Автореферат и диссертация по медицине (14.00.32) на тему:Регуляция минерального обмена в условиях длительной гипокинезии и космического полета

На правах рукописи

МОРУКОВ БОРИС ВЛАДИМИРОВИЧ

РЕГУЛЯЦИЯ МИНЕРАЛЬНОГО ОБМЕНА В УСЛОВИЯХ ДЛИТЕЛЬНОЙ ГИПОКИНЕЗИИ И КОСМИЧЕСКОГО ПОЛЕТА

14.00.32. Авиационная, космическая и морская медицина

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук

Москва, 1999 г.

Работа выполнена в Государственном научном центре Российской Федерации-Институте медико-биологических проблем.

Научный консультант:

академик А.И.Григорьев

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор В.И.Воложин

доктор медицинских наук Л.И.Воронин

доктор медицинских наук В.И.Корольков

Ведущая организация:

Государственный научно-исследовательский испытательный институт военной медицины МО РФ (г.Москва).

Защита диссертации состоится "_"_1999 г. в_

часов на заседании Диссертационного Совета Д-074.31.01 при Государственном научном центре - Институте медико-биологических проблем.

Адрес Института: 123007, г.Москва, Хорошевское шоссе, д.76-а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института.

Автореферат разослан "_"_1999 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета,

кандидат медицинских наук Л.Б.Буравкова

РЦ о

Р1//3 .2 — 3 о

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Длительные орбитальные космические полеты (КП) в течение двух последних десятилетий являются основным направлением развития советской и российской космонавтики и сопутствующих ей областей науки. Для космической биологии и медицины приоритетным направлением исследований в течение всего этого периода было исследование длительного влияния невесомости на организм человека и разработка мер профилактики и коррекции неблагоприятных сдвигов, развивающихся в этих условиях.

Проблема нарушений метаболизма кальция, других минеральных веществ при снижении в условиях невесомости опорно-функциональной нагрузки на костно-мышечную систему несомненно относится к наиболее актуальным. Эта проблема была сформулирована одной из первых на заре зарождения космонавтики К.Э.Циолковским и получила подтверждение с началом медико-биологических исследований в космических полетах (Berry Ch. et al., 1971; Балаховский И.С., Наточин Ю.В., 1973), в течение многих лет она интенсивно разрабатывалась как при обследовании космонавтов, так и в наземных модельных экспериментах.

Исследования развивались по нескольким направлениям. С одной стороны, до и после КП изучалось состояние костной ткани - основного депо минеральных веществ в организме (Бирюков E.H., Красных И.Г., 1970; Mack Р.В., Vogt Р.В., 1971; Hulley S.B., Vogel J.M., 1970; Vogel J.M., 1971; Оганов B.C. с соавт., 1987, 1990; Ступаков Г.П., Козловский А.П., Казейкин B.C., 1987; Ступаков Г.П., Воложин А.И., 1989), с другой стороны - сдвиги метаболизма кальция в условиях невесомости рассматривались в комплексе общих изменений водно-электролитного гомеостаза и систем его регуляции (Газенко О.Г., Григорьев А.И., Наточин Ю.В., 1986; Григорьев А.И., Воложин А.И., Ступаков Г.П., 1994).

Анализ полученных при обследовании космонавтов результатов свидетельствует, что, несмотря на использование комплекса профилактических мероприятий, наблюдается развитие отрицательного баланса минеральных веществ, снижение минеральной плотности костной ткани, при этом обращает внимание большая вариабельность результатов, которая указывает на индивидуальную предрасположенность к этим нарушениям. Проблема неблагоприятного влияния невесомости на минеральный обмен и состояние костной ткани остается актуальной даже после удачных космических полетов длительностью 8-14 месяцев. Диагностика выраженности сдвигов метаболизма кальция, с учетом индивидуальных особенностей в ходе длительных космических полетов, вместе с совершенствованием средств и методов профилактики и коррекции, может стать одним из элементов системы обеспечения безопасности космонавтов.

С увеличением продолжительности полетов значимость проблемы неблагоприятного влияния невесомости на обмен минеральных веществ будет возрастать, особенно учитывая перспективу межпланетных экспедиций. Осуществление пилотируемого полета к Марсу без методов целенаправленного воздействия на метаболизм минеральных веществ представляется проблематичным.

Результаты исследований механизмов нарушений минерального обмена при длительном ограничении двигательной активности и разработка средств их коррекции представляют несомненный интерес и для клинической медицины, так как пребывание на постельном режиме может отягощать течение основного заболевания и быть причиной развития сопутствующей патологии.

Изложенное позволяет сделать заключение об актуальности исследований

¡-егуляцчи минерального обмена в условиях длительной гипокинезии и космического полета как для космической медицины, так и для практического здравоохранения.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является комплексное изучение минерального обмена в условиях невесомости, гипокинезии, в том числе, оценка эффективности средств, регулирующих метаболические сдвиги в тканях опорно-двигательного аппарата при длительном ограничении двигательной активности.

В ходе работы решались следующие задачи:

- оценка состояния обмена кальция, кальцийуретической функции почек и систем их регуляции у космонавтов до и после полетов продолжительностью от 30 до 366 суток;

- изучение генеза изменений минерального обмена, состояния костной ткани и систем их регуляции у человека и животных при моделировании физиологических эффектов невесомости;

- разработка и экспериментальная апробация средств фармакологической коррекции метаболизма кальция и состояния костной ткани в экспериментах на квотных;

исследование эффективности профилактических мероприятий, г; .^отвращающих метаболические сдвиги в тканях опорно-двигательного аппарата в экспериментах с длительной гипокинезией.

Научная новизна работы. В проведенных исследованиях впервые был использован комплекс методов исследования минерального метаболизма и систем его регуляции, который включал определение потерь минеральных веществ с помощью балансовых исследований, содержание в крови электролитов, минералотропных гормонов, при этом в модельных экспериментах было проведено не только исследование базального уровня этих соединений, но и реакция эндокринных желез на кальциевую нагрузку. Впервые в модельных экспериментах с участием человека проведена биопсия костной ткани с последующим исследованием полученных образцов гистоморфометрическими, гистологическими и физико-химическими методами. Данные, полученные в этих исследованиях, были сопоставлены с результатами неинвазивных методов исследования костной ткани.

Использованный комплекс методов исследования и критериев оценки минерального обмена, систем его регуляции и состояния костной ткани позволил оценить перспективные средства профилактики, апробированные в длительных модельных экспериментах с участием человека, в том числе, в эксперименте с 370-суточной антиортостатической гипокинезией.

Показана эффективность целенаправленных средств фармакологической коррекции изменений метаболизма кальция и состояния костной ткани (бисфосфонатов). После предварительной апробации в модельных экспериментах на животных, один из препаратов этой группы был использован в экспериментах с длительной антиортостатической гипокинезией, в том числе и в сочетании с различными режимами физических упражнений, что позволило найти оптимальное сочетание этих профилактических средств.

В эксперименте с 370-суточной гипокинезией впервые с успехом была использована коррекция метаболизма калия с помощью добавок на фоне интенсивных физических упражнений, что позволило восполнить дефицит этого электролита в организме обследуемых в периоде постельного режима.

Полученные результаты позволили значительно расширить представления о

генезе изменений метаболизма кальция и состояния костной ткани при снижении опорно-функциональной нагрузки на костно-мышечную систему. В работе исследованы механизмы развития отрицательного баланса кальция в условиях длительной гипокинезии, уточнены гормональные сдвиги системы дистантных регуляторов кальциевого метаболизма, роль изменений ионорегулирующей функции почек. Показано, что сдвиги состояния костной ткани заключаются не только в потере массы костной ткани и снижении ее минеральной насыщенности, но и в ее структурной перестройке, при этом возможно перераспределение минеральных веществ как в отдельной кости, так и между различными участками скелета с разной степенью разгрузки.

Результаты проведенных исследований подтвердили справедливость теоретических предпосылок, положенных в основу разработки методов целенаправленной коррекции изменений минерального обмена и метаболизма костной ткани при длительном ограничении двигательной активности.

Практическая значимость. Результаты проведенных исследований нашли практическое применение как в космической медицине, так и в практическом здравоохранении.

При отборе космонавтов и их клинико-физиологическом обследовании до и после длительных полетов использована функциональная проба с кальциевой нагрузкой, которая позволяет выявить индивидуальные особенности минерального метаболизма. В комплексе с биохимическими исследованиями гормонального профиля космонавтов и денситометрнческим исследованием различных участков скелета, эта методика используется для прогноза выраженности изменений обмена кальция и состояния костной ткани в условиях невесомости.

Подготовлены "Методические рекомендации по использованию водной и водно-солевых нагрузочных проб при оценке функционального состояния почек человека", которые были реализованы в диагностике ряда заболеваний, сопровождающихся нарушениями водно-солевого обмена, а также для оценки состояния водно-солевого обмена в экстремальных условиях внешней среды в различных климатических зонах.

В Центральном институте травматологии и ортопедии им.Н.И.Приорова принят апробированный в экспериментах со 120- и 370-суточной гипокинезиях комплексный метод исследования образцов костной ткани, полученных при биопсии гребня подвздошной кости, который используется при диагностике остеодистрофий различной этиологии.

В клинике нашли применение средства фармакологической коррекции нарушений минерального обмена, использованные в модельных экспериментах с участием животных и человека. Препарат ксидифон нашел свое применение в урологической (Институт урологии и оперативной нефрологии Минздрава РФ, МСЧ-119 3 ГУ МЗ СССР, ЦНИАГ) и в травматологической (ЦИТО МЗ СССР) практике.

Усовершенствованные схемы физических тренировок в сочетании с другими профилактическими средствами, апробированные в эксперименте с 370-суточной антиортостатической гипокинезией внедрены в практику космических полетов и используются экипажами длительных космических экспедиций на орбитатьной станции "Мир".

Практическую значимость представляют также разработанные теоретические положения которые могут быть использованы для обоснования и разработки новых, перспективных средств профилактики и коррекции неблагоприятных метаболических

сдвигов в тканях опорно-двигательного аппарата в условиях космического полета при длительном ограничении двигательной активности, при многих заболеваниях.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Длительное пребывание в условиях невесомости вызывает развитие стойких изменений обмена кальция, кальцийуретической функции почек и их гормональной регуляции. Выраженность этих изменений не зависит от ни продолжительности полетов, ни от повторного воздействия невесомости, в большей степени она обусловлена индивидуальными особенностями минерального метаболизма, а также реализацией объема и структуры профилактических мероприятий во время полета.

2. Длительная антиортостатическая гипокинезией приводит к изменению ионного состава крови, прогрессирующим потерям кальция, которые обусловлены сдвигами метаболизма и процессов остеогенеза в костной ткани, изменениями содержания кальцийтропных гормонов, транспорта к&тьция в почках и его всасывания в желудочно-кишечном тракте. Динамика баланса минеральных веществ, депонируемых преимущественно в мышечной ткани отличается лабильностью и большим индивидуальным разбросом, интенсивность обмена калия в этих условиях может привести к быстрому развитию его дефицита и возможным функциональным нарушениям.

3. Использование в экспериментах, моделирующих воздействие невесомости в наземных условиях, средств фармакологической коррекции обмена кальция (бисфосфонатов), оказывает существенное влияние на метаболизм клеток костной ткани, что в значительной степени предотвращает неблагоприятные изменения ее физико-химических свойств и элементного состава и снижение прочностных характеристик

4. Использование физических тренировок (ФТ) в условиях длительной антиортостатической гипокинезии снижает выраженность сдвигов обмена кальция в тканях опорно-двигательного аппарата, хотя и не предотвращает их полностью. В значительно большей степени ФТ влияют на обмен ионов калия, фосфора и магния, их профилактический эффект находится в прямой зависимости от интенсивности и структуры, при сочетании ФТ и добавок калия возможная не только стабилизация его баланса, но и частичное восполнение уже развившегося дефицита.

5. Комплексная профилактика, включающая физические тренировки, введение бисфосфонатов и коррекцию минерального состава рациона питания в значительной степени уменьшает потери минеральных веществ, сдвиги гормональной регуляции минерального обмена и кальцийуретической функции почек, изменения прочностных свойств и минерального состава костной ткани в условиях длительной гипокинезии.

Исследования выполнены в рамках плановых научно-исследовательских программ Института медико-биологических проблем, 3 ГУ Минздрава РФ, ГКНТ, Министерства науки и технологий и РКА.

Апробация работы и публикации. Основные результаты и положения диссертации доложены на У1, УШ, К, X и XI Всесоюзных конференциях по космической биологии и авиакосмической медицине (Калуга, 1978, 1986, 1990; Москва 1994, 1998); на X, XI и XIX Международных симпозиумах по гравитационной физиологии (Монреаль, 1988; Лион 1989; Рим 1998); на У и У1 Всесоюзных конференциях по физиологии почек и водно- солевого обмена (Ленинград, 1978; Новосибирск, 1981); на XXXIУ Конгрессе Международной астронавтической федерации (Будапешт, 1983); на XXII Европейском симпозиуме по

калыифицированным тканям (Вена, 1991); на XII Международном конгрессе Международной астронавтической Федерации (Вашингтон 1997). По материалам диссертации опубликовано 42 работы. Диссертация апробирована на расширенном заседании секции Ученого совета ГНЦ РФ-ИМБП.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы (глава 1), изложения общей структуры и методов исследования (глава 2), четырех глав результатов собственных исследований (главы 3-6), заключения, выводов, практических рекомендаций и внедрений, списка литературы.

Материал изложен на 292. страницах машинописного текста, иллюстрирован рисунками и 62 таблицами. Список литературы содержит источников, из них 20 2, отечественных и 2,К> иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Объем и условия исследований

Объем и общая структура исследований представлены в таблице 1. До и после длительных космических полетов обследовано 48 космонавтов, из которых 14 повторно участвовали в продолжительных космических экспедициях. Исследования крови и мочи проводились до полета, а также после его завершения, контролировалось водопотребление космонавтов, поступление минеральных веществ с пищей было произвольным и существенно различалось. Исследовался ионный состав крови, содержание в крови минералотропных гормонов и биологически активных веществ, экскреция электролитов с мочой в течение суток и реакция почек на функциональную пробу с кальциевой нагрузкой.

В экспериментах на животных, в которых апробировались средства фармакологической коррекции обмена кальция, исследования проводились на крысах-самцах линии Вистар, которые в течение всего эксперимента находились на полусинтетическом рационе питания с оптимальным соотношением кальция и фосфора.

В первом эксперименте (пенальная гипокинезия) проводилось определение содержания кальция, фосфора и минералотропных гормонов в крови животных после завершения эксперимента, а также гистоморфометрические исследования различных участков скелета и морфологическое исследование эндокринных желез. Во втором эксперименте (пенальная гипокинезия и вывешивание) эти параметры были дополнены результатами исследования прочностных характеристик костной ткани. Также различалась схема фармакологической профилактики нарушений минерального обмена и состояния костной ткани. Забой животных проводился методом декапитации с применением гильотины.

