Cerebral and ocular fluid balance as a function of hydrostatic pressure gradients and environmental factors: insights into VIIP syndrome. 20th IAA Humans in Space Symposium Book of abstracts. 2015, June 29 - July 3; Prague, Czech Republic. Prague: CSO IAA; 2015: 24.

3. Laurie S.S., Hu X., Lee S.M.C., Martin D.S., Phillips T.R., Ploutz-Snyder R., Smith S.M., Stenger M.B., Taibbi G., Zwart S.R., Vizzeri G. Effect of 1 % inspired CO2 during head-down tilt on ocular structures, cerebral blood flow, and visual acuity in healthy human subjects. Available at: http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20150021478.pdf (accessed: 09.06.2016).

4. Hughson R.L., Yee N., Greaves D. Elevated inspired and end-tidal pCO2 on the International Space Station. Available at: http://www.fasebj.Org/content/30/1_Supplement/762.3 (accessed: 09.06.2016).

5. Funtova I.I., Chernikova A.G., Fedorova I.N., Baranov V.M., Tank J., Baevsky R.M. Some results of scientific experiment "Pneumocard" abroad the International Space Station. 17th IAA Humans in Space Symposium Book of abstracts. 2009 June 7-11; Moscow, Russia. Moscow; 2009: 43-44.

6. Baranov V.M., Popova Yu.A., Suvorov A.V., D'yachenko A.I., Kolesnikov V.I., Minyaeva A.V., Minyaev V.I. Issledovanie regulyatsii i biomekhaniki dykhaniya v usloviyakh kosmicheskogo poleta [Studies on regulation and biomechanics of respiration in space flights]. V kn.: Grigor'ev A.I., Ushakov I.B. Kosmicheskaya biologiya i meditsina [Space biology and medicine]. Vol 2. Mediko-biologicheskie issledovaniya na rossiyskom segmente MKS [Biomedical studies on Russian Orbital Segment]. Voronezh: Nauchnaya kniga; 2011. 72-92 (in Russian).

7. Suvorov A.V., Nichiporuk I.A., Imbraini M. Influence of the increased concentration of carbon dioxide on the person during long-term isolation in closed environment. Proceedings of the International Symposium «Mars-500». April 23-25, 2012. Moscow; 2012: 104.

8. Shik L.L., Kanaev N.N., red. Rukovodstvo po klinicheskoy fiziologii dykhaniya [Handbook on Respiratory Physiology]. Leningrad: Meditsina; 1980. 376 (in Russian).

9. Kozinets G.I. Fiziologicheskie sistemy organizma cheloveka, osnovnye pokazateli [Physiological systems of human organism; Basic parameters]. Moscow: Triada-X; 2000. 336 (in Russian).

10. Mikul'chik P. Diagnostika kriticheskikh sostoyaniy. Kislotno-shchelochnoe ravnovesie, gazovyy sostav krovi i drugie parametry [Diagnosis of clinical conditions. Acid-base balance, blood gases, and other options]. Moscow: Medservis; 2009. 131 (in Russian).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.