Автореферат и диссертация по медицине (14.00.32) на тему:Белковый состав плазмы крови человека и животных при космических полетах и моделировании воздействия невесомости



МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ИНСТИТУТ МЕДИКО-БИОЛОГПЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ

Па правах рукописи

ЛАРИНА Ольга Николаевна

БЕЛКОВЫЙ СОСТАВ ПЛАЗМЫ КРОВИ ЧЕЛОВЕКА II ЖИВОТНЫХ ПРИ КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТАХ II МОДЕЛИРОВАНИИ ВОЗДЕЙСТВИЯ НЕВЕСОМОСТИ

14.00.32 Авиационная, космическая и морская меднципа

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

ч / Москва 1992

О К /

Работа выполнена в Институте медико-биологических проблем Министерства здравоохранешш Российской Федерации.

Научный руководитель: кандидат биологических наук И. А. ПОПОВА

Научный консультант:

доктор медицинских наук, профессор В. В. ЛНТИПОВ

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор А. С. УШАКОВ

доктор биологических наук, профессор В. М. ДЕВИЧЕНСКИЙ

Ведущая организация: В/ч 64688.

Защита состоится «............»..............................1992 года в ............часов на заседании Специализированного совета К 074.31.01 по присуждению ученой степеин кандидата наук в Институте медико-биологических проблем (123007, г. Москва, Хорошевское шоссе, 76а).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института.

Автореферат разослан «............»........................1992 года.

Ученый секретарь Специализированного совета,

кандидат биологических наук И. П. ПОНОМАРЕВА

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Белки глазмы крови участвуют в транспор-i

■те

веществ, регуляции коллоидно-осмотического давления жидкост-сред, кислотно-щелочного равновесия , в процессах свертываний крови и фибринолиза, иммунных реакциях, восстановлении гоме-остаза при различных неблагоприятных воздействиях, и т. д. Анализ белкового состава плазмы используется в диагностических и прогностических целях [Putnam, 1960; Blomback, 1979; Peeters, 1979].

В литературе приводятся данные исследований состава белков плазмы кровй человека при космических полетах продолжительностью до 84 суток [Федорова, 1964; Fischer, 1972; Klmzey, 1976; Leach, 1977, 1984; Гусева, 1980; Krauhs, 1987]. Данные, полученные в этих исследованиях, весьма неоднозначны. Противоречивость результатов объясняется тем, что различались условия полетов и сроки взятия крови, при анализе концентрационных показателей не учитывались изменения объема жидкости во внутрисосудистом пространстве, в некоторых случаях исследования имели фрагментарный характер.

Содержание плазматических белков при космических полетах определяли главным образом с помощью электрофореза в ацетатцел-лшозе и иммунохимических методов. Данные методы позволяют исследовать содержание ограниченного числа белков, в то время как при экстремальных воздействиях можно ожидать появления в циркуляции несвойственных плазме белков, либо плазматических белков , имеющих модифицированную структуру . Это обстоятельство предполагает использование для анализа белкового состава плазмы крови человека и животных при космических полетах скрининговых методов. Вместе с тем применение традиционных методов анализа белко-

вого состава плазмы позволяет сохранять преемственность с прежними исследованиями при увеличивающейся продолжительности пилотируемых космических экспедиций.

. Наземное моделирование воздействия невесомости при помощи антиортостатической гипокинезии (АНОГ) применяется для исследования механизмов физиологических и биохимических изменений, наблюдаемых при космических полетах, а также для отработки мер профилактики неСлагоприятных эффектов невесомости. Ранее белковый состав плазмы изучали при АНОГ продолжительностью до 120 суток. С увеличением длительности космических полетов до одного года возникает необходимость проведения исследований аналогичной продолжительности при моделировании воздействия невесомости, а также в период последействия.

В качестве одного из основных профилактических средств при ограничении двигательной активности используются физические тренировки. Малоизученным аспектом данной проблемы является влияние физических тренировок на белковый состав плазмы.

Белкам плазмы крови принадлежит значительная роль в поддержании гомеостаза как в нормальных условиях, так и при экстремальных воздействиях. С увеличением продолжительности космических полетов на первый план выходит задача стабилизации состояния здоровья космонавтов в условиях невесомости [Гаченко, 1990]. Полученные при космических полетах результаты исследований белкового состава плазмы могут быть использованы для усовершенствования методов медицинского контроля и' разработки мероприятий, направленных на повышение резистентности организма человека к воздействию неблагоприятных факторов, связанных с космическим полетом.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью работы было исследование

белкового состава плазмы крови человека и животных при космических полетах, включая полеты до одного года, при моделировании воздействия невесомости, и выяснение физиологической роли полученных эффектов.