Таблица 1

Объем и структура исследований

NN Условия экспериментов Продол Кол-во

житель обследуе

пп ность мых

(сутки)

1. Исследование обмена кальция, его регуляция и 30-366 48

кальцийуретической функции почек у космонавтов

до и после длительных космических полетов

2. Модельные эксперименты на животных (крысы):

2.1. Пенальная гипокинезия с введением 60 40

бисфосфонатов

2.2. Вывешивание и пенальная гипокинезия с введением 40 132

бисфосфонатов и витамина Д;

3. Модельные эксперименты с участием человека:

3.1. Антиортостатическая гипокинезия (-5°) без 182 6

применения профилактических средств 120 15

3.2. Антиортостатическая гипокинезия (-5° ) с 120 4

введением бисфосфонатов

3.3. Постельный режим в условиях антиортостаза (-5") с 120 4

использованием экспериментальных физических 182 12

тренировок (ФТ)

3.4. Постельный режим в условиях антиортостаза (-5°) с 240 5

использованием ФТ после 120-суточной

гипокинезии

3.5. Постельный режим в условиях антиортостаза (-5°) 370 4

с использованием комплекса профилактических

мероприятий (бисфосфонаты+ФТ)

В первом эксперименте крысы в течение 60 суток находились в условиях гипокинезии в зажимных клетках-пеналах. Животные были разбиты на 6 экспериментальных групп по 6-8 животных в каждой. Первая группа - виварный контроль, вторая группа - животные, находившиеся в условиях пенальной гипокинезии без введения фармакологических препаратов, третья - виварный контроль с пероральным введением оксиэтилиденбисфосфоновой кислоты (ОЭДФ) в дозе 9 мг/кг веса тела, в четвертой группе - пребывание в условиях пенальной гипокинезии сочеталось с введением ОЭДФ по той же схеме, что и в 3-ей группе, в пятой группе крысы в условиях виварного контроля получали оксидиметиламинопропилиденбисфосфоновую кислоту (AMOK) в дозе 6 мг/кг веса тела, в шестой - AMOK в такой же дозе вводился крысам в услсз.ж пенальной гипокинезии.

Препараты вводились в пищевод с помощью зонда в виде нейтральных водных 0,3 и 0,2% растворов для ОЭДФ и AMOK соответственно, животным контрольных групп и крысам, находившимся в условиях гипокинезии без применения фармакологических препаратов через зонд вводилась дистиллированная вода.

Во втором эксперименте животные находились в течение 40 суток в условиях, моделирующих физиологические эффекты невесомости, при этом были использованы 2 модели: пенальная гипокинезия и вывешивание. Гипокинезию создавали путем жесткой фиксации крыс в специальных клетках-пеналах, безопорное состояние -вывешиванием за хвост в стенде, обеспечивающем весовую разгрузку задних конечностей при сохранении свободы передвижения в пределах клетки с помощью передних конечностей (Коваленко Е.А., 1977; Ильин Е.А., Новиков В.Е., 1980). Животные контрольных групп находились в обычных виварных клетках.

Бисфосфонаты - ОЭДФ и AMOK - вводились перорально в дозах 20 мг/кг веса тела и 0,81 мг/кг веса тела соответственно в виде 1,2% и 0,24% водного раствора соответственно. 24(К,5),25-дигидроксихолекальциферол вводился в сочетании с бисфосфонатами животным контрольных и экспериментальных групп в дозе 1.25 мкг. В группах без использования фармпрепаратов вводилась дистиллированная вода.

Животные были разделены на 15 групп (8-10 крыс в каждой). 5 групп животных виварного контроля получали соответственно: дистиллированную воду, AMOK, ОЭДФ, АМОЮ-24,25- дигидроксихолекальциферол, ОЭДФ+24,25 дигидрокси-холекальциферол. Экспериментальные группы (5 групп с пенальной гипокинезией и 5 групп с вывешиванием) получали те же вещества в такой же последовательности.

В модельных исследованиях с участием испытателей-добровольцев {антиортостатическая гипокинезия -5") проведено изучение феноменологии изменений минерального обмена, систем его регуляции и состояния костной ткани. В эксперименте со 182-х суточной гипокинезией основное внимание уделялось исследованию ренхчьных механизмов регуляции обмена кальция с помощью функциональной нагрузочной пробы с введением лактата кальция. В серии 120-370-суточных модельных экспериментов был расширен диапазон гормональных исследований, определены потери минеральных веществ с помощью балансовых исследований, большое внимание уделялось изучению костной ткани как депо и регулятору обмена минеральных веществ, и как органу со специфической функцией -обеспечением каркасных, прочностных характеристик всего организма. Во всех экспериментах обследуемые находились на контролируемом рационе питания и водопотребления.

В каждой серии исследований, помимо изучения механизмов развития минерального метаболизма в условиях гипокинезии, решались задачи направленного воздействия на различные звенья генеза выявленных сдвигов. В экспериментах со 120-и 182-суточной гипокинезией были, апробированы экспериментальные схемы физических тренировок (ФТ), разработанные В.А. Тишлером, Б.С. Катковским, И.Б. Козловской, A.B. Овсянниковым с сотр. В эксперименте со 182-суточной ГК основной задачей профилактических мероприятий было поддержание физической работоспособности и ортостатической устойчивости, а в 120-суточном эксперименте ФТ были направлены на поддержание функциональных свойств отдельных мышечных групп.

В эксперименте со 120-суточной гипокинезией в качестве профилактического средства был использован препарат из группы бисфосфонатов - ксидифон, структурный аналог ОЭДФ, который принимался перорально в виде 2% водного раствора. Схема приема была скорректирована в ходе эксперимента, до 70-х суток постельного режима обследуемые принимали ежедневно 600 мг ксидифона (по 15 мл 2 раза в день), после исследования фармакокинетики препарата на 60-е сутки гипокинезии 'было обнаружено снижение его всасываемости и практическое' отсутствие в моче в ночной период. С 70-х суток периода ГК и до конца эксперимента

была увеличена не только доза, но и кратность приема ксидифона (по 15 мл препарата 3 раза в день). Во всех экспериментах ксидифон, обладающий прооксидантным эффектом, всегда принимался вместе с токоферолом (3 капли масляного 10% раствора 1 раз в день).

В эксперименте с 370-суточной ГК в одной из групп (группа А) в течение всего периода ПР был использован комплекс профилактических мероприятий, включавший интенсивные физические тренировки по штатным программам (И.Б. Козловская, В.С. Степанцов, В.М. Михайлов с сотр.) с применением тренажерных средств, аналогичных используемым в космических полетах, и ежедневный прием 900 мг ксидифона ( по 15 мл 2% р-ра 3 раза в день). В группе А также была проведена направленная коррекция поступления минеральных веществ с рационом питания, которая привела к существенному увеличению потребления калия в периоды наиболее интенсивных ФТ. Обследуемые второй группы (группа Б) в течение 120 суток не подвергались каким-либо профилактическим воздействиям, впоследствии в этой группе были апробированы экспериментальные схемы физических тренировок, восстанавливающие функциональные возможности организма в условиях постельного режима.

Методы исследований

Биохимические исследования крови и мочи

В образцах крови и мочи, а также в гомогенизатах кала и пищевых рационов определялось содержание минеральных веществ:

- кальция и магния методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии (Сатурн, Jarrell Ash, IL-951);

- натрия и калия методом пламенной фотометрии (IL-743, IL-943);

- фосфора - колориметрическим методом тест-наборами фирмы Boehringer Manheim (СФ-16, Техникон РА-1000).

В образцах крови и мочи при пробе с кальциевой нагрузкой исследовалось содержание креатинина на основе реакции Яффе с щелочным пикратом (СФ-16, Техникон РА-1000).

Содержание минералотропных гормонов в крови проводилось методом радиоиммунного анализа с использованием коммерческих тест-наборов различных фирм (ПТГ - Cea-ire-Sorin, Byk Mallinckrodt, Ramco lab., кальцитонин - DRG, Byk Mallinckrodt, Nicols Inst.diagnostics). Характеристики наборов различных фирм имеют значение в связи с тем, что для каждого из них используются свои единицы измерения, нормы содержания гормона и т.д., что не позволяет нам обобщить весь объем имеющихся у нас данных в абсолютных величинах. Можно лишь проследить динамику изменений содержания минералотропных гормонов в каждом отдельном эксперименте или космическом полете, обобщение возможно только в % изменениях по отношению к фону.

Метод радиоиммунного анализа также был использован для определения ряда гормонов, изменения содержания которых может оказать влияние на метаболизм кальция: кортизола (тест-наборы СССР), соматотропного гормона (CIS), простагландинов Е (Clinical Assays) и F2a (тест-наборы ВНР). Счет образцов проводился на счетчиках фирмы Tracor Analytical 11285 z, Delta.

Исследование активности ионизированного кальция в сыворотке крови проводилось с помощью ионоселективных электродов (Матерова Е.А., Грекович А.Л., Дидина С.Е., 1972), а также на автоматических анализаторах "ЫОУА-2" и "ЫОУА-7".

Балансовые исследования

В комплексных экспериментах со 120- и 370-суточной гипокинезией (ГК) исследования баланса воды и электролитов проводились в фоновом периоде (20 суток) и в течение всего периода ГК. Обследуемые находились на контролируемом рационе питания. Экскрецию электролитов с мочой исследовали ежесуточно, кал собирали полностью за 4 дня, гомогенизировали в 2-кратном объеме дистиллированной воды и лиофилизировали. Лиофилизат минерализовали в муфельной печи, озолеиный остаток растворяли в азотной кислоте и в растворе определяли концентрацию минеральных веществ методами пламенной фотометрии и атомно-абсорбционной спектрофотометрии. Также исследовали содержание электролитов в гомогенизате рационов питания.

Проба с нагрузкой лактатом кальция

В экспериментах с длительной антиортостатической гипокинезией использовались пробы с нагрузкой лактатом кальция на фоне поддерживаемого водного диуреза (Григорьев А.И., Моруков Б.В., 1978), пробы крови для исследования динамики содержания кальция в крови забирались при помощи катетера до нагрузки и каждый час после нее в течение 4-х часов.

Впоследствие проба была модифицирована в связи с проведением аналогичного исследования у космонавтов в послеполетном периоде, при этом была изменена как схема (проба проводилась на фоне стандартного завтрака при несколько ином графике поддержания диуреза и сбора биоматериаов), так и величина нагрузки, которая была стандартной, и лактат кальция вводился в таблетированной форме (в эксперименте с 370-суточной гипокинезией был использован глкжонат кальция в той же дозе).

Во всех экспериментах с длительной антиортостатической гипокинезией также как и при обследовании космонавтов до и после длительных космических полетов использовались стандартные методики расчета параметров ионорегулируюшей функции почек (Наточин Ю.В., 1977; Рябов С.И., Наточин Ю.В., Бондаренко Б.Б., 1979).

Исследование образцов костной ткани

Образцы костной ткани, полученные как в экспериментах на животных, так и в модельных исследованиях с участием человека исследовали по принципихтьно близкой схеме, включавшей гистоморфометрические, гистологические, физико-химические исследования и изучение механических прочностных характеристик образцов.

В экспериментах на животных гистоморфометрические и гистологические исследования проводились совместно с A.C. Капланским и В.Н. Швецом с сотрудниками.

Объем диафизов и дистальных эпифизов бедренной кости определяли гравиметрическим методом и рассчитывали их плотность (удельный вес). Содержание

кальция и фосфора в минерализатах костной ткани (гггле растворения образцов в соляной кислоте) определяли методами, указанными выше.

, По результатам взвешивания на воздухе и в дистиллированной воде определяли вес и объем целой кости, плотность головки бедренной кости.

Исследования прочностных свойств образцов костной ткани, полученных как в экспериментах на животных, так и при биопсии гребня подвздошной кости проводились совместно с B.C. Казейкиным с сотр.

Расчет показателей, характеризующих прочностные свойства образцов проводился по стандартным формулам (Ступаков Г.П., Козловский А.П., Казейкин B.C., 1986).

По аналогичной методике определялись параметры прочностных свойств образцов губчатой костной ткани, полученных при биопсии гребня подвздошной кости, при этом из биоптатов вытачивались цилиндры стандартного диаметра и высоты, состоящие только из трабекулярной костной ткани.

Биопсию гребня подвздошной кости проводили в фоновом периоде и на 116-е сутки эксперимента со 120-суточной АНОГ в условиях операционной на базе ЦИТО МЗ СССР. В эксперименте с 370-суточной гипокинезией испытуемые обследовались в фоне, на 116 и 360-е сутки периода постельного режима.

В эксперименте со 120-суточной гипокинезией проводились гистодинамические исследования с тетрациклиновой меткой, по которой была определена скорость минерализации в кортикальной и трабекулярной кости в фоне и на последнем месяце периода ГК.

Гистоморфомегрические и гистохимические исследования проводились совместно с французскими специалистами (Vico L., Chappard D. et al., 1987; Chappard D., Alexander С. et al., 1989).

Образцы костной ткани после фиксации в 0,5% р-ре формалина взвешивали в дистиллированной воде и на воздухе, определялся объем образца. Затем биоптат высушивался до постоянного веса при 100° С и обезжиривался в растворах спирта и эфира, после чего взвешивался повторно. Образцы оголялись при 600° С в течение 10 часов и определяли вес минерального остатка. Рассчитывались следующие параметры: объемная плотность (вес сухой обезжиренной кости'об ьем). ьол»ностъ (вес минерального остатка/вес сухой костной ткани) и минеральная насыщенность образца (вес минерального остатка'объем образца).

Полученные результаты обрабатывались методом вариационной статистики с использованием t-критерия Стьюдента, для выявления корреляционных зависимостей между динамикой различных параметров рассчитывались коэффициенты линейной корреляции, для оценки эффективности средств профилактики также использовался метод ранговой корреляции по Спирмену (Малета Ю.С., Тарасов В.В., 1982).

ОБМЕН КАЛЬЦИЯ, ЕГО ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ Н КАЛЬЦИЙУРЕТИЧЕСКАЯ ФУНКЦИЯ ПОЧЕК У КОСМОНАВТОВ ДО И ПОСЛЕ ДЛИТЕЛЬНЫХ КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТОВ

После полетов большой продолжительности мы наблюдали увеличение содержания в сыворотке крови концентрации общего кальция, в основном, за счет его ионизированной фракции (Григорьев А.И., Дорохова Б.Р., Носков В.Б., Моруков Б.В. 1990, Оп£опеу А.1., Могикоу В.У., УогоЫеу Б.1/., 1994). Кроме этого, во многих

случаях отмечалось снижение содержания калия, существенных изменений концентрации магния и фосфора после длительных полетов не обнаружено. Изменения ионограммы крови были достоверными на 1-е сутки после приземления. На б-е сутки периода реабилитации только в отдельных случаях сохранялось увеличение содержания в крови общего и ионизированного кальция и снижение концентрации калия. К 14-м суткам периода восстановления изменений ионограммы крови, как правило, не наблюдалось.

Анализ изменений электролитного состава крови в %-ном отношении к предполетному уровню подтверждает данные, обработанные в абсолютных цифрах. Увеличение содержания ионизированного кальция на 1-е сутки после посадки составлял 15,3±1,5% , прирост концентрации общего кальция был более умеренным 4,3+1,3%. Снижение содержания калия б ил о достоверным на 1-е сутки после приземления, на 6-7-е сутки гипокалиемия сохранялась на том же уровне, однако, разброс индивидуальных показателей значительно увеличивался, что свидетельствует о том, что в ряде случаев, уровень калия восстанавливался, а в других случаях, снижение содержания калия в крови было значительно более выраженным.

Сдвиги электролитного состава крови, наблюдаемыми после длительных космических полетов, не зависели ни от продолжительности пребывания в условиях невесомости, ни от фактора повторного участия в космических полетах.

Концентрация гормонов, участвующих в регуляции метаболизма кальция в сыворотке крови представлена на рис.1. Мы провели дополнительную математическую обработку результатов методом попарно связанных вариант, предварительно выразив изменения гормонов в послеполетном периоде в % по * отношению к дополетному уровню.

Как видно из представленных результатов, после длительного пребывания в условиях невесомости в крови у космонавтов повышается содержание паратгормона (1111) и снижается уровень кальцитонина (КТ), что соответствует данным, полученным нами в модельных экспериментах с длительной гипокинезией. Эти изменения достоверны на 1-е сутки после космических полетов, на 7-е сутки реадаптационного периода выраженность изменений ПТГ сохраняется, но из-за значительного индивидуального разброса они не достоверны. Снижение кальцитонина нивелируется к 7-м суткам после полета у значительного числа обследуемых, что, в целом по группе, приводит к снижению достоверности изменений гормона по отношению к фону.

