Образовательный курс "Сухая иммерсия. Невесомость на земле: теоретические и прикладные аспекты, возможности применения в лечении и реабилитации" Текст научной статьи по специальности «Клиническая медицина»

DOI: htpp://dx.doi.org/10.18821/1681-3456-2018-17-2-107-110

УНИВЕРСИТЕТ РЕАБИЛИТАЦИИ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ КУРС «СУХАЯ ИММЕРСИЯ. НЕВЕСОМОСТЬ НА ЗЕМЛЕ: ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ, ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ В ЛЕЧЕНИИ И РЕАБИЛИТАЦИИ»

Журнал «Физиотерапия, бальнеология и реабилитация» и Научно-исследовательский институт нормальной физиологии им. П.К. Анохина Федерального агентства научных организаций представляют дистанционный образовательный курс «Сухая иммерсия. Невесомость на Земле: теоретические и прикладные аспекты, возможности применения в лечении и реабилитации», подготовленный компетентными специалистами направления. В данном курсе обсуждаются вопросы срочных, адаптационных и отставленных реакций различных систем организма на изменения гравитационной среды и возможности использования их в лечебной и реабилитационной практике.

Курс проводят И.В. Саенко, канд. мед. наук, старший научный сотрудник ГНЦ РФ «Институт медико-биологических проблем» РАН; А.Ю. Мейгал, д-р мед. наук, профессор, руководитель лаборатории новых методов физиологических исследований Петрозаводского государственного университета; Г.В. Дятчина, канд. мед. наук, врач высшей категории ФГБУ «Федеральный научно-клинический центр специализированных видов медицинской помощи и медицинских технологий» ФМБА России; О.В. Побута, заведующая отделением физической реабилитации ГБУ г. Москвы «Реабилитационный центр «Текстильщики».

Ведущий рубрики - О.В. Кубряк, д-р биол. наук, заведующий лабораторией физиологии функциональных состояний человека НИИ нормальной физиологии им. П.К. Анохина.

Программа курса:

1. Сухая иммерсия - метод моделирования невесомости в условиях Земли: физиологические основы и особенности методических подходов.

2. Изменения физиологических функций различных систем организма человека в условиях сухой иммерсии.

3. Особенности функционирования двигательной системы человека в условиях сухой иммерсии.

4. Сухая иммерсия в реабилитации больных паркинсонизмом: возможности и особенности применения.

5. Сухая иммерсия в реабилитации больных ДЦП: возможности и особенности применения.

6. Сухая иммерсия в реабилитации пациентов с патологией сердечно-сосудистой системы: возможности и особенности применения.

Форма:

- каждое занятие состоит из краткой лекции и контрольных вопросов.

- заочный дистанционный курс - в каждом выпуске журнала в 2018 г. в рубрике «Университет реабилитации» публикуются материалы очередного занятия и вопросы к нему.

Курс рассчитан на специалистов, имеющих высшее медицинское или медико-биологическое образование, а также студентов старших курсов высших учебных заведений биомедицинского профиля.

Занятие № 2. Изменения физиологических функций различных систем организма человека

в условиях «сухой» иммерсии

Опыт 40-летнего использования метода «сухой» иммерсии (СИ) позволил выделить принципиально важные стадии развития изменений в организме человека в условиях погружения [1].

Первая стадия - это стадия непосредственных эффектов, которая длится до 2 ч от момента погружения человека в иммерсионную среду. На этом этапе снимается нагрузка с костно-мышечной системы. При этом существенно снижается напряжение всех мышц, особенно разгибателей, которые сохраняют свой тонус даже при длительном постельном режиме. Такой «мышечный отдых» от обычных деформаций и напряжений приводит к «разгрузке» сердца и переходу сердечной мышцы на ща-

дящий режим работы. Перераспределение жидких сред организма обусловливает снижение частоты сердечных сокращений (ЧСС) и артериального давления.