Решались следующие задачи:

1. Изучение белкового состава плазмы крови человека после космических полетов продолжительностью от 8 до 366 суток. Сравнение .результатов, полученных при кратковременных и длительных полетах.

2. Исследование содержания белковых фракций в плазме крови человека при 370-суточной АНОГ. Оценка физиологического значения наблюдаемых эффектов.

3. Исследование белкового состава плазмы крови животных после космических полетов и в наземных модельных экспериментах.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЕ Впервые получены данные, характери-

зующие белковый состав плазмы крови человека при космических полетах продолжительностью до 366 суток, во время АНОГ продолжительностью 370 суток и годового периода восстановления после АНОГ.

В исследованиях белкового состава плазмы при космических полетах впервые применен метод двумерного электрофореза и с его-помбщыо установлено появление (или увеличение содержания) изо-форм альфа-1-ингибитора протеолиза (альфа-1-Р1), имеющих более низкие Бначения изоэлектрической точки по сравнению с нормальными иэоформами,' и многократное увеличение содержания минорных белков 31-35 кЬа р1 Б-Б.7 и 31-35 кЭа р1 5.8 -6.2 в ранние сроки периода реадаптации после полетов.

При длительной АНОГ отмечено влияние физических тренировок и фармакологических средств на динамику.альфа-глобулиновых фракций белков плазмы.

Выявлены признаки острофаэной реакции на уровне белков плазмы в ранние сроки восстановления после длительной АНОГ.

Показана применимость сопоставительного анализа показателей концентрации и процентного содержания белковых фракций плазмы для косвенной оценки динамики объема плазмы крови при острых гравитационных воздействиях.

НАУЧНАЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Физиологический стресс

при гравитационных воздействиях способствует увеличению синтеза белков острой фазы. Действие белков острой фазы направлено на восстановление состояния гомеостаза. В частности, ингибиторы протеолиза инактивируют и удаляют из крови протеолитические ферменты, количество которых в плазме в состоянии стресса увеличивается. В начальный период стресс-реакции возрастание уровня протеолитических ферментов еще не компенсировано увеличением синтеза ингибиторов протеолиза, в связи с чем повышается вероятность таких неблагоприятных явлений, как повреждение структурных белков, неконтролируемая активация ферментов, увеличение уровня свободнорадикальных соединений. Наблюдаемое после кратковременных пслетов снижение содержания в плазме альфа-1-Глобулинов , в состав которых входит альфа-1-Р1, появление в циркуляции аномальных изоформ этого белка в ранние сроки после космических полетов, предполагают целесообразность дальнейших исследований обмена ингибиторов протеолиза при действии факторов космического полета. Снижение плазматического уровня ингибиторов . протеолиза■ следует отнести к неблагоприятным диагностическим и прогности-

ческим признакам при экстремальных воздействиях.

Скрининговый анализ белкового состава плазмы может Сыть использован в качестве одного из средств индивидуального контроля переносимости космонавтами экстремальных воздействий во время предполетной подготовки и на различных этапах космического полета. Анализ белкового состава плазмы крови методом двумерного электрофореза включен в программу клинико-физиологического обследования космонавтов.'

Скорость, с которой достигается адекватная воздействию интенсивность синтеза белков острой фазы, во многом определяет резистентность организма. В связи с этим большое значение имеет состояние белоксинтезирующего аппарата печени, являющейся поставщиком основной массы плазматических белков. В условиях длительного 'Ограничения двигательной активности функционирование печени нарушается, однако правильный подбор физических упражнений и фармакологических средств, по-видимому, способен оказывать нормализующее действие на синтез альфа-глобулиповых белков плазмы.

ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ.

1. Характер изменений белкового состава плазмы крови человека после космических полетов различной продолжительности и после длительной АНОГ свидетельствует о наличии реакции белков острой фазы, связанной с реадаптационным стрессом.

2. В результате, снижения функциональной активности печени при длительном пребывании в условиях АНОГ происходит сокращение плазматического пула альфа-2-глобулинов, которое нивелирует реакцию белков острой фазы в ранние сроки восстановительного периода.

3. Изменения белкового состава плазмы, наблюдаемые у животных .после двухнедельного космического полета, развивались под действием стрессорных стимулов в послеполетном периоде.