Обращает на себя внимание большой индивидуальный разброс полученных результатов, причем не удается связать различие между гормональной реакцией ни с продолжительностью полетов, ни с повторным участием космонавтов в длительных экспедициях.

Достоверных изменений других гормонов, которые могли бы оказать влияние на минеральный метаболизм обнаружено не было (рис.1). Следует отметить, что большинство из этих соединений относится к биологически активным веществам, обеспечивающим срочные механизмы адаптации, что затрудняет анализ изменений в послеполетном периоде. Обращает внимание повышенное содержание кортизола и снижение уровня простагландинов Е и Р;а , однако, эти значительные изменения могли быть вызваны воздействием перегрузок и общей стресс-реакцией на комплекс воздействий на завершающем этапе полета и в раннем послеполетном периоде.

%250 "fl

i'

200

150 100 SO О

-SO

-100 t , ,, , ,,

1-й день после полета Q£SB 7-й день после полета

Рис. 1. Содержание в крови гормонов, регулирующих обмен кальция, после длительных космических полетов (изменения в % к предполетному уровню)

Анализ выведения электролитов почками у 15-ти космонавтов после космических экспедиций продолжительностью 132-370 суток на орбитальной станции "Мир" свидетельствует, что на фоне снижения диуреза на 1-е сутки после завершения космического полета наблюдается увеличение выведения кальция с мочой (на 38,7±4,4%), достоверное уменьшение экскреции натрия и некоторое снижение экскреции фосфора (Моруков Б.В., Ларина И.М., Григорьев А.И., 1998). Как уже неоднократно отмечалось и ранее, повышенное выведение кальция происходило на фоне еще более существенного возрастания концентрации этого электролита в моче (на 66,3+5.9%), что является одним из основных факторов риска развития мочекаменной болезни (Whitson P.A., Pietrzyk R.A. et al., 1993; . Whitson P.A., Pietrzyk R.A., Pak Ch.C., 1997).

При пробе с кальциевой нагрузкой, которая проводилась после полетов продолжительностью 75-237 суток, выведение кальция за период пробы значительно превосходило выведение кальция за пробу в предполетном периоде (Моруков Б.В., Ларина И.М., Григорьев А.И., 1998). Максимальная скорость экскреции кальция во время пробы после полета существенно (в 2,2 раза) возрастала, по сравнению с предполетным уровнем, фильтрационный заряд кальция при этом не изменялся, что указывает на важную роль снижения реабсорбции этого иона в почечных канальцах, в изменениях кальцийуретической функции почек. Концентрация кальция в моче, не смотря на его повышенное выведение во время пробы, существенно не изменялась.

При пробе с нагрузкой лактатом кальция, также, как и при исследовании суточной экскреции выявляется снижение экскреции воды и натрия после полета. Следует отметить, что эти изменения были более характерны для полетов на ОС "Салют-3,4,6"(Газенко О.Г., Григорьев А.И., Наточин Ю.В., 1986, Григорьев А.И., Дорохова Б.Р., Носков В.Б., Моруков Б.В. 1990), в экспедициях последних лет эти изменения сглажены, вероятно, вследствие использования на завершающем этапе полетов водно-солевых добавок. Только у одного космонавта, проба с нагрузкой

t f / i i' ПТГ KT Гастрин СТГ Остео- Кортизол

кальцин

лактатом кальция была проведена дважды по одной методике после 75- и Посуточных космических полетов. При сравнении результатов обследования было выявлено, что после более продолжительного полета прирост скорости экскреции кальция был более значительным, однако, это единичное наблюдение не позволяет сделать вывод о прогрессировании изменений кальцийуретической функции почек по мере увеличения длительности пребывания в условиях невесомости.

При оценке особенностей обмена кальция после космических полетов, обращает на себя внимание большой разброс изучаемых показателей, что позволяет предположить, что выраженность сдвигов метаболизма кальция в значительной степени зависит от индивидуальных особенностей обследуемых. Эти особенности проявляются уже в предполетном периоде более выраженной реакцией на кальциевую нагрузку, более высоким уровнем его экскреции в течение суток. После полета у тех же космонавтов выраженность изменений была больше, чем в среднем по группе, независимо от продолжительности полета.

Разработка функциональных нагрузочных проб позволила выявить не только механизмы транспорта ионов в почках, но и специфические особенности ионорегуляции при воздействии невесомости. Так, например, при пробе с 2% водной нагрузкой после длительных космических полетов также наблюдается усиление кальцийуреза (Григорьев А.И. с соавт., 1982; Grigoriev A.I., Morukov B.V., Vorobiev D.V., 1994), что свидетельствует о системных изменениях метаболизма кальция.

В связи с тем, что реабсорбция в почках является гормон-зависимым процессом, мы в последующих исследованиях уделяли внимание изучению гормональной регуляции ионорегулирующей функции почек как в условиях физиологического покоя, так и при функциональных пробах.

Анализ полученных результатов свидетельствует о выраженной тенденции к повышению уровня паратгормона и снижению содержания кальцитонина, что может объяснить некоторые изменения состояния костной ткани, повышение уровня кальция в крови, но на транспорт кальция в почках эти гормоны оказывают действие противоположное тому эффекту, который мы наблюдали после длительных космических полетов. Объяснить этот парадокс можно изменением чувствительности почечных клеток к действию ПТГ и КТ (Hirsh P.F., Manson P.L., 1976; Borle А. В., 1974).

Следует отметить, что, несмотря на измененную исходную концентрацию минералотропных гормонов в крови, их реакция на нагрузку кальцием и, соответственно, на повышение уровня кальция в крови сохраняется адекватной, что свидетельствует о сохранении действенности регуляторных механизмов. Реализация гормональных эффектов на клеточном уровне зависит не только от уровня гормона в крови, но и от гормон-рецепторных взаимодействий и деятельности системы внутриклеточных посредников.

Таким образом, полученные результаты не выявили зависимости между длительностью пребывания в условиях невесомости, при этом повторное участие в длительных космических полетах также не влияло на выраженность этих сдвигов. Индивидуальные особенности, несомненно, играют важнейшую роль в развитии изменений метаболизма кальция, его регуляции и кальцийуретической функции почек в условиях невесомости. Выявление таких особенностей до полета чрезвычайно важно не только для исследовательских целей, но и для прогноза, а возможно и отбора "устойчивых" к воздействию невесомости космонавтов.

Мы попытались выявить взаимосвязь между выраженностью изменений обмена кальция и кальцийуретической функции почек во время полета и эффективностью

профилактических мероприятий, использованных в ходе полетов. Корреляционный анализ был проведен между изменениями исследуемых параметров в % и степенью реализации рекомендаций по использованию ФТ, при этом нами использовались данные И.Б. Козловской и В.И. Степанцова по двум обобщенным параметрам: соответствие рекомендуемым режимам и схемам и объем реализации ФТ. При этом была выявлена отрицательная, хотя и недостоверная зависимость. Более высокая степень зависимости, несомненно, может быть выявлена при использовании показателей, имеющих количественную динамику изменений во время длительного пребывания в условиях невесомости (баланс кальция, минеральная насыщенность костной ткани). Во всяком случае, даже первичный анализ результатов B.C. Оганова с сотр., проводивших денситометрические исследования костной ткани после полетов (Оганов B.C., Шнейдер B.C., 1996; Григорьев А.И., Оганов B.C., Бакулин A.B. и др., 1997), свидетельствует, что даже в наиболее продолжительных экспедициях у космонавтов, реализовавших рекомендации по ФТ в полном объеме, среднемесячная скорость остеодистрофии была ниже, чем в менее продолжительных полетах при неполном выполнении программы профилактики.

Восполнение дефицита нагрузки на опорно-двигательный аппарат в условиях невесомости посредством ФТ, несомненно, является основой системы профилактических мероприятий, на фоне которой возможно применение других, специфических средств, в этом числе фармакологических препаратов, корректирующих метаболизм кальция.

МИНЕРАЛЬНЫЙ ОБМЕН И ЕГО РЕГУЛЯЦИЯ У ЧЕЛОВЕКА ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ОГРАНИЧЕНИИ ДВИГАТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ

В экспериментах с длительной антиортостатической гипокинезией в течение всего периода ПР в сыворотке крови наблюдалось достоверное увеличение активности ионизированного кальция, концентрация общего кальция существенно возрастала к 50-м суткам ГК и оставалась повышенной до конца периода постельного режима (табл.2). Концентрация фосфора повышалась в сыворотке крови статистически значимо начиная с 70-х суток и до конца периода ГК. Содержание магния и натрия в крови статистически достоверно не изменялось. В конце периода ГК и в первые сутки периода восстановления (ПВ) уменьшение содержания калия в плазме было статистически достоверным (Попова И.А., Моруков Б.В., Арзамазов Г.С., 1988). В первые сутки ПВ в сыворотке крови также сохранялось повышенное содержание общего кальция и его ионизированной фракции (табл.2), полного возвращения этих параметров к исходному уровню не наблюдалось даже на 7-е сутки ПВ.

Содержание в крови как ПТГ, так и KT существенно возрастало уже на 8-е сутки периода гипокинезии, на 28-е сутки периода ГК эта гормональная реакция сохранялась, однако, уровень кальцитонина был несколько ниже (табл.2). В дальнейшем наблюдалось увеличение концентрации ПТГ, максимальные значения были отмечены на 49-е сутки ГК, в более поздние сроки содержание паратгормона несколько снижалось, однако, во всех случаях оставалась значительно выше фонового уровня. В периоде восстановления концентрация ПТГ оставалась повышенной. Аналогичные данные были получены при исследовании содержания ПТГ в эксперименте со 182-суточной антиортостатической гипокинезией (Григорьев А.И., Моруков Б.В. и др., 1981). Концентрация кальцитонина на 49-е сутки периода ГК

практически не отличалась от фоновых значений, в последующем содержание КТ еще более снижалось и, в течение последующего месяца периода ГК, была существенно ниже, чем в фоне (табл.2). В ряде случаев, уровень КТ был меньше нижней границы использованного метода определения. Содержание кальцитонина оставалось значительно сниженным до 28-х суток периода восстановления.

Полученные результаты свидетельствуют, что пребывание в условиях длительной гипокинезии приводит к стойкому повышению содержания в крови Ш1, изменение КТ при этом носят фазный характер (повышение в течение первого месяца с последующим снижением ниже фонового уровня). Однако, полноценный анализ особенностей гормональной регуляции метаболизма кальция возможен только в комплексе с анализом гормонального ответа на функциональную нагрузочную пробу с введением лактата кальция.

Результаты балансовых исследований свидетельствуют, что при длительном ограничении двигательной активности развивается отрицательный баланс минеральных веществ, депонируемых в тканях опорно-двигательного аппарата (кальция, фосфора, магния, калия). Динамика баланса этих минеральных веществ в условиях 120-суточной антиортостатической гипокинезии представлены на рис.2.

Обращает на себя внимание, что величина отрицательного баланса кальция неуклонно возрастает по мере увеличения продолжительности пребывания в условиях антиортостатической гипокинезии. Полученные данные свидетельствуют, что потери кальция при длительном ограничении двигательной активности имеют упорный, прогредиентный характер и составляют, в среднем по группе -565,7±51,3 ммоль (5,7±0,5 грамм кальция в месяц).

Темпы развития отрицательного баланса кальция могут быть различными, индивидуальные величины потерь кальция варьируют от 9,64 до 35,04 г за 120-суточный период антиортостатической гипокинезии. При этом, в среднем по группе формирование отрицательного баланса кальция было обусловлено как увеличением экскреции кальция почками, так и снижением его всасывания в желудочно-кишечном тракте но в некоторых случаях у отдельных индивидуумов преобладал один из этих механизмов.

Динамика отрицательного баланса фосфора не всегда соответствует развитию отрицательного баланса кальция, потери фосфора формируются, в основном, в первые два месяца периода ГК (рис.2), в дальнейшем они прогрессируют в меньшей степени, чем потери кальция, индивидуальный разброс потерь фосфора при этом увеличивается. Потери фосфора составили в среднем -484,3±207,6 ммоль за 120-суточный период ГК. Различия в динамике баланса фосфора и кальция могут быть обусловлены тем, что батане фосфора отражает метаболизм не только костной, но и мышечной ткани. Больший разброс индивидуальных показателей связан, по-видимому, с различной исходной мышечной массой, которая может определять не только выраженность, но и продолжительность процессов мышечной атрофии и, соответственно, различную динамику отрицательного баланса фосфора.

Таблица 2

Содержание в крови электролитов и гормонов, регулирующих минеральный обмен, при 120-суточпой антнортостатическои гипокинезии

(М + т, п= 15)

Период эксперимента

Показатели Фон Гипокинезия (сутки) Восстановление (сутки)

8 28 49 72 92 112 1 7

Натрий, ммоль/л 143.4±0.82 141.4±1.9 147.4±1.4 142.3+1.6 144.711.3 144.311.5 144.311.2 143.111.8 143.4+0.63

Калий, ммоль/л 4.25+0.08 4.0710.12 4.3610.14 4.4010.18 4.0310.09 4.10Ю.П 40.310.02 * 4.0210.04 * 4.1510.08

Кальций общий, ммоль/л 2.33Ю.04 2.29±0.15 2.4710.04 2.52+0.03* 2.49+0.02 * 2.5010.03 * 2.4710.03 * 2.48Ю.03 * 2.4210.01

Кальций ионизированный, ммоль/л 1.0710.01 1.24±0.01 * 1.32+0.03 * 1.3010.02* 1.2510.03 * 1.2810.02* 1.30+0.01 1.2610.03 1.1510.02

Магний, ммоль/л 0.8410.06 0.81 ±0.02 0.83М.02 0.8210.02 0.8910.01 0.8510.03 0.9310.02 0.9210.04 0.8610.01

Фосфор, ммоль/л 1.87Ю.03 1.82±0.02 1.95+0.03 1.88+0.04 2.05+0.04 2.10+0.03 * 2.15+0.04 * 1.9410.05 1.92+0.03

ПТГ, нг/мл 0.3010.03 1.1210.10 0.98+0.18 3.0810.63 2.1010.48 2.1110.53 2.2110.39 * 2.10+0.28 0.9010.18

КТ, пг/мл 34.4±6.00 162.2±20.30 92.2116.1 38.3+14.4 26.2+11.3 13.415.2 9.614.1 * 8.7+3.2 * 5.111.7

Примечание: * - р < 0.05 по сравнению с фоном

.Фосфор

24 30 48 60 72 90 36 120 120 сутки

24 30 48 60 72 90 96 120 120 сутки

24 30 48 60 72 90 96 120 120 сутки

0 -200 -400 -600 -800 -1000 -1200

24 30 43 60 72 90 96 120 120 сутки

Рис.2. Баланс минеральных веществ в эксперименте со 120-суточной антиортостатической гипокинезией (ммоль)

Большой интерес представляют данные баланса калия, основного внутриклеточного иона, который играет важнейшую роль в функции органов и тканей организма. Отрицательный баланс калия в условиях гипокинезии обусловлен, в основном, процессами атрофии мышечной ткани. Развитие отрицательного баланса калия в период ГК было более равномерным, чем развитие отрицательного баланса фосфора (рис.2), однако, его итоговая величина была наибольшей из всех минеральных веществ. Потери калия за 120 суток антиортостатической гипокинезии составили, в среднем по группе, 1060±235 ммоль. Учитывая высокую интенсивность обмена калия и важнейшую физиологическую роль этого иона, следовало ожидать проявления нарушений, связанных с дефицитом калия в организме. Результаты клинических наблюдений в ходе экспериментов с длительной гипокинезией полностью подтвердили это предположение.