Вторая стадия - стадия острых эффектов длительностью до 12 ч. Воздействия свыше 12 ч называются хроническими или длительными и вызывают изменения в деятельности организма, сравнимые с изменениями в реальных космических полетах. СИ оказывает влияние на деятельность практически всех систем организма человека. Однако для дальнейшего понимания терапевтических эффектов данного метода особенно важно и интересно рассмотреть изменения в деятельности таких систем, как двигательная, сердечно-сосудистая, изменения

DOI: htpp://dx.doi.org/10.18821/1681-3456-2018-17-2-107-110

60 50 40 30 20 10 0

0,04-|

к 0,03-

л 0,02-

> 0,01 -

2-е сутки ' 1-е сутки ' 1-е сутки СИ' 1-е сутки 1

после СИ

до СИ

до СИ

4 -|

1_ к 3-

2-

Z

1 -

0-

2-е сутки 1-е сутки 1-е сутки СИ 1-е сутки до СИ до СИ после СИ

Рис. 1. Показатели осморегулирующей и экскреторной функций почек во время СИ.

водно-электролитного баланса. Особенности изменений в работе двигательной системы будут рассмотрены на следующем занятии. В этом разделе будет описано влияние СИ на водно-электролитный баланс, деятельность сердечно-сосудистой и дыхательной систем человека.

Водно-электролитный баланс

Согласно данным большинства исследований в термонейтральной СИ, во время иммерсионного воздействия отмечаются признаки адаптационной перестройки водно-электролитного обмена. Воздействие СИ закономерно вызывало ускоренное выведение жидкости, электролитов (натрия), снижение объёма циркулирующей плазмы. Диурез (V) и минутный диурез (V/t), нормированные на массу тела, резко увеличивались в 1-е сутки СИ [1] (рис. 1). После завершения периода иммерсии эти показатели значимо уменьшались, что свидетельствовало о выраженности реакции задержки жидкости в организме (поступление её оставалось постоянным и нормированным также в период реабилитации). Выведение почками осмотически активных веществ было увеличенным в 1-е сутки иммерсии в основном за счет экскреции натрия (UNa • V/кг). В сравнении с величинами контрольных измерений при обычном режиме жизнедеятельности в те же часы скорость выведения натрия возрастала в 2,6-2,8 раза.

Предполагается, что основным стимулом, который инициирует водно-электролитные сдвиги во время по-

гружения, является перераспределение жидкости в центральные сосудистые области. При погружении гидростатическое давление снижает периферическую сосудистую ёмкость и увеличивает сосудистую перфузию. Это приводит к быстрому перераспределению жидкости с относительной центральной гиперволемией, что запускает цепь событий: увеличение сердечного выброса, снижение активности симпатической нервной системы, подавление ренин-ангиотензин-альдостероновой системы, увеличение предсердного натрийуретического пептида, снижение вазомоторного тонуса и, в конечном счёте, увеличение диуреза и экскреции натрия (рис. 2).

Подавление уровня вазопрессина у обычно ги-дратированных испытателей с началом погружения регистрировалось многими авторами [2]. Во время СИ уровень вазопрессина снижается в первые 1,5 ч (0,8 ± 0,2 пг/мл против 2,3 ± 0,6 пг/мл при исходном уровне), затем через 5 ч восстанавливается до базового. На 6-е и 7-е сутки иммерсии уровень вазопрессина остаётся неизменным, а в первый день восстановления значительно повышается (8,6 ±1,2 пг/мл) по сравнению с 2,4 ± 0,7 пг/мл на 7-е сутки.

Ренин-ангиотензин-альдостероновая система

Немедленная реакция на погружение - это подавление активности ренина в плазме и альдостерона плазмы. В дальнейшем уровень ренина в плазме возвращается к исходному и значительных изменений на 3, 6 или 7-е сутки сухого воздействия не обнаружено [3]. Кроме того, во время СИ выявлено немедленное увеличение уровня предсердного натрийуретического пептида.

Немедленной реакцией на погружение является достаточно выраженное снижение объёма циркулирующей плазмы (приблизительно на 15% от исходного уровня). Однако в то же время концентрация белков в плазме не увеличивается, несмотря на уменьшение объёма плазмы [3], а может даже снижаться. Это можно объяснить частичным переносом белков плазмы в интерстициальную жидкость из-за увеличенной транскапиллярной скорости эвакуации и уменьшения лимфатического возврата. Во время иммерсии, когда происходит гидростатическая компрессия поверхностных тканей и непрерывная транскапиллярная «автотрансфузия», наблюдается большая потеря интерстициальной жидкости. Перераспределение белков из плазмы в интерстициальную жидкость увеличивает онкотическое давление интерстициальной жидкости и предотвращает дальнейшее обезвоживание тканей.