АПРОБАЦИЯ ДИССЕРТАЦИИ И ПУБЛИКАЦИИ. Работа обсуждалась и получила положительную оценку на межотдельческой научной конференции ИМБП МЗ РФ 23 апреля 1992 г. Материалы диссертации доложены на XIX Всесоюзной конференции по космической биологии и медицине (Калуга, 1990) и XII Международном симпозиуме по гравитационной физиологии (Ленинград, 1990). По результатам исследований опубликовано 12 научных работ.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация изложена на 109 страницах машинописи и состоит из введения, трех глав: "Обзор литературы", "Условии проведения исследований, материалы и методы", "Результаты и обсуждение", выводов и заключения. Работа иллюстрирована 27 рисунками и 7 таблицами. • Список использованной литературы включает 251 источник, из них 76 - на русском языке.

УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.

Общая структура исследований представлена в Табл. 1.

У космонавтов взятие венозной крови производилось утром натощак до полета и в послеполетном периоде: при длительных полетах на следующие (+1) сутки "и +7 сутки 'после приземления, при кратковременных полетах - на +1 сутки..

Исследования при 370-суточной АНОГ проводились с участием испытателей в возрасте 27-42 лет, находившихся на постельном режиме в антиортостатическом положении с углом наклона 5*. Испытатели группы А (4 человека) в течение АНОГ выполняли.физические

• Таблица 1

ОБЩАЯ СТРУКТУРА 'ИССЛЕДОВАНИЯ

Вид исследований Длительность воздействия (сутки) - Исследования фракционного состава белков плазмы крови Скрининговые исследования белкового состава плазмы

Число обследованных лиц ! Количест-! во обсле-! дований 1 Число животных _ Число об-! следован-' ных лиц 1 1 Количеств Число живо обсле-1 вотных дований !. 1 1

1. Космические полеты 8-10 8 1 ! 2 • 1

125, 152, 160 14 3 4 ! 3 1.

166, 170, 179 1 1 1

241, 326. 366 1 « I 1 1

о АЮГ 370 9 1 13 1 I 1

3. Эксперимент с крысами 12.7 2 26 1 1 1 15

на биоспутнике "Кос- • • 1

мос- 1887" 1 15 1 ! 9

4. Рксперимент с крысами 14 1 » I

на биоспутнике "Кос- 1 1

мос-2044" < \ 1 1

5. Вывешивание крыс 14 1 » ! 5 • 1 I 1 3 1

тренировки и принимали фармакологические средства коррекции состояния костной ткани, пищеварительной системы, липидного обмена. В группе Б (5 человек) физические тренировки применялись со 121 суток воздействия, средства фармакологической коррекции применялись по показаниям со 150 суток,- Методики тренировок в группах А и Б различались. Взятие крови производилось из вены утром натощак в фоновом периоде, на 50, 110, 170, 230, 290, 350 сутки гипокинезии и +1, +7, +30, +60, +240, +360 сутки периода восстановления.

Исследования с животными проводились на крысах линии Вистар колонии СПФ при полетах биоспутников "Космос-1887", "Космос- 2044" и вывешивании. В эксперименте на биоспутнике "Космос- 2044" кровь бралась при забое животных через 5-10 часов после приземления; в эксперименте на биоспутнике "Космос-1887" в связи с его нештатной посадкой взятие крови производилось через 2 суток после окончания полета. В этот период времени животные в течение нескольких часов находились при пониженной температуре, отсутствии освещения, подачи пищи и воды.

Вывешивание крыс в антиортостатическом положении за хвост (-30°) выполнялось в соответствии с методикой, предложенной Могеу ( 1979). Забой животных и взятие крови производились по схеме, разработанной для экспериментов на биоспутниках.

3 исследованиях с участием человека в качестве антикоагулянта использовали динатриевую соль ЭДТА. В экспериментах с животными применялась гепаринизированная плазма крови..

Содержание белковых фракций плазмы (в процентах общего белка) определяли методом электрофореза в ацетат целлюлозе [Kohn, 1957) с использованием электрофоретической системы фирмы Gelrran (США).

При разделении плазматических белков методом двумерного электрофореза- в полиакриламидном геле «а первой стадии применялось изоэлектрическое фокусирование [Anderson, 1977]. Разделение во втором направлении осуществлялось при помощи диск-электрофореза CLaemmly, 1970]. После фиксации белки на гелевых пластинах окрашивали азотнокислым серебром по модифицированной методике [ Sammons, 1981].

Концентрацию общего белка биуретовым методом и концентрацию альбумина реакцией с бромкрезоловым зеленым определяли на автоматическом анализаторе Technicon RA-1000 (Австрия) коммерческими наборами фирмы BoehrInger Mannheim (Австрия).

Значения концентраций белковых фракций вычислялись путем умножения величин процентного содержания белковых фракций на концентрацию общего белка, значения масс-циркуляторных показателей - при помощи умножения концентраций белковых фракций на объем циркулирующей плазмы.