Для динамики баланса калия характерна та же особенность, что и для динамики баланса фосфора - увеличение индивидуального разброса к концу периода ГК. Причина этого, по-видимому, та же - различия выраженности и продолжительность атрофических процессов в мышечной ткани, которые обусловлены разной исходной массой мышечной ткани.

Динамика отрицательнЬго баланса магния (рис.2) так же, как и динамика

баланса кальция, имела хронический характер, до конца 120-суточного периода ГК не было отмечено тенденции к стабилизации этого процесса. Потери магния были более умеренными, чем потери кальция, они составили за период ГК 259,3±44,6 ммоль (в среднем -1,05 г в месяц).

Механизмы транспорта кальция в почке были подробно исследованы в эксперименте со 182-суточной антиортостатической гипокинезией при проведении пробы с нагрузкой лактатом кальция (Б.В.Моруков, А.И.Григорьев, 1978; Григорьев А.И., Моруков Б.В. и др., 1981). Введение лактата кальция вызывало более существенное, чем в условиях обычной двигательной активности, увеличение скорости экскреции кальция (ио/У) с мочой, клиренса и экскретируемой фракции кальция.

Скорость экскреции магния при пробе с кальциевой нагрузкой в период гипокинезии также была несколько выше, чем в фоновом периоде, однако, прирост и&'У был выражен в значительно большей степени. При проведении пробы с кальциевой нагрузкой в фоновом периоде отношение концентрации кальция к концентрации магния в моче (исаЛЛмя) возрастало по сравнению с исходным уровнем на 43,2+4,8%. На 82-е и 166-е сутки гипокинезии соотношение и^/имв после введения лактата кальция увеличивалось на 95,0+8,2 и 83,0±4,9% соответственно. Увеличение специфичности пробы для кальция в условиях гипокинезии свидетельствовало о том, что при ограничении двигательной активности регуляции транспорта в нефроне меняется избирательно.

По нашим данным, уровень фильтрации при кальциевой нагрузке на фоне водного диуреза практически не изменяется (Моруков Б.В., Григорьев А.И., 1978), а изменения величины фильтрационного заряда кальция определяются, в основном, повышением концентрации кальция и, особенно, его фильтруемой фракции в крови.

Прирост активности ионизированного кальция и фильтрационный заряд кальция при пробах с кальциевой нагрузкой возрастал при гипокинезии в значительно меньшей степени, чем в условиях обычной двигательной активности, скорость реабсорбции при этом, в отличие от пробы в фоновом периоде, не возрастала, а снижалась (рис.3), следовательно, увеличение калышйуреза при пробе с нагрузкой лактатом кальция в условиях гипокинезии обусловлено более выраженным снижением его тубулярной реабсорбции.

Для оценки кальцийуретической функции почек в экспериментах со Посуточной и 370-суточной гипокинезией мы использовали интегральные показатели: прирост иса^ в ответ на нагрузку, суммарное выведение кальция за время пробы, об изменениях фильтрационного заряда судили по приросту содержания ионизированного кальция. Все исследуемые параметры при модифицированных пробах изменялись практически так же, как при пробе с нагрузкой лактатом кальция в эксперименте со 182-суточной антиортостатической гипокинезией, при этом совпадали как динамика, так и количественные характеристики этих параметров.

Большой интерес в этой серии представляют результаты изучения гормональной реакции на введение лактата кальция. В условиях обычной двигательной активности нагрузка, при повышении уровня общего и ионизированного кальция в крови, вызывала снижение концентрации в крови ПТГ и увеличение содержания кальцитонина в 2,8 и 3,8 раза соответственно (Могикоу ВЛ/., Ог1оу О.1., Оп§опеу А.1., 1989). Изменения концентрации кальцийтропных гормонов являлись закономерной реакцией на гиперкальциемическую пробу, направленной на нормализацию содержания кальция в крови.

3 0,10

+15 +10 _ +5 ~2

+ +

.а

Восстановление

Рис.3. Возрастание ионизированного кальция в крови, фильтрация и реабсорбция кальция в почках при пробе с кальциевой нагрузкой в эксперименте со 180-суточной антиортостатической гипокинезией

В периоде гипокинезии проба с кальциевой нагрузкой проводилась на измененном гормоначьном уровне (табл.2). Исходная концентрация ПТГ была значительно выше, чем до эксперимента, а концентрация кальцитонина была резко снижена. После приема лактата кальция сохранилась направленность изменений качьцийтропных гормонов (Могикоу В.У., Ог1оу О.1., Оп§опеу А.1., 1989), уровень ПТГ снижался, а кальцитонина - возрастал, хотя и в меньшей степени, чем до эксперимента (в 2-2,5 раза). Однако, даже на высоте нагрузочной пробы уровень ПТГ

был значительно выше, а кальцитонина существенно ниже, чем при фоновой нагрузке. Несмотря на это, прирост скорости экскреции кальция с мочой и его выведение за время пробы превышали фоновые показатели. Сохранение адекватной, целесообразной реакции почек, направленной, по-видимому, на предотвращение чрезмерного повышения кальция в крови на фоне измененного содержания гормонов, оказывающих обратный эффект на транспорт кальция в нефроне, по-видимому, обусловлено изменением чувствительности клеток почечных канальцев к действию паратгормона и кальцитонина.

Изменение опорно-функциональной нагрузки, воздействующей в дневное время суток на костно-мышечную систему в условиях обычной двигательной активности, оказало существенное влияние на суточную динамику параметров метаболизма кальция и его регуляции.

Состояние метаболизма кальция и его регуляции в условиях длительной антиортостатической гипокинезии невозможно оценить без анализа состояния костного депо. Нам представилась возможность, наряду с использованием комплекса неинвазивных методов, исследовать образцы костной ткани, полученные при биопсии. Полученные результаты свидетельствуют, что пребывание в условиях длительной антиортостатической гипокинезии приводит к существенному снижению минеральной насыщенности губчатой костной ткани (на -11,96+2,21%), .при этом зольность образцов, в среднем по группе, практически не изменялась. Уменьшение объемной плотности на 116-е сутки периода гипокинезии было статистически недостоверным из-за большого индивидуального разброса этого параметра, однако, при статистической обработке методом попарно связанных вариант выявляется существенное снижение этого параметра (-5,49±0,94%).

При исследовании минерального состава образцов было обнаружено, что на 116-е сутки гипокинезии содержание кальция в губчатой костной ткани было существенно ниже (-15,9±3,7%), а фосфора - выше (+15,0±4,6%), чем в условиях обычной двигательной активности, при этом значительно уменьшался коэффициент Са-Т3, отражающий соотношение кристаллической и аморфной части минерального компонента, тесно взаимосвязанный с прочностными свойствами костной ткани. Выраженных изменений содержания друтих минеральных веществ в губчатой костной ткани не наблюдалось.

Результаты гистоморфометрических и гистодинамических исследований биоптатов, а также изучения параметров, характеризующих функцию клеток костной ткани (Vico L., Chappard D. et al., 1987; Chappard D., Alexandre С. et al., 1989; Palle S., Alexandre С. et al., 1992), показали, что объем трабекулярной кости после гипокинезии существенно не изменялся, однако изменялась структура костной ткани было отмечено снижение количества костных балок, при этом увеличивалось расстояние между ними. У 5-х обследуемых из 8-ми возрастала общая и активная поверхность остеокластической резорбции, увеличивалось количество остеокластов на единицу объема и поверхности губчатой кости. Объем и поверхность остеоида, характеризующие первый этап образования кости существенно не изменялись.

Гистодинамические исследования с тетрациклиновой меткой проводились только в одном эксперименте, но у всех 3-х обследуемых контрольной группы было отмечено значительное снижение скорости минерализации кортикальной и трабекулярной кости (Vico L., Chappard D. et al., 1987).

Важнейшей характеристикой состояния костной ткани, результирующей воздействие длительной антиортостатической гипокинезии, являются прочностные свойства. На 116-е сутки ПР по данным Г.П.Ступакова с сотр., привело к снижению

несущей способности по отношению к фоновым данным на 59,4% (Stupakov G.P, Kazeikin V S., Morukov B.V., 1989). Несмотря на столь существенное снижение прочности, разрушение образцов происходило при одинаковых характеристиках деформирования, что соответствует результатам проведенных ранее экспериментов на позвонках человека (Ступаков Г.П. с соавт., 1981), по-видимому, при снижении прочностных свойств губчатой костной ткани в условиях гипокинезии деформация является критическим показателем разрушения. Жесткость и энергия разрушения снижалась соответственно на 61 и 41% (Stupakov G.P, Kazeikin V.S., Morukov B.V., 1989), что свидетельствует о повышении хрупкости образцов.

Полученные результаты свидетельствуют, что пребывание в условиях длительной антиортостатической гипокинезии приводит к изменению состояния костной ткани, которое представляет собой многообразный процесс, в котором взаимосвязаны структурная перестройка трабекулярной кости, изменения физико-химических свойств и минерального состава костной ткани. Одним из ведущих механизмов развития наблюдаемых изменений, по-видимому, является повышение резорбции костной ткани и снижение скорости ее минерализации.

В экспериментах с длительной гипокинезией был использован комплекс неинвазивных методов исследования состояния костной ткани, полученные результаты свидетельствуют о более выраженных потерях минеральной плотности в участках скелета несущих большую нагрузку в условиях обычной двигательной активности (Оганов B.C., Рахманов A.C., Моруков Б.В. с соавт., 1988; Stupakov G.P, Kazeikin V.S., Morukov B.V., 1989), при этом локальные изменения в участках губчатой костной ткани были более выражены чем в кости в целом. Исследования потерь кальция в различных участках скелета методом нейтронной активации (Цыб А.Ф., Зайчик В.Е. с соавт. 1986, Оганов B.C., Рахманов A.C., Моруков Б.В. с соавт. 1988, Зайчик В.Е.с соавт.1986,1989,1991,1993) показали, что снижение его содержания в различных участках скелета выражено в значительно большей степени, чем суммарное снижение минеральных веществ.

Таким образом, сопоставление данных исследования костной ткани с результатами биохимических и балансовых исследований свидетельствуют, что стабилизации изменений метаболизма кальция в условиях 4-х месячной гипокинезии не наблюдалось. Изменения физико-химических и прочностных свойств костной ткани формировались на фоне измененного ионного состава крови и фазных изменений концентрации кальцийтропных гормонов, при этом сохранялся адекватный гормональный ответ на нагрузку. Гормонзависимые сдвиги транспорта кальция в почечных канальцах являются, по-видимому, одним из ведущих механизмов формирования отрицательного баланса кальция.

Очевидно, что в модельных условиях, также как и в космическом полете, даже при сохранении некоторого уровня двигательной активности требуются целенаправленные средства коррекции и профилактики изменений метаболизма кальция и состояния костной ткани.

ФАРМАКОЛОГИЧЕСКАЯ КОРРЕКЦИЯ ИЗМЕНЕНИЙ МИНЕРАЛЬНОГО ОБМЕНА, ЕГО РЕГУЛЯЦИИ II СОСТОЯНИЯ КОСТНОЙ ТКАНИ В МОДЕЛЬНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАХ НА ЖИВОТНЫХ

J У крыс, находившихся в условиях ГК в течение 60 суток' было выявлено,

достоверное снижение содержания общего кальция в сыворотке крови (табл.3) по

сравнению с животными группы виварного контроля (ВК). Наиболее информативным показателем, отражающим сдвиги гомеостаза кальция, является активность ионизированного кальция в сыворотке крови, которая определяет физиологическую активность этого иона. Пребывание в условиях пенальной гипокинезии не оказало существенного влияния на уровень ионизированного кальция в крови (табл.3). Введение бисфосфонатов (как АМОЬС, так и ОЭДФ, вызывало выраженное снижение активности ионов кальция в сыворотке крови как контрольных животных, так и находившихся в условиях гипокинезии (табл.3).

Таблица 3

Содержание в крови общего и ионизированного кальция и концентрация паратиреоидного гормона в эксперименте с 60-суточной гипокинезией на крысах с введением бисфосфонатов (М ± ш)

Группа Кальций Паратгормон (нг/мл)

общий (ммоль/л) ионизированный (ммоль/л)

ВК 2.45+0.05 1.09±0.02 3.21±0.55

ГК 2.25±0.03 * 1.11±0.05 12.97±1.40 *

ВК+ОЭДФ 2.35±0.04 0.82±0.07 * 1.75±0.98

ГК+ОЭДФ 2.30±0.35 1.01+0.01 1.38±0.49

ВК+АМОК 2.41+0.08 1.00±0.04 3.04±0.21

ГК+АМОК 2.20±0.03 0.92±0.09 1.57±0.40

Примечание: * - р < 0.05

Пребывание в условиях гипокинезии приводило к значительному повышению в крови содержания паратиреоидного гормона. Применение обоих препаратов вызывало снижение концентрации ПТГ в крови как в условиях гипокинезии, так и в условиях обычной двигательной активности (табл.3).

Результаты морфологических исследований свидетельствуют, что использование бисфосфонатов не предотвращает угнетения роста костей в длину и ширину и уменьшения массы тела животных в условиях ГК (Капланский A.C., Дурнова Г.Н. и др. 1987).В условиях пенальной ГК у крыс наблюдалось значительное уменьшение объема первичной и вторичной спонгиозы. После введения крысам, находившимся в ГК, ОЭДФ объем первичной спонгиозы не изменялся, а объем вторичной спонгиозы достигал контрольного уровня в поясничных позвонках и частично восстанавливался в большеберцовой кости. Использование AMOK приводило к значительному увеличению объема первичной спонгиозы большеберцовой кости и поясничных позвонков, причем объем первичной спонгиозы даже превышал величины, характерные для интактных контрольных крыс, AMOK оказывал выраженный эффект и на объем вторичной спонгиозы.

Применение бисфосфонатов, в значительно большей степени AMOK, оказало существенное влияние на качество костной ткани (Швец В.Н., Панкова A.C. и др. 1987). Ширина эпифизарной пластинки роста (ЭПР), уменьшающаяся при гипокинезии, достигала контрольного уровня при использовании AMOK и частично

возрастала при использовании ОЭДФ. Восстановление объема трабекулярной кости под влиянием бисфосфонатов в условиях гипокинезии было более выражено в губчатых костях таза и грудины, чем в длинных трубчатых костях, при этом изменялся не только объем, но и структура костной ткани, возрастал объем трабекул, причем в такой степени, что можно с уверенностью говорить о передозировке одного из препаратов.

Причину несоответствия между влиянием бисфосфонатов на ЭПР и на рост костей в длину также следует искать в механизме действия этих соединений -ингибировании резорбции кости, которая наиболее активна в зоне кальцификации хряща. Так как одним из условий пропорционального роста кости является батане между процессами образования кости и ее резорбции. Преобладание формирования новой кости является причиной отсутствия корреляции между шириной ЭПР и ростом кости в длину.

Результаты исследований, проведенных в эксперименте с 60-суточной пенатьной гипокинезией свидетельствуют, что пребывание в данных условиях вызывает существенное развитие изменений метаболизма кальция и состояния костной ткани.

Увеличение активности ионизированного кальция на фоне снижения его общей концентрации и повышения уровня паратиреоидного гормона может свидетельствовать о компенсации снижения абсорбции этого электролита в кишечнике за счет повышенного выведения кальция из костной ткани. Гипокальциемия при пенальной гипокинезии отмечалась ранее и другими исследователями (Федоров И.В., 1982; Сергеев И.Н., Архапчев Ю.П. и др., 1985), что связывается с нарушениями метаболизма витамина Д3. Уменьшение активности ионов кальция и снижение уровня паратгормона в крови в группах с применением бисфосфонатов, несомненно, следует считать благоприятным эффектом.