Сердечно-сосудистая система

В течение 4 ч после сухого погружения значительно снижались ЧСС (рис. 3), систолическое и диастоли-ческое артериальное давление, а также на 9% увеличивался ударный объём. Надо отметить, что во время космического полёта систематическая 24-часовая регистрация ЧСС и артериального давления в течение первых 5-10 дней также показала снижение ЧСС на 7%, значительное снижение диастолического давления и тенденцию к уменьшению систолического давления. В течение первых 2 ч СИ общее периферическое сопротивление сосудов снижалось на 7%. При длительном воздействии общее периферическое сопротивле-

0

DOI: htpp://dx.doi.org/10.18821/1681-3456-2018-17-2-107-110

Рис. 2. Механизмы физиологических изменений водно-электролитного баланса в острой фазе СИ.

ние, наоборот, начинало увеличиваться. Что касается регионального кровообращения [4], то уменьшение кровоснабжения рабочих мышц наблюдали только на 3-и и 7-е сутки «сухого» погружения. После 7 дней СИ максимальный кровоток на уровне голени (по данным плетизмографии) уменьшился на 7%. Авторы предположили, что вероятными причинами являются структурные изменения в сосудистом русле, которые приводят к снижению перфузионной способности.

Изменения в венозной системе под влиянием невесомости изучались с начала космической эры. Считается, что увеличение венозной податливости вен нижних конечностей в совокупности с увеличением объёма крови в нижних отделах тела после космических полётов является одной из причин ортостатической непереносимости у космонавтов. В условиях СИ увеличение венозной податливости вен голени хорошо исследовано [5]. Увеличение этого показателя на 7% наблюдалось уже после первых 7 ч иммерсионного воздействия.

Регуляция кровообращения при воздействии иммерсии является динамичным процессом, который стабилизируется после 20-минутного периода. Важная роль при этом принадлежит и механизмам вегетативной регуляции кровообращения [6]. Первые 12 ч сухого погружения индуцируют снижение симпатической и увеличение парасимпатической модуляции [7]. При длительном сухом погружении вегетативный баланс смещается в сторону более значительной активации симпатического отдела.

Дыхание

Поскольку в последние годы СИ всё активнее применяется в качестве лечебной физиотерапевтической процедуры, изучение механики дыхания в условиях иммерсии представляется крайне важным. Во время погружения в воду в респираторной системе происхо-

100 80 60 40 20 0

11-14 15-18 19-22 23-02 03-06 07-10 Время, ч

----До воздействия

1-е сутки СИ

Рис. 3. ЧСС в 1 мин в динамике наблюдения по усреднённым данным холтеровского мониторинга.

дят изменения, зависящие от ориентации тела человека относительно вектора гравитации и соотношения между давлением газа в дыхательных путях и гидростатическим давлением на поверхность грудной клетки.

На сегодняшний день в исследованиях в условиях СИ были обнаружены лишь незначительные изменения функции дыхания. Во время «сухого» погружения не было обнаружено какого-либо увеличения количества невентилируемых альвеол или признаков развития ателектаза или отёка легких. Давление воды на брюшной и грудной отделы создает дополнительную, хотя и незначительную, респираторную нагрузку. Внутрилё-гочное давление остаётся равным атмосферному давлению, тогда как внешнее давление на грудную клетку увеличивается пропорционально глубине погружения. Наблюдаемые умеренные изменения связаны с уменьшением объёма дыхательных путей, максимальной вентиляции легких и времени удерживания дыхания при вдохе и выдохе, которые происходят в острый период (первые 1-3 дня), особенно в первые несколько часов адаптации к сухому погружению. К 5-м суткам погружения большинство респираторных индексов восстанавливаются.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Larina I.M., Sukhanov Yu.V., Lakota N.G. Mechanisms of early changes in water-electrolyte metabolism in man in various ground-based models of the effects of microgravity. Aviakosm. Ekolog. Med. 1999; 33: 17-23

2. Larina I.M., Custaud M.A., Pastushkova L.Kh., Vasilieva G.Yu., Do-brokhotov I.V., Istomina V.E. Water-electrolyte metabolism, renal function and cutaneous microcirculation in human subjects during 7-day dry immersion. Aviakosm. Ekolog. Med. 2008; 42: 29-34. (In Russ.)