Цифровые данные обрабатывали методами вариационной статистики с использованием параметрического t-критерия Стьюдента. При статистическом анализе результатов определения качественных показателей применяли критерий точной вероятности ампера СРуннон, 19833.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.

1. Влияние космических полетов различной продолжительности на белковый состав плазмы крови человека.

После кратковременных полетов у космонавтов отмечались разнонаправленные измеиения концентрации общего белка. Как правило,

эти изменения сопровождались параллельными сдвигами концентраций белковых фракций. Поскольку острые гравитационные воздействия способствуют перераспределению жидкости между внутрисосудистым и внесосудистым компартментами, на показатели концентраций общего белка и белковых фракций могли оказать влияние' изменения объема д плазмы крови. Содержание белковых фракций, выраженное в процентах общего белка, не зависит от объема внутрисосудистой жидкости. После кратковременных полетов процентное содержание альбумина было достоверно снижено по сравнению с фоном (Рис. 1), содержание ,альфа-2-глобулинов - повышено, наблюдалась тенденция к снижению уровня альфа-1-глобулинов и повышению бета- и гамма-глобулинов.

Содержание альбумина в плазме крови весьма высоко (более 50 X общего белка), поэтому снижение его.уровня могло послужить причиной увеличения процентного содержания остальных фракций. Чтобы исключить влияние подобных изменений на динамику глобули-новых Фракций, их содержание было представлено в процентах общих глобулинов (Рис. 2). Анализ полученных с. помощью такого преобразования данных показал, что состав глобулиновых фракций плазмы после полетов отличался достоверно сниженным по сравнению с фоном содержанием альфа-1-глобулинов, несколько увеличенным содержанием альфа-2-глобулинов, содержание бета- и гамма-глобулинов не изменялось.

После длительных полетов отмечалось снижение концентрации общего белка (Рис. 3), обусловленное, по-видимому, увеличением объема жидкой фазы крови, обычно наблюдаемом после возвращения из длительных полетов. В ряде случаев значения концентраций белковых фракций также снижались. Поскольку процентное содержание альбумина после длительных полетов не отличалось от фона.

25 г

15

¥

гН

й

£1

гЬ

Альбумин

(-3)

ольфа-1 о/1ьфа-2 бета

Глобулинн

ЕШЗ Фон __I +1 сутки "-р<0.05

Рис. 1. Содержание белкооых фракция плазмы кропи

при кратковременных полетах (% общего белка)

гЬ

За г-Т

-ъ

алыра— 1

альфа—2

бота

гс мл* 9,

ГГ71 тон СП +1 су™ -

Рис. 2. Содяр^аниа глобу/'.иногзьх фракций белкрц пдсэ^'ы кроои при краткооремвнных полэтах (% общих С№\~!У

о

ЕШЬон СП +1 сутки И +7 сутки —:~1Р<0.05 Рис. 3. Концентроция общего белка и белковых фракция в плазме крови при длительных полетах (г/л)

ЕПШ 9он СИ]+1 сутки ШЗ +7 сутки -^ р<0.05

Рис. 4. Содержание глобулиновьх фракций белков плазмы крови при длительных полетах (% обших глобулинов)

изменения содержания глобулиновых фракций в процентах общего белка и в процентах общих глобулинов имели одинаковую направленность (Рис.4). На +1 сутки после длительных полетов процентное содержание глобулиновых фракций не отличалось от предполетных величин, на +7 сутки увеличивалось содержание альфа -1- и альфа-2 -глобулинов и снижалось содержание гамма-глобулинов, уровень бета-глобулинов не изменялся.

Увеличение содержания альфа-глобулинов указывает на повышение синтеза белков острой фазы. Интенсификация синтеза белков острой фазы является одной из составляющих острофазной реакции, которая может быть вызвана различными воздействиями, индуцирующими воспалительную реакцию ( бактериальная инфекция, травма, ожог, инфаркт тканей и др.), а также сильное напряжение СКо^ 1984; КизЬпег, 1988). В ранние сроки после воздействия достаточно часто происходит кратковременное снижение уровня входящих в состав белков острой фазы ингибиторов протеолиза. Это обусловлено тем, что при острофазной реакции элиминирование ингибиторов протеолиза в результате увеличения протеолитичеекой активности в крови возрастает, но в ранние сроки еще не компенсировано интенсификацией синтеза ингибиторов протеолиза. Возможно, что именно этими процессами объясняется наблюдаемое нами на +1 сутки после кратковременных полетов снижение уровня фракции альфа-1-глобулинов, одним из основных компонентов которых является альфа-1-Р1.