Результаты, полученные в данном эксперименте, свидетельствуют, что использование бисфосфонатов в условиях пенальной гипокинезии не предотвращает угнетения роста костей в длину и ширину и уменьшения массы тела животных, что также не было для нас неожиданным, так как основной механизм воздействия бисфосфонатов на костную ткань заключается в угнетении остеокластической резорбции (Fleisch Н., 1979).

Анализ минерального состава и объемной плотности образцов костной ткани свидетельствует о предотвращении уменьшения содержания кальция при использовании бисфосфонатов и положительном эффекте этих соединений на объемную плотность (табл. 4). В группах с использованием бисфосфонатов при ГК объемная плотность костной ткани и содержание кальция и фосфора хотя и не восстанавливались до контрольного уровня, были несколько выше, чем при "чистой" гипокинезии и снижение этих параметров по сравнению с виварным контролем было в большинстве случаев статистически недостоверным.

Несомненно положительным воздействием бисфосфонатов на остеогенез следует считать значительное восстановление пула клеток-предшественников остеогенеза, обнаруженное в этом эксперименте (Швец В.Н., Бурковская Т.Е. и др., 1985).

Таблица 4

Объемная плотность и содержание минеральных веществ в головке бедра крыс в эксперименте с 60-суточной пенальной гипокинезией (М + т)

Группа Объемная плотность Кальций Фосфор

(мг/мм3) (мг/мм3)

(мг/мм3)

ВК 1.573±0.045 0.402+0.032 0.228±0.013

ГК 1.412+0.015 * 0.299+0.009 * 0.155Ю.002 **

ВК+ОЭДФ 1.548±0.020 0.373±0006 0.194±0.007

ГК+ОЭДФ 1.423+0.019 0.336±0.016 0.18610.007**

ВК+АМОК 1.588+0.014 0.400+0.013 0.199±0.009

ГК+АМОК 1.471+0.008 ** 0.336+0.015 0.169+0.009

Примечание: по сравнению с ВК * - р < 0.05

** - р < 0.01

Таким образом, использование бисфосфонатов в условиях 60-суточной пенатьной гипокинезии, в основном, оказало положительное воздействие на обмен кальция, его регуляцию и состояние костной ткани, однако, это положение требовало подтверждения в экспериментах с другими видами моделирования физиологических эффектов невесомости, при этом, одним из определяющих элементов комплексной оценки эффекта бисфосфонатов должно было стать их влияние на механические свойства костной ткани. Следует отметить, что результаты этого эксперимента, первого с данными препаратами, показал, что изначально дозировки использованных бисфосфонатов были определены не совсем верно, если доза ОЭДФ по многим показателям была недостаточной, то для AMOK, как отмечало большинство исследователей, дозировка была слишком велика.

В следующем 40-с уточном эксперименте были использованы для моделирования вывешивание и пенальная ГК, расширен диапазон методов исследования костной ткани, скорректирована схема фармпрофилактики.

В этом эксперименте физико-химические, механические и морфологические исследования проводились в костях задних конечностей, причем наибольшие изменения были обнаружены в проксимальных эпифизах бедренных костей, богатых губчатой костной тканью, вес этих фрагментов, также как и длина бедренных костей в целом, в условиях пенальной гипокинезии значительно снижались (табл.5).

Полученные результаты подтверждают, что пенальная гипокинезия приводит, в первую очередь, к резкому торможению роста костей, особенно в длину, в условиях вывешивания сочетание снижения опорной и двигательной нагрузки на кости задних конечностей крыс приводили к качественно отличным изменениям физических характеристик и минерального состава костной ткани. Содержание кальция в проксимальном эпифизе бедренных костей (мг/г сухого веса) существенно не изменялось при пенальной гипокинезии и достоверно снижалось в условиях вывешивания (табл.5), при этом объемная плотность наоборот значительно уменьшалась при содержании крыс в пеналах.

г Содержание кальция в проксимальном эпифизе бедренных костей (мг/г сухого

веса) существенно не изменялось при пенальной гипокинезии и достоверно снижалось в условиях вывешивания (табл.5).

Таблица 5

Показатели состояния костной ткани у крыс при пенальной гипокинезии и вывешивании (М ± т)

Показатель Виварный контроль Гипокинезия Вывешивание

Длина, мм (бедро) 36.9±0.4 35.1 ±0.3 * 36.9±0.2

Масса, мг (эпифиз) 71.57+2.27 45.40±3.95 * 53.60±5.91 *

Объем, мм" (эпифиз) 27.2+1.0 25.7±1.6 23.710.6 *

Плотность, мг/мм3 (эпифиз) 1.370+0.008 1.291±0.018* 1.343±0.025

Объем трабекулярной ткани, % 25.3+3.4 11.9+0.7 * 10.5±1.7 *

Содержание кальция, мг/г 264.9±12.0 239.0±11.0 223.2±12.9 *

Несущая способность, кгс (головка бедра) 6.333+Ю.594 3.883±0.723 * 4.560±0.781

Жесткость,кгс/мм: (головка бедра) 78.73±7.25 49.03+4.31 * 52.20+1.71 4

Примечание: * - р < 0.05 по сравнению с контролем

Очевидно, что при пенальной гипокинезии также снижается общее содержание кальция и других минеральных веществ в костной ткани, однако, поскольку этот процесс идет параллельно со снижением массы костной ткани, концентрация кальция в перерасчете на единицу веса не изменяется, отсутствие изменений объемной плотности в этих условиях можно объяснить одновременным снижением объема и массы костной ткани. Следует отметить, что сохранение минеральной насыщенности совсем не всегда свидетельствует о неизменности качества костной ткани. В работах В.С.Оганова и А.В.Бакулина показано, что механические свойства костной ткани существенно изменяются параллельно накоплению в кости гиперминерализованных структур, при этом эта тенденция наблюдается как в экспериментальных условиях, так и при возрастных изменениях костной ткани (Бакулин А.В, Оганов B.C. и др., 1984; Бакулин A.B., Рахманов A.C. и др., 1987; Ильин Е.А., Оганов B.C. и др., 1997)

Гистоморфологические исследования свидетельствуют, что объем губчатой кости снижался в одинаковой степени при обоих видах моделирования (табл.5), также изменялась и ширина эпифизарной пластинки роста (данные В.С.Швеца с сотр.).

Исследование прочностных свойств костной ткани (данные B.C. Казейкина с сотр.) показало однонаправленные изменения: в условиях пенальной гипокинезии и при вывешивании достоверно снижались показатели несущей способности головки бедренных костей при испытании на сжатие (табл.5).

При обоих видах моделирования возрастала хрупкость костной ткани. Жесткость значительно снижалась как при пенальной гипокинезии, так и при вывешивании (табл.5). Энергия упругого деформирования существенно не изменялась.

Как вывешивание в стендах, так и содержание в пеналах, привело практически * к одинаковому снижению в крови концентрации общего кальция (рис.4), которое, даже при недостоверном возрастании активности ионизированного кальция, приводило к существенному возрастанию коэффициента ионизации (соотношение С /Саибщ.).

Введение ОЭДФ и AMOK, как и их совместное использование с 24,25(ОН)2Д3, уменьшало коэффициент ионизации, в основном, за счет снижения концентрации ионизированного кальция (рис.4). У контрольных крыс фармпрепараты не оказывали влияния на электролитный состав крови.

В группах с введением крысам ОЭДФ содержание кальция в эпифизах бедренных костей было несколько выше, во всех экспериментальных условиях, причем, в условиях вывешивания и при сочетании с 24,25(ОН)гДз отличие этих групп от "чистой" гипокинезии и вывешивания было статистически достоверным (рис.5). Изолированное введение AMOK в условиях пенальной гипокинезии и вывешивания не оказало влияния на содержание Са в эпифизах бедренных костей (рис.5), его сочетанное введение с 24,25(ОН)2Д3 достоверно повышало содержание Са в образцах.

В условиях пенальной гипокинезии при введении AMOK несущая способность головок бедренных костей практически не изменялась, введение ОЭДФ оказывало менее выраженный профилактический эффект на этот показатель (рис.4). При вывешивании введение AMOK и ОЭДФ существенно не предотвращало падения несущей способности проксимальных эпифизов бедренных костей. Следует отметить благоприятное влияние AMOK на жесткость образцов костной ткани, хотя выраженность этого эффекта не выходила за пределы тенденции.

Сочетанное введение бисфосфонатов с 24,25(ОН):Дз оказывало такой же эффект, как и изолированное применение AMOK и ОЭДФ, синергического воздействия препаратов на исследуемые прочностные параметры не наблюдалось.

На гистоморфометрические параметры костной ткани, также как в эксперименте с 60-суточной пенальной гипокинезией, AMOK оказал более выраженное влияние, чем ОЭДФ, несмотря на то, что в данном эксперименте доза AMOK была уменьшена, а ОЭДФ - увеличена (Гольдовская М.Д., Внукова З.Е., Швец В.Н. с соавт., 1990). Следует отметить, что применение ОЭДФ полностью не восстанавливало объема трабекулярной кости, а только снижало выраженность уменьшения этого показателя, при введении AMOK объем спонгиозы достигал уровня интактного контроля, а при вывешивании даже несколько превышал его, при этом AMOK предотвращал снижение как общего объема губчатой кости, так и первичной спонгиозы и в условиях пенальной ГК, и в условиях вывешивания. Совместное использование бисфосфонатов и 24,25(ОН)гДз оказывало на гистоморфометрические показатели практически такой же эффект, как и изолированное введение ОЭДФ и AMOK.

Таким образом, использование бисфосфонатов в эксперименте с 40-суточной пенальной гипокинезией и вывешиванием крыс такой же продолжительности, оказало существенное влияние на метаболизм кальция и состояние костной ткани, в том числе, и на ее прочностные свойства. Также, как в предшествующем эксперименте эффект AMOK бьи значительно больше, чем влияние ОЭДФ. Комбинированное применение бисфосфонатов и 24,25(ОН)2Дз не оказало синергического воздействия на исследуемые параметры.

^ Концентрация общего кальция в крови (ммоль/л)|

□ Контроль

□ Пенал

□ Вывешивание

□ Пенал+ОЭДФ

□ Вывешивание +ОЭДФ

□ Пенал+АМОК

□ Вывешивание +АМОК

'Концентрация ионизированного кальция в крови (ммоль/л)|

Лкщ

Шщ

Несущая нагрузка (кгс)|

Рис.4. Влияние ОЭДФ и AMOK на обмен кальция и прочность костной ткани в 40-суточном эксперименте на крысах * - разница с контрольной группой достоверна, р<0 05 ** - разница с группой "чистой" пенальной гипокинезии или вывешиванием достоверна, р<0 05

Рис.5. Содержание кальция в эпифизах бедренных костей в 40-суточном эксперименте на крысах (мг/г). * - разница с контрольной группой достоверна, р<0.05 ** - разница с группой "чистой" пенальной гипокинезии или вывешивания достоверна, р<0.05

Следует отметить, что оценка профилактического эффекта фармпрепаратов в модельных экспериментах на животных может быть лишь ориентировочной, так как генез сдвигов метаболизма кальция и состояния костной ткани у крыс и человека различен, главным образом потому, что крыса является постоянно растущим животным, и ведущим эффектом как гипокинезии, так и гиподинамии является угнетение роста костной ткани, которое приводит к остеопорозу.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ СРЕДСТВ ПРОФИЛАКТИКИ ИЗМЕНЕНИЙ МИНЕРАЛЬНОГО ОБМЕНА И СОСТОЯНИЯ КОСТНОЙ ТКАНИ У ЧЕЛОВЕКА В МОДЕЛЬНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАХ С ДЛИТЕЛЬНОЙ ГИПОКИНЕЗИЕЙ

Основой системы профилактики неблагоприятного воздействия невесомости на организм человека являются физические тренировки (ФТ), которые оказывают комплексное воздействие на все органы и системы, в частности стимулируют обмен веществ и воспроизводят опорно-функциональную нагрузку на костно-мышечную систему. Задачей серии модельных экспериментов с длительной антиортостатической гипокинезией, в которых мы проводили исследования, была разработка и совершенствование системы профилактических мероприятий для длительных космических полетов, в том числе физических тренировок

Эксперимент col 82-суточной антиортостатической гипокинезией

В эксперименте со 182-суточной гипокинезией были .апробированы две схемы физических тренировок, которые существенно различались, как по длительности и интенсивности, так и по характеру воздействия на костно- мышечную систем)', что определялось использованием в группах различных упражнений и тренажеров. В группе проф-А обследуемые занимались на комплексных спортивных тренажерах КСТ-2 по одному часу два раза в день, при этом в горизонтальном положении имитировались ходьба, бег, прыжки, включая "жесткие", езда на велосипеде, гребля и т.д. Построение тренировки (4-дневный цикл, направленность тренировок по дням) соответствовали рекомендациям по ФТ для длительных космических полетов, энергостоимость тренировок составляла около 400 ккал/час (Тишлер В.А., Анашкин О.Д. с соавт., 1975).

Во второй группе (группа проф-Б) объем ФТ не был постоянным в течение эксперимента и определялся на основе оперативного анализа результатов функциональных проб с учетом индивидуальных возможностей испытателей (Катковский Б.С., Мачинский Г.В., с соавт., 1979). Энергостоимость ФТ в группе проф-Б была в 2 раза ниже, чем в грлппе проф-А, Однако в отдельные периоды эксперимента объем и интенсивность ФТ резко возрастали. Основными тренажерными средствами в группе проф-Б были велоэргометр и эспандеры.

Изменения ионного состава крови в группах с использованием ФТ были выражены в меньшей степени и наблюдались в более поздние сроки пребывания на постельном режиме (ПР), чем в контрольной группе. Увеличение активности ионизированного кальция в обеих группах было отмечено только на 86-е сутки ПР, и быстрее снижалось в периоде восстановления (ПВ) по сравнению с контролем, при этом увеличения концентрации общего кальция не наблюдалось.

В эксперименте со 182-х суточной ангиортостаткческой гипокинезией не проводилось балансовых исследований. О потерях кальция за период постельного режима можно судить только косвенно по уровню экскреции кальция с мочой, учитывая изменения его потребления с пищей в течение эксперимента.

Потребление кальция с рационом питания по сравнению с фоновым периодом в периоде постельного режима во всех группах несколько снижалось В абсолютных значениях среднесуточное выведение кальция хотя и возрастаю (до 8,1 ±0,5 и 7,5±0,7 ммоль/сутки в группах проф-А и проф-Б соответственно), однако, от фонового уровня, как и от уровня экскреции кальция почками, эти изменения отличались недостоверно. Отношение выведения кальция с мочой к его поступлению с пищей увеличивалось в группе проф-А с 26,3±2,2 до 30,3±2,9%, в группе проф-Б с 23,4±1,9 до 29,9±2,0%. Для группы проф-А это повышение статистически недостоверно, для группы проф-Б можно говорить о достоверном возрастании почечной экмреции кальция в периоде постельного режима только при обработке данным методом попарно связанных вариант (р < 0,05). Анализируя результаты исследования вьаедения кальция с мочой в этом эксперименте, с учетом литературных данных, что прирост почечной экскреции кальция в условиях гипокинезии и невесомости эквизапентен снижению его всасывания в кишечнике (Deitrick J.E., Whedon G.D. et al., 1948; Lutwak L. Whedon G.D., 1969; Rambaut P.C..Johnson P.C. et al., 1979) можно предположить что среднесуточные потери кальция в группе проф-А составляли, в среднем по группе, 100 мг и были в 2 раза меньше, чем в контрольной группе (около 200 мг/сутки), потери кальция по группе проф-Б занимали, по-видимому промежуточное положение.

