Гипогравитация для крыс

С момента первого полета человека в космос прошло уже 58 лет. Космическая медицина же зародилась задолго до 12 апреля 1961 года. Первые разработки в этой области велись уже в 30-е годы прошлого столетия. Сейчас человечество готовится к освоению дальнего космоса  — к полетам на Луну и Марс. Поэтому современной медицине недостаточно знать, что происходит с человеком на околоземной орбите.

— Гипогравитация — именно на этом сейчас сосредоточена космическая программа, на изучении возможности высадки человека на других планетах. Ведь там есть гравитация, но более слабая, чем на Земле. Например, на Луне она в 6 раз меньше, чем на нашей планете, — ввел нас в тему и значение своей работы третьекурсник Амурской медицинской академии Дмитрий Григорьев, а по совместительству и руководитель лаборатории патоморфологии и экспериментальной медицины при вузовском Молодежном инновационном центре.

Влияние гипогравитации на живой организм здесь изучают уже третий год, с тех пор как медицинская академия стала сотрудничать с НИИ Космической медицины ФМБА России. Будущие амурские медики под руководством своих преподавателей моделируют условия невесомости с помощью ортостатического вывешивания. Студенты ставят эксперименты над лабораторными белыми крысами. Конечно, при моделировании невесомости зверьки не парят свободно, как космонавты на МКС. Суть метода в том, что крысы подвешиваются таким образом, что вторая половина тела находится выше головы на 15 градусов.

— В таком положении происходит перераспределение жидкостных сред организма, изменение условий функционирования кардиореспираторной системы, снижение нагрузки на опорно-двигательный аппарат,  — объясняет Дмитрий, за счет чего достигается физиологический эффект невесомости. — Эта модель более эффективна в создании гипогравитации, особенно в быстрых вариантах, как у нас. Для того чтобы появились первые изменения в какой-либо системе, требуется в среднем 30 суток.

Невесомость и дыхательная система

Студенты-медики за три года провели шесть экспериментов по моделированию гипогравитации с помощью ортостатического вывешивания. Каждый раз перед ними стояла новая задача.

— Мы изучали изменение пищеварительной функции, так как космонавты питаются особым образом в условиях невесомости, — рассказывает студент-медик. — В нашем случае, когда крыса находится вниз головой, мог наблюдаться обратный выброс пищи из желудка в ротовую полость, что могло бы приводить к истощению. Эксперимент показал, что дополнительные меры стимуляции не потребовались. Потом мы изучали репродуктивную систему самцов. Отметили атрофию семенников. Сейчас завершили эксперимент по изучению изменений в дыхательной системе.

Еще одно исследование дыхательной системы сопровождалось воздействием холода. «Мы изучали, как будет изменяться мукоцилиарный клиренс дыхательных путей. Мукоцилиарный клиренс — это механизм защиты, отвечающий за очистку дыхательных путей от инородных частиц. Один из параметров, отображающий его эффективность, — это частота колебания ресничек мерцательного эпителия трахеи и бронхов. В условиях гипогравитации частота биения ресничек замедляется, очистка становится неэффективной, риск возникновения инфекционных и вирусных заболеваний возрастает в несколько раз», — делится наблюдениями Дмитрий Григорьев.

В этом исследовании будущим медикам помогают сотрудники Дальневосточного научного центра физиологии и патологии дыхания — на своем оборудовании они определяют частоту биения ресничек.

— Позже мы будем изучать, как проходит реабилитация в земных условиях. Также возможно изучение фармакологической коррекции, то есть возможности повлиять за счет определенных препаратов, к примеру, адаптогенов, на какую-либо функцию и тем самым уменьшить негативное воздействие, — добавил Дмитрий.

В воде и в кровати: как моделируют невесомость

Ортостатическое вывешивание — не единственный способ имитации невесомости. Уже несколько лет Национальное управление США по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) набирает добровольцев, готовых пролежать в кровати 60 суток. Участники эксперимента лежат под наклоном в 6 градусов, при этом голова находится ниже ног. Вставать в течение всего этого времени нельзя. Все, что разрешается делать — смотреть телевизор, читать, работать с компьютером.

— Также имеется такой способ моделирования, как сухое иммерсионное погружение, — приводит еще один метод Дмитрий Григорьев. —  Человека опускают в иммерсионную среду, гидрокостюм из прорезиненной ткани не допускает его контакта с водой. За счет силы Архимеда среда начинает выталкивать тело. Физиологический эффект невесомости происходит за счет облегчения веса и гиподинамии, то есть отсутствия движения.

К слову, собственная иммерсионная камера для лабораторных крыс в скором времени появится и в медакадемии. Студенты разработали ее сами и теперь готовятся запатентовать разработку.

— Лабораторная особь будет полностью погружаться в воду. У космонавтов имеется такой способ моделирования невесомости, а у крыс такого еще не было, — добавил Дмитрий

МНЕНИЕ

«Полет на Луну когда-то считали фантастикой»

Дмитрий Григорьев, студент третьего курса АГМА, руководитель лаборатории патоморфологии и экспериментальной медицины:

— Космическая отрасль в современном мире занимает одну из верхних позиций в рейтинге развитых стран.  Она включает в себя такой раздел, как медицинское сопровождение полетов. Ведь любому человеку, особенно подверженному таким экстремальным ситуациям, как полет в космос, необходима соответствующая медицина, а также профилактика и реабилитация в земных условиях. И если изменения мышечного или костного аппарата довольно хорошо изучены, то другие системы изучены не столь хорошо. Изучать их нужно, так как в случае полетов на другие планеты мы должны гарантировать здоровье космонавта. Конечно, сейчас мы считаем это фантазиями, но раньше даже полет на Луну считался фантастикой. Так что в случае долговременных полетов нам надо точно знать, как будет изменяться физиология космонавтов. Важно научиться предотвращать эти эффекты или хотя бы минимизировать их.