При исследовании концентрации основного компонента гамма-глобулинов - иммуноглобулинов в после полетов различной продолжительности были отмечены эпизодические случаи ее увеличения (Гусева, 1980; Константинова, 1988]. Имеются сообщения также о существенном снижении содержания иммуноглобулинов в после

175-суточного полета [Егоров, 1980] и снижении гамма-глобулинов после 6-суточного полета по программе "ЭПАС" [Туровский, 1976]. Наблюдаемое нами снижение гамма-глобулинов могло быть обусловлено иммуноглобулинами в, а также другими белками этой электрофо-ретической Фракции.

При кратковременных полетах изменения фракционного состава отмечались уже на +1 сутки, и поэтому они могли возникнуть как во время космического полета, так и после приземления. Так как на +1 сутки после длительных полетов достоверных изменений фракционного состава плазмы отмечено не было, наблюдаемое на +7 сутки увеличение уровня альфа-глобулинов и снижение гамма-глобулинов появилось в послеполетный период и било связано с возвращением к условиям земной гравитации.

Это предположение подтверждается результатами, полученными ранее нами в наемных эспериментах с предельно переносимыми перегрузками и моделированием космической формы болезни движения.

В состоянии стресса может изменяться соотношение содержания изоформ белков острой фазы. Известно, например, что при остро. фазной реакции в большем количестве начинают синтезироваться изоформы альфа-1-кислого гликопротеина, содержащие сложные гл'и-каны , при остром воспалении увеличивалось содержание изоформ альфа-1-Р1, имевших в своем составе трехнитчатыэ углеводные цепи. Изменения в строении углеводных цепей гликопротеинов оказывают влияние на их функциональные свойства [Уау^Ьал, 1982; АгкЗиз, 1988]. Подобные явления можно ожидать и при воздействии экстремальных условий, связанных с космическим полетом.

При анализе белкового состава плазмы крови космонавтов методом двумерного электрофореза в Фоновом периоде и на +7 сутки после полета была получена стандартная картина разделения плаз-

матических белков, однако на +1 сутки было установлено« появление (или увеличение содержания) изоформ альфа-1-Р1, имеющих более низкие по сравнению с нормальными изотермами значения изоэлект-рической точки (обозначены цифрой 1 на Рис. 5). В этот ж срок было обнаружено многократное увеличение содержания минорных белков 31-35 КЭа р1 5-Б. 7 и 31-35 кЮа р1 Б. 8-6. 2 (обозначены на Рис. 5 цифрами 2 и 3 соответственно). Нормализация ■ белкового спектра плазмы к +7 суткам свидетельствует о малом периоде полужизни этих белков в циркуляции. По всей вероятности, наблюдаемые изменения в белковом спектре плазмы возникли после окончания космического полета.

Отмеченное на +1 сутки повышение уровня белков с молекулярной массой 31-35 кБа, присутствовавших до полета и на +7 сутки

ч

4к

Рис. 5. Картина разделения белков плазм/ крови на +1 сутки после длительных полетов при двумерном электрофорезе.

в следовых количествах, может быть обусловлено избирательной активацией биосинтеза. При этом не исключено, что указанные белки являются продуктами гидролиза более крупных молекул. Данные полипептиды могут также находиться в цитоплазме, или быть связаны с мембранами, и увеличение плазматического уровня этих белков могло быть вызвано повышением проницаемости цигоплазмагических мембран, либо снижением эффективности связывания с мембранами. У одного из космонавтов на + 1 сутки после 366-суточного полета в плазме были обнаружены аномальные белки 26, 30, 32, 35 и 43 кОа. Достаточно низкие значения молекулярной массы этих белков позволяют предположить, что их появление в кровотоке обусловлено повышением проницаемости клеточных мембран.

Таким образом, после космических полетов человека были установлены изменения белкового состава плазмы крови, которые соответствовали стресс-реакции, связанной с гравитационными воздействиями при космических полетах. )!арактер изменений- зависел от продолжительности пребывания в невесомости. Различие'результатов, полученных при кратковременных и длительных полетах, по всей видимости, объясняется тем, что на фракционный состав белков плазмы, наблюдаемый через сутки после окончания кратковременных полетов, могли повлиять изменения, возникшие в острый период адаптации к условиям невесомости. При длительном пребывании в условиях невесомости в результате адаптивных перестроек функциональных систем организма достигается весьма устойчивое физиологическое состояние, и повышение уровня альфа^-глобулинов, осеченное после длительных полетов, было обусловлено гравитационным стрессом.

2. Белковый состав плазмы крови при 370-суточной АНОГ.

Концентрация общего белка и альбумина несколько увеличивалась в завершающие сроки эксперимента (Рис. G). Процентное содержание альбумина в основном не отличалось от фона.