Уже в фоновом периоде были выявлены индивидуальные особенности

экскреции кальция с мочой. Процент почечной экскреции кальция (выведение кальция почками к его поступлению с пищей в %) колебался от 14,0+2,1% до 27,9+1,2%. Наиболее ярко эти отличия проявлялись при пробе с кальциевой нагрузкой. Впоследствии, в периоде постельного режима именно у этих индивидуумов были отмечены наиболее существенные сдвиги обмена кальция и кальцийуретической функции почек. По-видимому, у отдельных индивидуумов существует определенная предрасположенность к выраженным изменениям метаболизма кальция в условиях длительного ограничения двигательной активности, которая может быть выявлена при комплексном исследовании во время функциональных нагрузочных проб.

В целом изменения скорости экскреции кальция, его клиренса, экскретируемой фракции и относительной реабсорбции в группах с использованием ФТ, выявленные при пробе с нагрузкой лактатом кальция, по сравнению с контрольной группой наступали в более поздние сроки и, в большинстве случаев, имели характер выраженной тенденции, хотя направленность изменений сохранялась. Наиболее примечательным является отсутствие в группах с физической тренировкой феномена угнетения скорости реабсорбции кальция, который был выявлен при пробе с кальциевой нагрузкой в условиях гипокинезии без применения профилактических средств (Григорьев А.И.,Моруков Б.В. и др., 1981)

В сыворотке крови до нагрузки лактатом кальция и в период его максимальной экскреции определялось содержание паратиреоидного гормона. Как в фоновом периоде, так и во время постельного режима во всех группах после нагрузки наблюдалось снижение содержания ПТГ в крови (Григорьев А.И., 1981), при этом в условиях ПР выраженность снижения ПТГ была больше, чем в условиях обычной двигательной активности. Максимальная степень снижения содержания ПТГ наблюдалась в контрольной группе на 82 и 166-е сутки ПР, а также в группе проф-Б -на 82-е сутки ПР. В этот период физические тренировки в группе проф-Б были наименее интенсивными.

Таким образом, функциональная проба с введением лактата кальция, использованная в эксперименте со 182-суточной антиортостатической гипокинезией позволила не только выявить ренальные механизмы развития неблагоприятных сдвигов кальциевого обмена, но и оценить влияние физических тренировок на кальцийуретическую функцию почек и гормональный ответ на нагрузку.

Следует отметить, что использование ФТ в этом эксперименте также оказало благоприятное влияние ¡:а сбмск калия, волюмо- и осморегулирующую функцию почек (Газенко О.Г., Григорьев А.И., Наточин Ю.В., 1986).

Полученные результаты свидетельствуют, что использование физических упражнений при 182-х суточном пребывании на постельном режиме в значительной степени уменьшило выраженность изменений метаболизма кальция, его гормональной регуляции и кальцийуретической функции почек, однако, предотвратить эти сдвиги полностью не удалось. Наиболее эффективным по целому ряду параметров было использование физических тренировок высокой эффективности в течение всего периода ПР, а также увеличение объема и интенсивности физических упражнений по ходу эксперимента.

Эксперимент со 120-суточной антиортостатической гипокинезией

В качестве профилактических средств в одной из групп (группа Ф) были использованы ксидифон (препарат из группы < бисфосфонатов, 2% водный раствор монокалиевой соли оксиэтилиденбисфосфоновой кислоты) в сочетании с

токоферолом.

В другой группе (группа ФТ) применялись физические тренировки по схеме, предложенной И.Б. Козловской и A.B. Овсянниковым, которые включали упражнения-на изокинетическом тренажере Sybex в различных режимах, упражнения с эспандерами и метод пассивно-активного растяжения мышц. Основной целью использования этого экспериментального комплекса тренировок было поддержание функциональных свойств мышечных групп, разгруженных при снижении вертикальной нагрузки на опорно-двигательный аппарат.

В третьей группе (ФП+ФТ) введение ксидифона и токоферола сочеталось с физтренировками, по схеме используемой в группе ФТ.

В группе Ф в течение всего периода наблюдений не было отмечено возрастания содержания общего кальция в крови, в группах ФТ и Ф+ФТ наблюдалась выраженная лишь тенденция к увеличению, этого показателя, при этом у обследуемых группы К концентрация общего кальция достоверно превышала в течение всего периода ГК фоновый уровень, а на 92 и 111-е сутки она была существенно выше, чем в группе Ф.

Активность кальция в сыворотке крови в группах Ф и Ф+ФТ достоверно возрастала только на 28-е сутки ГК и, в течение всего периода ПР, превышала фоновые значения. Однако, это увеличение было менее выражено, чем в группе К и ФТ. На 92 и Ш-е сутки ПР уровень ионизированного кальция в группе К был существенно выше, чем в группе Ф. В периоде восстановления в группах с применением ксидифона активность ионизированного кальция быстрее возвращалась к исходным значениям, чем в группах К и ФТ.

Применение средств профилактики снизило потери кальция за период эксперимента в 2-3 раза, при этом наиболее выраженный профилактический эффект наблюдался в группе Ф (рис.6). Динамика потерь кальция в группах Ф и Ф+ФТ, особенно в группе Ф, была неравномерной, во второй половине периода ПР они практически отсутствовали. Это могло быть связано с увеличением дозы препарата ксидифон, которое было предпринято на основании данных исследования фармакокинетики ксидифона на 50-е сутки периода ГК. Отрицательный баланс кальция в группе ФТ развивался более равномерно, чем в группах Ф и Ф+ФТ. Сочетанное применение физтренировок и фармпрофилактики не дало, по данным баланса кальция, суммирования профилактического эффекта. Итоговые величины потерь кальция в экспериментальных группах составили соответственно -129,2±116,2 в группе Ф, -287,8±40,8 в группе ФТ и -265,2±73,8 в группе Ф+ФТ (-565,7±51,3 ммоль -в контрольной группе).

Результаты пробы с кальциевой нагрузкой представлены в табл.6. В фоновом периоде во всех экспериментальных группах нагрузка лактатом кальция вызывала увеличение UCa ' V.

В сыворотке крови после введения лактата кальция наблюдалось повышение концентрации общего кальция в основном за счет его ионизированной фракции (Рса++)> которое было максимальным через 2-2,5 часа после нагрузки. При этом наблюдалось снижение в сыворотке крови концентрации 1111 ' и возрастание содержания KT (табл.6).

Таблица 6

Кальцийуретическая функция почек и гормональная реакция при пробе с нагрузкой лактатом кальция (М ± ш)

Наймено Фон Период гипокинезии

Исследуемые вание (92 сутки)

Параметры группы До 2.5 часа До нагрузки 2.5 часа после

нагрузки после нагр. нагр.

К 2.55+0.6 13.55Ю.15 *

иса • V, Ф 3.55±0.9 10.25±0.95 3.2±1.1 9.75Ю.7 **

Мкмоль/мин ФТ 3.55+0.3 11.7511.45

Ф+ФТ 3.75+0.4 11.511.35

К 1.2610.05 * 1.37Ю.02 *

Рса++> Ф 1.06+0.1 1.23±0.1 1.1710.02* 1.3310.01 *

ммоль/л ФТ 1.22Ю.02 * 1.3810.03 *

Ф+ФТ 1.21+0.01 * 1.34+0.02*

к 4.9+0.3 * 2.6Ю.6 *

птг, ф 0.4Ю.01 0.15+0.03 2.9+0.4 * 1.6Ю.2 *

нг/мл ФТ 3.5+0.3 * 1.2+0.1 *

Ф+ФТ 2.9Ю.6 * 1.510.3 *

к 9.1+9.4* 23.9124.6 *

кт, Ф 67.8+10.4 255.5±28.2 10.8110.4 * 0.8+0.8 *

пг/мл ФТ 18.9+13.6 * 0

Ф+ФТ 13.317.9* 6.712.8*

Примечания: * - р < 0.05 по сравнению с фоном,

** - р < 0.05 по сравнению с контрольной группой.

т-

I □ Гипокинезия

! +КСИЛИгЪлы

|Р Гипокинезия

120 СУ™

Рис.6. Влияние ксидифона на баланс кальция в эксперименте со 120-суточной антиортостатической гипокинезией * - различия между группами достоверны, р<0.05

При проведении пробы с нагрузкой лактатом кальция на 92-е сутки периода » гипокинезии в контрольной группе максимальные значения UCa'V, и выведение , кальция за 4 часа в контрольной группе (табл.6) были статистически значительно выше, чем в фоновом периоде. При этом на фоне выраженной гиперкальциемии и при повышенном содержании паратгормона в крови прирост активности ионов кальция в ответ на нагрузку был выражен в меньшей степени, уровень ПТГ, хотя и несколько снижался, был больше, чем в фоновом периоде. Изменение кальцитонина при пробе с кальциевой нагрузкой утрачивало свой закономерный характер (табл.6).

Применение комплекса физических упражнений не оказало существенного влияния на изменения кальцийуретической функции почек в условиях ГК, в группе ФТ на 92-е сутки периода ПР направленность и выраженность этих сдвигов была такой же, как в группе К, фармпрофилактика в грутше Ф практически нормализовала кальцийуретическую функцию почек в условиях ГК (табл.6), группа Ф+ФТ по показателям кальцийуретической функции почек на 92-е сутки периода ПР занимала промежуточное положение между группами Ф и ФТ.

При морфологическом исследовании образцов костной ткани (Vico L., Chappard D. et al., 1987) объем трабекулярной кости (OTT) в среднем по группам достоверно не изменялся, однако в группе К в ряде случаев наблюдались выраженное истончение костных балок, уменьшение их числа и увеличение расстояния между ними, т.е. изменения структуры костной ткани по типу остеопороза. Наименьшие отклонения от фонового уровня по всем параметрам, характеризующим структуру образцов костной ткани, наблюдались у обследуемых групп Ф+ФТ, а по такому важному показателю, как количество костных балок, эта группа существенно отличалась от группы К.

Оценка профилактического эффекта по среднегрупповым величинам данных объемной плотности, зольности и минеральной насыщенности так же, как и по изменениям OTT, затруднена, однако, по уровню минеральной насыщенности костной ткани наиболее благополучной является группа Ф. Результаты гистодинамических исследований с тетрациклиновой меткой свидетельствуют, что на заключительном этапе эксперимента скорость минерализации как компактной, так и губчатой кости у обследуемых контрольной группы значительно снижалась (Vico L., Chappard D. et al., 1987). В группе Ф+ФТ наблюдалось увеличение скорости минерализации, более выраженное для губчатой кости. Наиболее существенным представляется резкое снижение показателей остеокластической резорбции, обнаруженное у обследуемых обеих групп с введением ксидифона (Chappard D., Alexandre С. et al., 1989), что, очевидно, и определяет профилактический эффект препарата.

Таким образом, анализ всестороннего исследования биоптата гребня подвздошной кости показывают, что изменения состояния костной ткани представляют собой многообразный процесс, в котором взаимосвязаны изменения структуры трабекулярной кости, ее объема и скорости минерализации. Использование сочетания физических тренировок с комплексом фармпрепаратов оказало выраженный эффект на некоторые показатели структуры трабекулярной кости (количество костных балок) и скорость минерализации как губчатой, так и компактной костной ткани.

Фотонная абсорбциометрия различных участков периферического скелета показала, что в губчатой ткани пяточной кости, несушей наибольшую весовую нагрузку в условиях обычной двигательной активности, изменения минеральной насыщенности проявляются в значительно большей степени, чем в компактной кости голени (Оганов B.C., Рахманов A.C., Моруков Б.В., 1988; Stupakov G.P, Kazeikín V.S., Mornkov В.V., 1989). Наиболее выраженное снижение минеральной насыщенности пяточной кости наблюдалось у лиц контрольной группы, применение средств

фармакологической и физической профилактики во всех трех группах привело к положительному эффекту.

Среднегрупповые значения содержания минеральных веществ для костей голени и предплечья во всех группах в процессе гипокинезии не отличались от исходных показателей. Можно отметить лишь тенденцию к снижению содержания минерала в костях голени у обследуемых групп К, ФТ (более выраженную в группе ФТ), в группе Ф+ФТ наблюдалась выраженная тенденция к увеличению этого показателя.

Нейтронно-активационный анализ показал, что 120-суточная гипокинезия приводит к значительному снижению содержания кальция в стопе (Зайчик В.Е., Кондрашов А.Е, Моруков Б.В., 1986), в группе ФТ содержание кальция в стопе уменьшалось после 120-суточного постельного режима в такой же степени, как в группе К, в группе Ф содержание кальция в стопе несколько возрастало по сравнению с фоновым уровнем.

Таким образом, анализ результатов исследования состояния костной ткани с помощью биопсии и неинвазивных методов свидетельствует, что по ряду параметров выявлен эффект от использования в условиях антиортостатической гипокинезии средств профилактики деминерализации костной ткани, который более значителен в группах с использованием комплекса фармпрепаратов.

Полиморфизм результатов, полученных различными методами, потребовал применения математических методов обработки результатов, позволяющих оценить влияние факторов (для наших экспериментов - воздействия средств профилактики) на динамику биологических параметров. Одним из таких методов является метод ранговой корреляции по Спирмену (Матета Ю.С., Тарасов В.В., 1982).

Задавая различные сочетания ранговой оценки эффективности использования профилактических средств (от 2 до 4-х в порядке возрастания), мы, по достоверности коэффициентов корреляции, определяли при каком из 6-ти возможных сочетаний ранговых оценок профилактический эффект в большей степени соответствует действительному, при этом группа К всегда имела 1-ый ранг и являлась точкой отсчета.

Проведенный анализ выявил, что наибольшее количество достоверных коэффициентов линейной корреляции (по 5-ти параметрам) получено для сочетания фармпрепаратов с физтренировками (табл.7). Далее, по количеству достовергп.^ коэффициентов линейной корреляции (по 4-м параметрам), идет сочетание ранговых оценок с наибольшей эффективностью для группы Ф. При этом для величины отрицательного баланса кальция и минеральной насыщенности пяточной кости и содержания кальция в стопе достоверность коэффициентов выше, чем для сочетания Ф+ФТ, что свидетельствует, что использование ксидифона целенаправленно воздействует на метаболизм кальция и является ведущим моментом предотвращения отрицательного баланса и нормализации определяемых им параметров.

Таким образом, сочетание бисфосфонатов, воздействующих на процессы остеогенеза, и ФТ, стимулирующих метаболические и синтетические процессы в костной ткани, по-видимому, наиболее эффективно для предотвращения потерь минеральных веществ из костной ткани и сохранения ее структуры в условиях дефицита весовой и двигательной нагрузки. При этом, эффективность такого сочетания определяется во многом характером физических упражнений, оптимальным сочетанием их объема и интенсивности. Очевидно, что всем этим требованиям соответствует штатный комплекс профилактических ФТ, применяемых в длительных космических полетах. Исследования эффективности применения штатных ФТ в сочетании с бисфосфонатами было проведено в следующем эксперименте.

Таблица 7

Анализ эффективности средств профилактики, использованных в эксперименте со 120-суточной гипокинезией, методом ранговой

корреляции по Сгшрмену*

Задан Пая** Райю Вая оценка Нсшшазивные методы исследования костной ткани Исслсдолания биопташ костной ткани Баланс Са

А мин. нас. 1103в. Д мин. мае. и.к. Д мин. нас. гол. Д Сап стопе А отт Д толщ.б алок Д расст.б алок Д кол-во балок Д V мин-цин комн.к. Д V мин нии губч.к. Д плоти. Д зольп. Д мин. пас.