3. Navasiolava N.M., Custaud M.A., Tomilovskaya E.S., Larina I.M., Mano T., Gauquelin-Koch G. et al. Long-term dry immersion: review and prospects. Eur. J. Appl. Physiol. 2011; 111(7): 1235-60.

4. Vinogradova O.L., Stoida Yu.M., Mano T., Iwase S. Effects of gravitational unloading on blood supply of working muscles. Aviakosm. Ekol. Med. 2002; 36: 39-46 (In Russ.)

5. Popov D.V., Saenko I.V., Vinogradova O.L., Kozlovskaya I.B. Mechanical stimulation of foot support zones for preventing unfavourable effects of gravitational unloading. J. Gravit. Physiol. 2003; 10: 59-60

6. Баевский Р.М., Григорьев А.И. Концепция здоровья и космическая медицина. М., 2007.

7. Eshmanova A.K. Heart rate variability and myocardium state: effect of "dry" immersion: PhD dissertation. Moscow; 2009. http://www.imbp. ru/WebPages/WIN1251/Science/DisserSov/Summarys/ Eshmanova-ref. doc. (In Russ.)

DOI: Мрр:/ИхЛшгд/10.18821/1681-3456-2018-17-2-107-110

Контрольные вопросы к занятию № 2

№

Вопрос

Выделите только один, однозначно верный, на Ваш взгляд, вариант ответа из предложенных (верных и ошибочных)

Какие выделяют стадии развития изменений в организме человека в условиях «сухой» иммерсии?

Каковы критерии изменения водно-электролитного баланса в условиях «сухой» иммерсии?

Какая цепь событий, приводит увеличению диуреза и экскреции натрия в условиях «сухой» иммерсии?

4 Как изменяется концентрация белков в плазме при выраженном снижении ОЦП?

5 Как изменяется ЧСС в первые часы «сухого» погружения?

6 Как изменяются показатели АД в первые часы «сухого» погружения?

7 Как изменяется показатель общего периферического сопротивления сосудов

в первые часы «сухого» погружения?

8 В острую фазу «сухой» иммерсии регистрируется ...

Как изменяется функция дыхания в условиях «сухой» иммерсии?

10 Наблюдаемые умеренные изменения функция дыхания связаны с .

Стадия

непосредственных эффектов, стадия острых эффектов и хроническая стадия воздействия

Увеличение диуреза, снижение объема циркулирующей плазмы (ОЦП)

Снижение

активности

симпатической

нервной системы,

подавление

ренин-ангиотензин-

альдостероновой

системы,

увеличение

предсердного

натрийуретического

пептида

Не изменяется

Снижается

Не изменяются

Увеличивается

Только снижение активности симпатической нервной системы

В условиях «сухой»

иммерсии

обнаружены

выраженные

изменения

в функции дыхания

Изменением

внутрилегочного

давления

Стадия

непосредственных эффектов, стадия острых эффектов

Снижение ОЦП

Стадия острых эффектов и хроническая

Стадия

непосредственных эффектов

стадия воздействия и хроническая стадия воздействия

Увеличение сердечного выброса, снижение активности симпатической нервной системы, подавление ренин-ангиотензин-альдостероновой системы, увеличение предсердного натрийуретического пептида, снижение вазомоторного тонуса

Незначительно увеличивается

Не изменяется

Увеличиваются

Не изменяется

Увеличение диуреза, увеличение экскреции снижение ОЦП

Снижение активности симпатической нервной системы

Снижается

Увеличивается

Таких данных нет

Снижается

Только снижение активности парасимпатической нервной системы

В условиях «сухой»

иммерсии обнаружено

увеличение

количества

невентилируемых

альвеол

Уменьшением объема дыхательных путей, максимальной вентиляции легких и времени удерживания дыхания при вдохе и выдохе

Снижение активности парасимпатической нервной системы и увеличение активности симпатической нервной системы

В условиях «сухой» иммерсии обнаружены лишь незначительные изменения в функции дыхания

Развитием ателектаза легких

Увеличение диуреза, увеличение экскреции №

Подавление

ренин-ангиотензин-

альдостероновой

системы, увеличение

предсердного

натрийуретического

пептида

Существенно увеличивается

Таких данных нет Снижаются

Таких данных нет

Снижение активности симпатической нервной системы и увеличение активности парасимпатической нервной системы

В условиях «сухой» иммерсии

обнаружены признаки отека легких

Уменьшением объема дыхательных путей

1

2

3

9