В разделе 1 было показано, что концентрации белковых Фракций не могут служить информативными показателями в условиях резких изменений объема плазмы крови при острых гравитационных воздействиях. При хроническом воздействии АНОГ резкие изменении объема плазмы отсутствуют, поэтому динамика концентрационных показателей адекватно отражает изменения содержания белковых Фракций.

Содержание альфа-1-глобулинов в группе А в первом полугодии АНОГ поддерживалось на уровне, близком к фоновым значениям, и затем существенно снижалась. В группе Б в течение всего периода ограничения двигательной активности содержание альфа-1-глобулинов превышало исходный уровень (Рис. 7). • ' -

Под влиянием АНОГ как в группе А, так и в группе Б происходило снижение содержания альфа-2-глобулинов (Рис. 8), при этом динамика данного показателя в каждой группе имела свои особенности: в группе А в первой половине эксперимента отмечались фазные изменения и в завершающие сроки АНОГ - достоверное снижение альфа-2-глобулинов. В группе Б достоверное, прогрессировавшее во времени уменьшение содержания альфа-2-глобулинов наблюдалось до 170 суток воздействия, после чего уровень белков данной Фракции стабилизировался и затем несколько возрос. Во время гипокинезии снижалось значение массы циркулирующих альфа-Я-глобулинов у испытателей обеих групп (Рис. 9). Тенденция к снижению содержания альфа-2-глобулинов была отмечена ранее в исследованиях при 120-

50 tIO 170 230 290 350+ 1+7+ 30+ 60 +240 +360 Группа А Группа ü -}p<0.05

Рис.6. Концентрация общего белка (Y1) и альбумина (Y2) о плазме крови при 370—суточной АН0Г

50 110 170 230 290 350 + 1 +7>30 + 60 +240 +3G0 Группа А Группа Б -1 р < 0.05

Рис.7. Концентрация альфа-1-глобулинов плазмы

при 370-суточной АНОГ (группа А - Y1, группа Б - Y2)

Al-Г »

.Я А m

■ \ >л ра

А \ р-

ч / \ '~а'"

■ t it 51 i U

Фон АНОГ Период восстановления

50 110 170 230 290 350+1+7+30+60 +240 +360 Группа А -О"'Группа Б -|р<0.05

Рис. 8. Концентрация альфа-2-глйбулино9 в плазме крови при 370-суточной АНОГ

50 110 170 230 290 350 • +240 +360

-А-Группа А -«-Групп* 6 "1 Р < 0.05 Сутки Рис. 9. Масса циркулирующих альфа-2-глобулинов при 370-суточноП АНОГ

суточной АНОГ [Попова, 1988].

В клинических исследованиях снижение содержания альфа-глобулинов встречается при заболеваниях, затрагивающих паренхиму печени [Sandor, 1966; Allison, 1974], и некоторых формах гипотиреоза [Sandor, 1966]. При помощи ультразвукового исследования во время гипокинезии было установлено избыточное кровенаполнение печени. Застойные явления в сосудах печени создают условия для возникновения гипоксии, которая, в свою очередь, оказывает неблагоприятное влияние на функционирование гепатоцитов (Атьков, 1989). Об изменении функционирования клеток печени свидетельствует изменение спектра желчных кислот [Жизневская,1985], а также увеличение сывороточной активности некоторых трапсаминаз [Попова, 1989]. Установленное во время 370-суточной АНОГ снижение уровня в крови тироксина и трииодтиронина предполагает угнетение биосинтетических процессов в организме, и, в частности, в печени [Кабицкий, 1990].

Концентрация бета-глобулинов в обеих группах превышала исходный уровень на 60 сутки и с 230 суток АНОГ до завершения гипокинезии. Увеличение уровня бета-глобулинов свойственно гипокинезии человека и животных [Тявокин, 1972; Дружинина, 1974, Попова, 1988] и обычно сопровождается повышением в плазме содержания бета- липопротеинов [Коваленко," 1980]. При 370-сугочной АНОГ увеличения процентного содержания бета-липопротеинов не наблюдалось [Мосякина, 1991], поэтому можно предположить, что наблюдаемое при 370-суточной АНОГ повышение- содержания бета-глобулинов обусловлено повышением Сета-липопротеинов при одновременном увеличении альфа-липопротеинов, либо увеличением уровня других белков, входящих в состав бета-глобулинов.

Концентрация гамма-глобулинов во время АНОГ существенно не

изменялась. Эти результаты согласуются с данными, полученными методом иммунодиффузии. Во втором полугодии эксперимента содержание гамма-глобулинов несколько снижалось по отношению к начальным срокам АНОГ.