1234 -0.377 -Ю.585 + 0.633 +0.343 +0.076 -0.295 -0.358 +0.496 +0.595 +0.689 -0.027 +0.338 »0.119 ^+0.513

1432 -0.339 +0.296 -0.304 + 0.097 -0.360 -0.341 Ю. 124 +0.001 + 0.555 + 0.079 +0.163 -0.182 + 0.076 + 0.464

1324 -0.226 -10.396 »0.441 -0.131 + 0.033 -0.444 -0.498 + 0.608 +0.657 +0.732 -0.055 +0.142 -0.022 + 0.343

1243 -0.509 -»0.629 +0.357 +0.694 +0.098 -0.168 »0.023 + 0.136 +0.513 + 0.341 +0.095 +0.275 10.236 +0.658

1423 -0.208 +0.252 -0.028 -0.254 -0.186 -0.467 -0.258 +0.361 +0.637 +0.427 +0.040 -0.118 -0.044 + 0.319

1342 -0.490 +0.484 -0.112 +0.571 -0.316 -0.191 + 0.264 -0.111 + 0.493 +0.036 +0.190 +0.015 + 0.218 +0.634

11рпмсчапие: * - коэффициенты корреляции между заданным и действительным профилактическим эффектом для пН5 достоверны при г=0.514 (р<0.05), гИ).6П (р<0.01);

** - экспериментальные группы расположены в следующей последовательности: К, ФТ, Ф, Ф+ФТ.

Эксперимент с 370-сугочной антиортостатической гипокинезией

Исследование эффективности сочетанного влияния физических упражнений и бисфосфонатов на минеральный обмен и костную ткань было целью эксперимента с 370-суточной антиортостатической гипокинезией. В обеих экспериментальных группах использовались физические упражнения по программам, рекомендованным для длительных космических полетов. В одной из групп ФТ сочеталась с приемом ксидифона в дозе 900 мг/день, продолжительность и объем упражнений варьировали по ходу эксперимента. Эксперимент был поделен на три 120-суточных цикла, в зависимости от активности физических упражнений (рис.7). Пятеро обследуемых (группа Б) в течение 140 суток находились в условиях гипокинезии без применения средств профилактики, в дальнейшем в этой группе также применялись физические упражнения, однако, их объем и интенсивность достигли уровня группы А только на завершающей стадии эксперимента.

Рис.7. Схема использования профилактических мероприятий в эксперименте с 370-суточной гипокинезией Примечание; продолжительность физических упражнений в день -

• 1

-1 час ' ... . 1 -2 часа

Содержание общего кальция и активность его ионизированной фракции в группе Б была существенно выше фоновых значений в течение всего периода постельного режима (Gгigoriev АЛ., Могикоу В.У. е1 а1., 1992). В группе А также отмечалось повышение общего кальция в первой половине периода постельного режима, при этом активность ионизированного кальция не выходила за пределы физиологической нормы, на 50 и 110-е сутки периода ПР была ниже, чем в группе Б. После 120-х суток в группе Б на фоне физических тренировок содержание общего и ионизированного кальция в крови имело тенденцию к нормализации, статистически значимых различий между группами не было. Снижение концентрации калия наблюдалось в обеих группах в первые сутки восстановления. В течение 370-суточного периода постельного режима выраженная гипокалиемия отмечалась только на 50-е сутки у обследуемых группы А, что потребовало коррекции метаболизма калия с помощью егсеповышенного поступления.

В группе А наблюдалась тенденция к возрастанию содержания ПТГ и снижению содержания КТ, однако, особенно в первые 120 суток постельного режима, эти изменения были меньше выражены, чем в группе Б.

Содержание паратиреоидного гормона в группе Б оставалось повышенным в течение периода гипокинезии без применения профилактических средств, на 110-е сутки наблюдалось также снижение уровня кальцитонина. После начала в этой группе физических тренировок направленность изменений кальцийтропных гормонов сохранялась, уровень кальцитонина оставался существенно сниженным до конца периода постельного режима, содержание паратгормона, оставаясь на уровне 110-х суток, из-за большого индивидуального разброса показателей существенно не отличалось от фоновых значений.

В условиях 370-суточного постельного режима у обследуемых обеих групп наблюдался отрицательный баланс кальция, однако, динамика и темпы его развития в группах А и Б были различными. В группе Б потери кальция прогрессировали в течение всего периода постельного режима как в среднем по группе, так и по индивидуальным данным (рис.8), и во все периоды эксперимента значительно превышали отрицательный баланс в группе Б.

60 120 1Б0 240 300 360 сутки

0 ( 120 240360 120240360 120240360 120240360 120240360 сутки

0 -200

й -1000 3

-1800

□ — Группа А Ш ~ Группа Б

Рис.8. Баланс кальция в эксперименте с 370-суточной онтиортостатической гипокинезией.

С учетом изменения режима двигательной активности результаты исследования баланса кальция были проанализированы в течение каждого 120-суточного периода. В группе без применения бисфосфонатов (группа Б) в течение первых 120 дней эксперимента средний составил 226±13 мг ежедневно. Применение физических упражнений не повлияло на баланс этого элемента в течение следующего периода и лишь в последние 120 дней постельного режима отрицательный баланс кальция снизился до 146±10 мг в день. В группе А в первый и второй период гипокинезии отрицательный баланс кальция был значительно меньше, чем в группе Б (-134±10 и -49±28 мг соответственно). В третьем периоде среднесуточный баланс Са в группе А составил -84±33 мг, при этом у двоих обследуемых баланс элемента был примерно таким же, в группе Б, у двоих других был близок к норме (-23 и -27 мг/день).

Баланс калия был отрицательным в первой половине периода постельного >

режима в обеих группах, несмотря на использование профилактических средств (рис.9), у обследуемых группы А со 120-х суток за счет добавок к рациону питания значительно возросло поступление этого элемента, что привело к частичному восполнению дефицита калия. В группе Б поступление калия определялось только его потреблением с пищей, изменения баланса его были более равномерными (рис.9), в первые 120 суток в условиях гипокинезии без применения профилактических средств потери были более выражены, чем в группе А, после начала физических тренировок баланс калия имел явную тенденцию к стабилизации.

Развитие баланса фосфора и магния было практически одинаковым в группах А и Б в течение периода постельного режима. Динамика отрицательного баланса фосфора, калия и магния в большей степени зависела от уровня двигательной активности в течение постельного режима. При этом, следует отметить, что в течение первых 4-х месяцев выведение этих минеральных веществ из организма в группе А было таким же интенсивным, как в группе Б.

Вторая половина периода ПР, особенно в группе Б, характеризовалась стабилизацией баланса электролитов, входящих в состав мышечной ткани, что свидетельствует о благоприятном влиянии физических тренировок в этот период. Восполнение потерь калия находилось в прямой зависимости с уровнем его поступления в организм на фоне физических тренировок.

При проведении пробы с глюконатом кальция в группе Б на 120-е сутки постельного режима были выявлены характерные изменения, скорость экскреции кальция увеличивалась в значительно большей степени, чем при фоновой пробе, и на 0,4±0,03 ммоль возрастало его суммарное выведение за 4 часа нагрузки. В группе А в течение всего эксперимента не наблюдалось изменений кальцийуретической функции почек. При проведении пробы на 230 и 350-е сутки ПР сохранялась тенденция к повышению выведения кальция с мочой у обследуемых группы Б, однако, различий между группами и по сравнению с фоном по показателям кальцийуретической функции почек не отмечалось.

Исследования минерального состава образцов костной ткани, полученных при биопсии, показало, что в группе Б на 116 сутки ПР содержание кальция достоверно снижалось, а фосфора увеличилось примерно на такую же величину (в среднем на 14%).На 366-е сутки постельного режима содержание кальция в образцах группы Б было выше, по сравнению со 116-ми сутками, но при этом не достигало фонового уровня (-5,98+1,98%), содержание фосфора было практически таким же, как на 116 сутки ПР.

Фосфор[

О Группа А О Группа В

.о?

сутки

V Ф

Магний

О А ГЦн1

-100 -200 -300 -400 -500

1Ш

л с©

сутки.

□ Группа А О Группа В

"¡? <ъ* ^

Кая!1Й

о

-400 -800 -1200 -1600 -2000

V0 <£> <]? ^ ^ ^

□ Группа А

□ Группа В

сутки

Рис.9. Баланс минеральных веществ в эксперименте с 370-суточной антиортостатической гипокинезией (ммоль) * - различия между группами достоверны, р<0.05

В группе А в этот период содержание кальция в образцах губчатой ткани подвздошной кости увеличивалось на 15,3±6,1% по сравнению с фоном, содержание фосфора также незначительно возрастало, хотя и статистически недостоверно.

Изменение минерального состава образцов костной ткани сопровождались изменениями их прочностных свойств (Stupakov G.P, Kazeikin V.S., Morukov B.V., 1989). Предел прочности образцов (рис.9), по сравнению с фоном, составил в группе Б 45,8±7,5% и 74,2±15,9% на 116-е и 366-е сутки АНОГ соответственно. В группе А предел прочности образцов снижался незначительно и равномерно, на 366-е сутки АНОГ он составил 90,3±3,4% от исходного уровня. Исследования упругих свойств образцов костной ткани показали, что в условиях гипокинезии без средств профилактики повышается их хрупкость, этот эффект в значительной степени нивелируется при применении физических упражнений, в том числе, в сочетании с приемом ксидифона (Stupakov G.P. etal., 1989).

По данным неинвазивных методов исследования костной ткани, изменения минеральной плотности различных участков скелета в группе А были более умеренными и, что очень важно, равномерными, при этом, изменения наблюдались в более поздние сроки (Огаиов B.C. с соавт., 1988, 1989).

Полученные данные свидетельствуют, что наиболее трудно в условиях постельного режима поддается коррекции метаболизм кальция, физические тренировки практически не препятствовали развитию отрицательного баланса кальция в группе Б, при этом темпы декальцинации были сопоставимы с величиной потерь кальция в условиях "чистой" гипокинезии, целенаправленная фармакологическая коррекция обмена кальция и состояния костной ткани в сочетании с физическими тренировками значительно уменьшили величину отрицательного баланса кальция за период постельного режима.

Анализ динамики балансовых изменений свидетельствует, что в периоды интенсивных тренировок, при увеличении потребления минеральных веществ, использование комплекса профилактических мероприятий было более эффективным, в ряде случаев, удавалось не только стабилизировать баланс минеральных веществ, но и восполнить развившийся ранее дефицит. Фактор дополнительного потребления солей наиболее показателен в динамике баланса калия в группе А во второй половине периода постельного режима. Следует отметить, что нарушения обмена катая могут быть одной из причин клинических проблем в ходе космических полетов. Учитывая важную физиологическую роль этого иона, высокую скорость его обмена и возрастание потребности в нем при физической нагрузке, вопрос о калиевых добавках в ходе космических полетов, особенно при проведении интенсивных ФТ, является весьма актуальным.

Таким образом, предотвращение отрицательного баланса минеральных веществ в тканях опорно-двигательного аппарата возможно при комплексном использовании фармпрофилактики метаболических изменений, физических тренировок, восполняющих опорно-функциональную нагрузку, и рациональном использовании добавок электролитов (кальция, калия, магния) к рациону питания. Использование физических тренировок в сочетании с бисфосфонатами на фоне регулируемого потребления минеральных веществ в условиях 370-суточного постельного режима позволило не только существенно снизить потери минеральных веществ за период постельного режима, но и минимализовать изменения ионного состава и содержания минералотропных гормонов в крови, практически нормализовать показатели кальцийуретической функции почек и предотвратить значительные изменения минерального состава и прочностных характеристик костной ткани.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

)

Результаты проведенных исследований подтверждают полученные ранее данные, что в космических полетах длительностью до года изменения метаболизма ■J кальция и состояния костной ткани носят обратимый, функциональный характер, что обусловлено применением комплекса профилактических мероприятий (Газенко О.Г., Григорьев А.И., Наточин Ю.В., 1986; Григорьев А.И. с соавт., 1990; Григорьев А.И., Воложин А.И., Сгупаков Г.П., 1994). Вместе с тем, несомненный интерес представляет исследование регуляторных сдвигов, определяющих выраженность этих изменений, в том числе для обоснования и разработки средств, противодействующих неблагоприятному воздействию микрогравитации на обмен кальция и других минеральных веществ.

Полученные результаты свидетельствуют, что в условиях космического полета и экспериментов, моделирующих физиологические эффекты невесомости, наблюдается постоянное, хотя и умеренно выраженное, повышение уровня кальция в крови за счет его физиологически активной, ионизированной фракции. Очевидно, что это является следствием мобилизации кальция из костного депо, так как установлено, что абсорбция этого элемента в кишечнике снижается, а его почечная экскреция увеличивается. По-видимому, возможности почек снижать уровень ионизированного кальция в крови за счет его выведения с мочой несопоставимы с интенсивностью обмена кальция между внеклеточной жидкостью и быстрообмениваемой фракцией минерального компонента костной ткани (Knox F.G., 1980), а компенсаторные возможности кальцийсвязывающей функции крови ограничены.

Остаются во многом неясными пусковые механизмы изменений метаболизма кальция и состояния костной ткани в условиях микрогравитации и при ее наземном моделировании, а также взаимодействие дистантной системы регуляции кальциевого обмена и местных, тканевых регуляторов, контролирующих мобилизацию кхльция нз костного депо и его транспорт через костную мембрану. Вместе с тем можно констатировать, что повышение уровня ПТГ не влечет за собой реализацию его эффекта на транспорт кальция в почках и в кишечнике, в то время как его стимулирующее воздействие на резорбцию костной ткани сохраняется, хотя не исключена вовлеченность в этот процесс и других механизмов, например остеокласт-активирующего фактора, продукция которого лимфоцитами возрастает в условиях гипокинезии (Константинова И.В., Лесняк А.Т. с соавт, 1989). Фазные изменения содержания кальцитонина, возможно определяются снижением секреторных возможностей С-клеток щитовидной железы, которое было обнаружено у животных как после космических полетов, так и в наземных исследованиях (Плахута-Плакутина Г.И. 1983; Плахута-Плакутика Г И., Дмитриева Н.П. с соавт., 1988; Логинов В.И., 1994).

Однако, несмотря на диссоциацию между содержанием гормонов в крови и их некоторыми физиологическими эффектами в условиях длительной гипокинезии сохраняется адекватная реакция эндокринных желез на стимулирующее воздействие -пробу с кальциевой нагрузкой сохраняется. В целом результирующее воздействие всех регуляторных систем определяет преобладание потоков кальция из костного депо во внеклеточную жидкость над его повышенной экскрецией почками и кишечником.

Очевидно, что мобилизация кальция из быстрообмениваемой фракции минерального компонента и резорбция костной ткани остеокластами обусловлены снижением в условиях микрогравитации и длительной гипокинезии опорно-функциональной нагрузки на костно- мышечную систему. Эта же причина вызывает

метаболические сдвиги и атрофию мышечных волокон, что вызывает снижение емкости тканевых депо (Газенко О.Г., Григорьев А.И., Наточин Ю.В., 1986) и развитие v отрицательного баланса других минеральных веществ (калия, фосфора, магния), поэтому наиболее эффектным методом предотвращения этих неблагоприятных изменений является восполнение дефицита весовой и двигательной нагрузки.

Условия обычной жизнедеятельности человека включают специфическое воздействие нагрузок на опорно-двигательный аппарат, при этом важны многие их характеристики: частота, величина, направление, скорость и т.д. Воспроизвести их физиологический эффект в условиях невесомости, гипокинезии представляется весьма трудной задачей, при этом необходимо учитывать, что адаптивные возможности организма, в том числе метаболическое и регуляторной обеспечение физических нагрузок, в условиях ограничены (Бузулина В.П., Попова И.А. с соавт., 1990).

Физическая тренировка не только средство профилактики неблагоприятных метаболических сдвигов в тканях опорно-двигательного аппарата, но и основной метод поддержания достаточно высокого функционального уровня кардио-респираторной и мышечной систем, обеспечивающего работоспособность космонавтов и возможность их возвращения на Землю. С этой точки зрения, ФТ всегда будет оставаться основой системы профилактических мероприятий, которая может быть дополнена другими средствами, в том числе, и фармпрепаратами, направленно воздействующими на метаболические и регуляторные процессы.

