ОСОБЕННОСТИ ОБМЕНА КАЛЬЦИЯ В УСЛОВИЯХ ДЛИТЕЛЬНОГО ВРАЩЕНИЯ
© Л.Г.Елкина, Л.А.Китаев-Смык, С.Н.Филипенков
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы космической медицины и биологии"
2006 г.
К. Э. Циолковский в своих работах допускал применение «закрутки» летательного аппарата для создания искусственной силы тяжести (ИСТ) в длительных космических полетах (КП). Однако, как показали многолетние медико-биологические исследования профильных институтов (Галле Р. Р., Емельянов М. Д., Клочков А. М. и др., 1974; Газенко О. Г., Пестов И. Д., Макаров В. И., 1987; Котовская А. Р., Шипов А. А., Виль-Вильямс И. Ф., 1966), в том числе и наши (Елкина Л. Г., Клочков А. М., Китаев- Смык Л. А., 1995), даже небольшие гравитационные нагрузки вызывают в организме дезорганизацию обмена веществ, нарушение клеточного метаболизма и провоцируют неспецифические стресс-реакции на ускорение Кориолиса (Л. Г. Елкина, Л. А. Китаев-Смык, С. Н. Филипенков, 2005). Отдаленные последствия подобных биохимических изменений до сих пор мало изучены, особенно это касается выведения из организма катионов кальция. Проведение данных работ было связано с изучением перспектив использования ИСТ в пилотируемых полетах на другие планеты.
Биохимические исследования по моделированию ИСТ проводились в многосуточных экспериментах на наземной установке «Орбита» при участии экипажей из двух-трех испытателей-добровольцев в период с 1965 по 1974 гг. Преимущественно анализировались гормоны – катехоламины (КХА), клеточные ферменты – аланиновая и аспаргиновая трансаминазы (АЛТ и АСТ), катионы кальция. Обнаружена отчетливая гормональная регуляция контролировавшихся показателей, т. к. концентрация катехоламинов в крови возрастала в 2-3 раза, концентрация кальция в моче повышалась в 1,5-3 раза. Выведение кальция с мочой в процессе многосуточного вращения достоверно увеличивалось у 18 из 72 испытателей от 3 до 5 раз (р<0,01) по сравнению с нормой и исходным суточным уровнем экскреции. Увеличение длительности периода вращения (непрерывно от 3 до 25 суток) также сопровождалось постоянным нарастанием потерь кальция с мочой в течение 2-12 суток после действия у всех обследуемых вне зависимости от сроков прекращения вращения (Елкина Л. Г., Клочков А. М., Китаев-Смык Л. А., 1995).
Полученные данные показали, что моделирование ИСТ при вращении от 3 до 25 суток не приводит к достижению адаптации организма человека из-за развивающейся стресс-реакции на ускорения Кориолиса (Л. Г. Елкина, Л. А. Китаев-Смык, С. Н. Филипенков, 2005). Дальнейшие работы по обмену кальция на клеточном, субклеточном и митохондриальном уровнях (Лукьянова Л. Д., 2004, Сухоруков В. С., 2004) дополняют сказанное. Потеря кальция при стрессе длительного вращения нарушает обмен веществ на всех уровнях, изменяя интенсивность метаболизма, знергетику внутриклеточных процессов и повышая проницаемость клеточных мембран для высокомолекулярных ферментов. На субклеточном уровне может возникать дисфункция, а затем и «болезнь митохондрий» (Лукьянова Л. Д., 2004), т. к. происходило нарушение синтеза макроэргов в митохондриях, увеличивалась активность анаэробного гликолиза, усиливались свободно-радикальные процессы в клетке, а на мембранах шло перикисное окисление липидов и начинался интенсивный выход высокомолекулярных ферментов и кальция из клеток в открывшиеся неселективные каналы.