На +1 и +7 сутки последействия наблюдалось снижение концентрации общего белка и альбумина, однако значительных изменений процентного содержания альбумина при этом не наблюдалось (Рис. 10). По всей видимости, на величины концентраций повлияло увеличение объема плазмы при переходе к обычному'уровню двигательной активности. В этот период наблюдалось повышение концентрации и процентного содержания плазматического уровня альфа-1- и альфа-2-глобулинов и снижение концентрации и процентного содержания гамма-глобулинов. В результате снижения базового уровня альфа-2-глобулинов содержание этой фракции на +1 и +7 сутки не превышало фоновых значений.

На +30 сутки периода восстановления содержание альфа-глобу-■ линов было таким же, как в завершающие сроки АНОГ. На- '+240 и +360 сутки уровень альфа-глобулинов в группе А и альфа-2-глобулинов в группе В был ниже, чем в фоновом периоде. .

На +60 сутки наблюдалось увеличение концентрации общего белка и всех белковых Фракций. Поскольку процентное содержание белковых фракций по сравнению с +30 сутками не изменялось, данный эффект, по-видимому, был связан не с изменением интенсивности биосинтеза белков, а с изменением объема плазмы при проведении реабилитационных мероприятий.

В течениэ годового периода последействия содержание бета-глобулинов существенно превышало фоновые значения,

Таким образом, во время 370-суточной АНОГ наблюдалось снижение содержания альфа-2-глобулинов и повышение бета-глобулинов.

олыра-1— олырв-2- бета— гамма—

глобулины (X рбщих глобулинов)

ESO »OH ЕЗ 350 сучи АНОГ Ш +1 сучм (В ШИШ +7 сугеи ПВ

-J р <0.05

Рис. 10. Фракционный состав белков плазмы крови при 370-суточноп АНОГ

В ранние сроки после 370-суточной АНОГ были установлены признаки • острофазной реакции, связанной с переходом к обычному уровню двигательной активности.

3. Исследование белкового состава плазмы крыс при космических полетах и вывешивании.

После полета на биоспутнике "Космое-2044"' не было обнаружено изменений исследованных параметров (концентрации общего белка, концентрации альбумина и белкового спектра плазмы, определяемого с помощью двумерного электрофореза). Такие же ре-' • зультаты были получены при вывешивании крыс (Рис. 11).

Иная картина наблюдалась у животных после полета на биоспутнике "Космое-1887". У животных полетного и синхронного экспериментов была достоверно снижена концентрация альбумина, в то' время как концентрация общего белка била одинаковой с животными синхронного контроля. При анализе белкового состава плаэйы методом двумерного электрофореза у 4 полетных животных было отмечено увеличение содержания белка 65 kDa и изменение распределения количества вещества между молекулярными вариантами белка 55 kDa. Такие же изменения наблюдались у 3 животных синхронного эксперимента и 1 животного виварного контроля. Различия между группами не были статистически достоверными. Наблюдаемые в эксперименте на биоспутнике "Косиос-1837" изменения белкового состава плазмы отмечались как у полетных животных, так и у животных синхронного эксперимента, и, следовательно, - были неспецифическики для невесомости. Их появление следует связывать с-воздействием неблагоприятных условий после приземления, в первую очередь, холодового стресса.

ЕШп ЕЗс Ивк ШШШв —» р<о.05

&n е23с щек -—» р<0.05 *

Рис. 11. Концентрация общего белка и альбумина в плсэмв крови крыс a экспериментах на оиоспутниках "Космос-2044" (а) и "Космос-1887" (б).

ВЫВОДЫ. •

1. Космические полеты различной продолжительности оказывают существенное влияние на белковый состав плазмы крови человека. После кратковременных полетов был снижен уровень альбумина я альфа-1-глобулинов. После длительных полетов отмечалось повышение содержания альфа-1- и альфа-2- глобулинов, снижение гам-' ма-глобулинов, появлялись аномальные изоформы альфа-1-ингибитора протеолиза, увеличивался уровень минорных белков 31-35 kDa pl 55.7 и 31-35 kDa pl 5.8-6.2. '

2. Изменения белкового состава плазмы крови человека'после космических полетов свидетельствуют о наличии реакции острой фа-. ' зы, связанной с гравитационным стрессом. Характер и направленность изменений белкового состава плазмы зависит от степени адаптированности организма к условиям космического полета.

3. Во время 370-суточной АНОГ происходило _уменьшение' плазматического'пула альфа-2-глобулинов, повышение содержания' бета-глобулинов. Отмеченные сдвиги проявлялись также в- отдаленные сроки периода последействия. Кратковременное увеличение уровня альфа-1- и альфа-2-глобулинов в ранние сроки после окончания АНОГ соответствует острофазной реакции, обусловленной реадаптацией к обычному уровню двигательной активности.