Следует отметить, что структура физических тренировок, в частности, использование различных тренажеров, также имеет большое значение. Наиболее физиологичным для воздействия на костно-мышечную систему, особенно на обмен кальция в костной ткани, представляется использование тренировок на "бегущей дорожке" с притягом, включающих бег, прыжки, ходьбу и сочетающихся с эспандером. Такие упражнения воспроизводят опорную и функционал ьную нагрузку на скелет, стимулируют остеогенез и предотвращают структурную перестройку костной ткани.

Наиболее интересным представляется сочетание профилактического эффекта физических тренировок и бисфосфонатов. Очевидно, что бисфосфонаты не являются единственным средством нормализации метаболизма кальция в условиях невесомости, гипокинезии. Их воздействие может быть более эффективно совместно с введением легкоусвояемых минеральных веществ, других с ре лети фармакологической коррекции обменных процессии в костной ткани. Перспективным представляется комбинация бисфосфонатов с активными метаболитами витамина Д3, а также некоторыми кремнийорганическими соединениями.

выводы

1. Длительное пребывание человека в условиях невесомости приводит к развитию изменений метаболизма кальция, которые проявляются после полета в умеренном (5-15%) повышении уровня общего и ионизированного кальция в крови, увеличении экскреции кальция с мочой как в течение суток, так и при пробе с кальциевой нагрузкой, изменении соотношения в крови паратгормона и кальцитонина.

2. Реализация космонавтами рекомендаций по использованию системы профилактических мероприятий во время полета, в значительной степени, определяет индивидуальный разброс послеполетных изменений обмена кальция. Выявленные сдвиги имеют обратимый характер и их выраженность после полетов длительностью от 30 до 366 суток не прогрессирует ни при увеличении продолжительности пребывания в условиях невесомости, ни при повторном участии космонавтов в космических полетах.

3. Пребывание человека в условиях длительной антиортостатической гипокинезии приводит к потерям минеральных веществ, которые развиваются на фоне сдвигов ионного состава крови, повышения уровня паратгормона и фазных изменений кальцитонина. Отрицательный баланс кальция при этом постоянно прогрессирует (в среднем -5.7±0.5 г в месяц). Динамика потерь калия, отражающая, в большей степени, атрофию мышечной ткани, более лабильна, однако, их величина (-10.3±2.3 г в месяц) отражает интенсивность обмена этого иона и может иметь наиболее неблагоприятный клинический прогноз.

4. Регуляция транспорта кальция в почках осуществляется в условиях длительной антиортостатической гипокинезии на измененном гормональном фоне, однако, при пробе с кальциевой нагрузкой сохраняется адекватная реакция как почек, так и эндокринных желез, направленная на предотвращение гиперкальциемии. Снижение реабсорбции кальция в почечных канальцах является одной из составляющих развития его отрицательного баланса.

5. Системные изменения состояния костной ткани в условиях 120-суточной гипокинезии, по данным исследования биоптатов, связаны с уменьшением образования губчатой кости, снижением скорости ее минерализации и абсолютным или относительным увеличением резорбции костной ткани. Следствием этих процессов является структурная перестройка, уменьшение на 11.2±2.2% содержания в губчатой костной ткани минеральных веществ, в том числе кальция -на 15.5±0.9%, и значительное (более чем в 2 раза) падение ее прочностных характеристик.

6. Фармакологическая коррекция метаболизма кальция в модельных экспериментах на животных с помощью бисфосфонатов (ОЭДФ и AMOK) уменьшает выраженность изменений уровня кальция в крови, физико-химических свойств и прочностных характеристик костной ткани. Бисфосфонаты также оказывают влияние на гистоморфометрические параметры костей крыс в этих условиях, однако, увеличение объема губчатой костной ткани сопровождается изменениями ее структуры и качества.

7. Использование в условиях 120-суточной антиортостатической гипокинезии ксидифона - препарата из группы бисфосфонатов, ингибируюших резорбцию костной ткани, уменьшает величину отрицательного баланса кальция (в 2-3 раза), снижение минеральной насыщенности, а также оказывает профилактический эффект на содержание в крови кальция, кальцийтропных гормонов и на показатели

кальцийуретической функции почек при нагрузочной пробе.

8. Применение физических тренировок (ФТ) в условиях антиортостатической % гипокинезии полностью не предотвращает развития сдвигов обмена кальция, однако, снижает их выраженность, степень этого снижения зависит от объема, интенсивности и характера используемых физических упражнений. *

9. Интенсивные физические тренировки в условиях постельного режима оказывают положительное влияние на баланс калия, фосфора и магния. При сочетании ФТ и дополнительного введения калия возможна не только стабилизация его баланса, но и частичное восполнение потерь этого иона.

Ш.Комплексное использование физических тренировок, ксидифона и коррекция поступления минеральных веществ с рационом питания, уменьшают потери кальция за 370-суточный период постельного режима (-2.38±0.4 г в месяц) и >

предотвратило значительное снижение прочностных свойств образцов костной ткани (-9.7±3.1% от уровня фона), оказало положительный эффект на их элементный состав и физико-химические свойства, при этом практически нормализовались сдвиги гормональной регуляции обмена кальция и кальцийуретической функции почек.

, СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

1. Особенности водно-солевого обмена и функционального состояния почек у членов экипажа первой экспедиции "Салют-4". Косм.биол. и авиакосм.мед., 1977, т. 11, № 5, с.41-47 (совм. с А.И.Григорьевым, Г.И.Козыревской, Б.Р.Дороховой, В.И.Лебедевым).

2. Функциональное состояние почек здорового человека при пробе с кальциевой нагрузкой. Актуальн.проблемы косм.биол. и мед., М., 1977, т.2, с.97-98 (совм.с

A.И.Григорьевым).

3. Реакция почек здорового человека на введение лактата кальция. Физиология человека, 1978, т.4, № 5, с.894-897 (совм. с А.И.Григорьевым).

4. Роль почек в регуляции обмена кальция при воздействии факторов космического полета и в наземных модельных экспериментах. Автореф.дисс.на соиск.уч.степени какд.мед.наук, М., 1978, с.28.

5. Методические рекомендации по использованию водной и водно-солевой нагрузочных проб при оценке функционального состояния почек человека. М., 1979, с.31 (совм. с А.И. Григорьевым, Г.С.Арзамазовым, Г.И.Козыревской, Ю.В.Наточиным и др.).

6. Проба с кальциевой нагрузкой в диагностике изменений метаболизма кальция и кальцийуретической функции почек человека при длительном постельном режиме. В кн.: Клиническая патофизиол.почек и водно-солевого обмена, М., 1979, с.205-207 (совм. с Ю.Н.Ходкевичем).

7. Влияние длительного пребывания человека в условиях постельного режима на обмен кальция при различных уровнях двигательной активности. В кн.: Актуальн.проблемы косм.биологии и мед., М., 1980, с.53-54, 59-60 (совм. с Б.Р.Дороховой, Ю.Н.Ходкевичем).

8. Регуляция обмена кальция в условиях длительной антиортостатической гипокинезии. Физиология чел., 1981, т.7, № 4, с.705-709 (совм. с А.И.Григорьевым, Б.Р.Дороховой, Л.А.Рустамяном).

9. Ионорегулирующая функция почек человека при длительных космических полетах и в модельных исследованиях. Космич.биол. и авиакосм.мед., 1982, т.6, № 1, с.29-33 (совм. с А.И.Григорьевым, Б.Р.Дороховой, Г.С.Арзамазовым).

10. Mineral metabolism and its hormonal regulation during 120-day head-down tilting. Abstracts of papers XXXIY congress of the International astronauticue Federation, Budapest, Hungary, 10-15 oct., 1983, p.20 (ссзм. с Л.Г.Пожарской, М.С.Белаковским).

11. Гормональная регуляция водно-солевого обмена при воздействии реальных и моделированных факторов космического полета на человека. Космич.биол. и мед., ИМБП МЗ СССР, М., 1983, № 7-8, с.3-82 (совм. с А.И.Григорьевым,

B.Ю.Семеновым).

12. Роль почек в гормональной регуляции обмена кальция у крыс при гипокинезии. Клинич.патофиз.почек и водно-солевого обмена, Иркутск, 1983, с.116-117 (совм. с И.Н.Сергеевым, М.С.Белаковским, Н.В.Блажеевичем и др.).

13. Bone examenaicon by noninvasive techniques in 120-day head down titl tes. In Proceeding of 2'nd International Conference on Space Physiology, Toulouse, France, 2023 nov., 1985 (CESA-SP-237), p.99-103 (and A.I.Grigoriev, V.S.Oganov, A.S.Rakhmanov).

14. Metabolic changes during prolonged antiortostatis hypokinesia. In Proceeding of 2'nd International Conference on Space Physiology, Toulouse, France, 20-23 nov., 1985

(CESA-SP-237), p. 167-172 (and I.A.Popova, A.S.Ushacov).

15. Способ диагностики гиперпаратиреоза у больных остеопорозом и мочекаменной « болезнью. Авторское свид. № 1347017 с приорит.от 19.04.85 (совм.с Ю.Е.Вельтищевым, Э.А.Юрьевой, О.Г.Архиповой и др.).

16. Водно-солевой обмен и функциональное состояние почек у космонавтов после 185-суточного полета. Космич.биол., 1985, т.19, № 3, с.21-27 (совм.с А.И.Григорьевым, Б.Р.Дороховой, В.Ю.Семеновым и др.).

17. Действие дифосфонатов на костную ткань крыс при гипокинезии. Космич.биол., 1986, т.20, № 1, с.45-49 (совм. с В.Н.Швецом, А.С.Панковой, О.Е.Кабицкой и др.).

18. Биоэлектрическая активность сердца и электролиты крови у практически здоровых лиц в условиях 120-суточной антиортостатической гипокинезии. Космич.биол., 1986, т.20, № 6, с.24-27 (совм. с Н.П.Артамоновой, Т.С.Захаровой, Г.С.Арзамазовым и др.).

19. Результаты медицинских исследований, выполненных на орбитальном научно-исследовательском комплексе "Салют-6"-"Союз". М., Наука, 1986, с.398, гл.II, Водно-солевой обмен и функции почек (совм. с А.И.Григорьевым, Б.Р.Дороховой,

B.Ю.Семеновым).

20. Влияние дифосфонатов на минеральный обмен и состояние костной ткани крыс при длительной гипокинезии. Космич.биол., тез.докл.УШ Всесоюзной конф., М., Наука, 1986, с.339 (совм. с А.И.Григорьевым, О.И.Орловым, В.Н.Швецом).

21. Водно-солевой обмен и функция почек. В кн.: Результаты медицинских исследований, выполненных на орбитальном научно-исследовательском комплексе "САЛЮТ-6"-"СОЮЗ", М., Наука, 1986, с.328-334 (совм. с А.И.Григорьевым, Б.Р.Дороховой, В.Ю.Семеновым).

22. Etude histologique quantitative de la mass et des activités cellulaires osseuses après un ducubitus de 120 jours. Ann.Biol.Clin., 1987, 45, 145-156 (and L.Vico, D.Shappard, K.Alexander).

23. Effect of 120-day period of bedrest on bone mass and bone cell activities in man attemps et countermeasure. Bone and Mineral, 1987, 2, p.383-394 ( and L.Vico, D.Shappard, A.Rakhmanov et al.).

24. Применение дифосфонатов для коррекции нарушений обмена кальция и минерального состава костной ткани при 60-суточной гипокинезии у крыс. Патол. физиол. и эксперим.терапия, 1987, № 2, с.75-78 (совм. с В.Е.Зайчиком,

C.М.Ивановой, О.И.Орловым).

25. Влияние дифосфонатов на развитие остеопороза у крыс при гипокинезии. Космич.биол., 1987, т.21, № 1, с.47-51 (совм. с А.С.Капланским,Г.Н.Дурновой, З.Ф.Захаровой).

26. Исследование состояния костной ткани неинвазивными методами в условиях длительной гипокинезии. Космич.биол., 1988, т.22, № 1, с.30-33 (совм. с В.С.Огановым, А.С.Рахмановым).

27. Особенности обмена веществ при 120-суточной антиортостатической гипокинезии. Космич.биол., 1988, т.22, № 2, с.40-45 (совм.с И.А.Поповой, Г.С.Арзамазовым).

28. Способ профилактики неблагоприятного влияния невесомости на организм человека. Авторское свид. с приорит.от 18.10.88 (совм. с

A.И.Григорьевым, И.Б.Козловской, В.И.Степанцовым и др.).

29. Способ профилактики гемодинамических нарушений у человека при завершении космического полета и в первые часы после приземления. Авторское свид. № 298669 с приорит.от 15.01.88 г. (совм. с А.И.Григорьевым, Ю.В.Сухановым,

B.И.Лобачиком).

30. Содержание в крови гормонов, регулирующих каль^аих-^софорнь!1! со.мен с условиях 120-суточной гипокинезии. Космич.биол.и авиакосм.мед., 1989, т.23, № 2, с.26-28 (совм. с Л.Г.Пожарской).

31. 370-суточная антиортостатическая гипокинезия (задачи и общая структура исследований). Космич.биол.и авиакосм.мед., 1989, т.23, № 5, с.47-50 (совм. с

A.И.Григорьевым).

32. Effects of a bisphosphonate (1-hydroxyetylidene-l, 1-bisphosphonic acid) on osteoclasts number during prolonged bedrest in healthy humans. iMetabolism, 1989, v.38, № 9, pp. 822-825 (and Chappard, C.Alexandre, L.Vico).

33. Calcium homeostasis in prolonged hypokinesia. The Physiologist, v.32, № 1, SuppL 1939, S.37-S.40 (and O.I.Orlov, AT.Grigoriev'i

34. Microgravity-induced changes in human bone strength. The Physiologist, v.32, № 1, Suppl., 1989, S.41-S.44 (and G.P.Stupakov, V.S.Kazeikin).

35. Влияние модельной невесомости на обмен кальция и состояние костной ткани экспериментальных животных. Косм.биол.и авиакосм.мед., 1990, т.24, № 2, с.31-34 (совм. с О.И.Орловым, М.С.Белаковским, В.С.Казейкиным, В.Е.Зайчиком и др.).

36. Перспективы использования бисфосфонатов при костной патологии. В сб. ЦИТО МЗ СССР: Теоретические вопросы травматологии и ортопедии, М., 1990, с. 144-164.

37. Cell effects of bisphosphonates and their use for mineral metabolism correction during musculoskeletal unloading. Calcified tissue 1991 Suppl. to v.48, A-90, № 257, Abstr. of the XXII^European symposium of Calcified tissue, Austria, Vien, 1991 (совм. с О.И.Орловым, А.И.Григорьевым, Л.Б.Буравковой).

38. Effect of Exercise and Bisphosphonate on Mineral Balance and Bone Density During 360 Day Antiorthostatic Hypokinesia. Journal of bone and Mineral Research, 1992, vol.7, suppl.2, pp.S449-S455 (and A.I.Grigoriev, V.S.Oganov, A.S.Rakhmanov, L.B.Buravkova).

39. Определение содержания кальция в позвоночнике человека in vivo методом активации нейтронов. Авиакосм.и эколог.мед., 1993, т.27, № 1, с.67-73 (совм. с

B.Е.Зайчиком, А.П.Дубровиным, А.М.Корело).

40.Water and electrolyte studies during long-term missions onboard the space stations SALYUT and MIR. J. Clinical Investigator, 1994, v.72, № 3, p. 169-189 (and A.I.Grigoriev, D.V.Vorobiev).

41. Изменения обмена кальция и его регуляция у человека во время длительного космического полета. Физиология человека, 1998, т.24, № 2, с. 102-107 (совм. с И.М.Лариной, А.И.Григорьевым).

42. Особенности обмена кальция в невесомости. Российский физиолог.журнал им.И.М.Сеченова, 1999, 85, № 6, стр.835-846 (совм. с А.И.Григорьевым, И. М.Лариной).