4. Физические тренировки и фармакологические средства, применяемые с профилактической целью во время длительной АНОГ, оказывают существенное влияние на динамику концентрации альфа-глобулинов в плазме крови.

5. Сопоставительный анализ динамики концентрационного и процентного показателей содержания белковых фракций плазмы может Сыть использован для косвенной оценки динамики сбкгма плазмы ■ крови при острых гравитационных воздействиях.

6. 14-суточный космический полет на биоспутнике "Кос-мос-2044" и 14-суточное вывешивание не оказывали влияния на белковый состав плазмы крови крыс. Снижение уровня альбумина, увеличение уровня белка 65 кБа и изменения в составе молекулярных вариантов белка 55 кОа после 12.7-суточного полета на биоспутнике "Космос-1887" были связаны с воздействием неблагоприятных условий среды обитания после приземления.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОШЩАЦИИ.

1. При клинико-физиологическом обследовании космонавтов и лиц, профессиональная деятельность которых связана с повышенной вероятностью возникновения стрессогенных ситуаций, а также хроническим воздействием неблагоприятных факторов, ' целесообразно определение содержания в крови ингибиторов протеолиза. Сниженный уровень белков этого класса представляет собой неблагоприятный диагностический и прогностический признак. '

2. Рекомендуется создание индивидуальных банков плазмы крови или белковых препаратов иэ плазмы, предназначенных для применения с целью повышения неспецифической резистентности организма к неблагоприятным воздействиям.

3. Актуальна разработка адекватных схем применения физических тренировок и фармакологических средств для активизации белкового синтеза в печени при ограничении двигательной активности.

4. Предлагается применять скрининговые исследования белкового состава плазмы в процессе предполетной подготовки и на различных этапах полета для оценки индивидуальной переносимости космонавтами экстремальных воздействий.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

1. Белковый обмен в условиях длительного космического полета и при длительной гипокинезии. - XXII Совещание постоянно действующей рабочей группы социалистических стран по космической биологии и медицине "Интеркосмос". Тезисы докладов. Варна, Золотые пески, НРБ, 14-20 мая 1989 г. С. 141 (Соавт. Зайцева Л.Б..).'

2. Белковый состав сыворотки крови и продукты азотистого метаболизма у человека в условиях длительной гипокинезии . -Косм, биол. и авиакосмич. мед., 1989, Ы 5, С. 50-53 (Соавт. Зайцева JI Б., Попова И. А. ).

3. Влияние космических полетов различной продолжительности ■ на фракционный состав сыворотки крови космонавтов. - XXI11 Советд-ние постоянно действующей рабочей группы по космической биологии

и медицине программы "Интеркосмос". Тезисы докладов. Коижце, ЧСФР, 20-26 мая 1990 г. С. 106.

4. Биохимические показатели крови обезьян в экспериментах на биоспутнике "Космос-2044". Там же, С. 101. (Соавт. Куркина 11 М., Доценко М. А. , Ветрова Е. Г. и др. ).

5. Особенности концентрационных и масс-циркуляторных показателей обмена протеинов при длительной антиортостатической гипокинезии человека. - IX Всесоюзная конференция по космической би-ологиии и медицине. Тезисы докладов. Калуга, 19-21 июня 1990 г. С. 526-528. (Соавт. Жидков В. В.).

6. Азотистый обмен у человека после длительной антиортостатической гипокинезии. Там же, С. 529-530. (Соавт. Зайцева Л. Б. ).

7. Contribution to gravitational physiology of sonn trends in biochemical research areas..- XII Annual meeting commission on gravitational physiology. Abstracts. Leningrad, 1990. P. 58. (Co-auth. Popova I.A., Ivanovas. M. , VetrovaE. G. et al.).

8. Protein composition of rodent plasma after spaceflights on biosatellites "Cosmos-188?" and "Cosmos-2044". Ibid. , P. 41.

9. Обмен веществ у космонавтов: итоги биохимического исследования крови у членов экипажа 7 основной экспедиции на орбитальной станции "Мир". - XXIV Совещание постоянной рабочей группы по космической биологии и медицине стран-участниц программы "Интеркосмос". Тезисы докладов. М., 1991. С. 5-6. (Соавт. Попова И. А., Ветрова Е. Г., Зайцева JL Б. и др.)

10. Protein composition in human plasma after long-term orbital missions and in rodent plasm after spaceflights on biosatellites "Cosmos-1887" and "Cosmos-2044".- The Physiologist, 1991, V. 34, N 1, Suppl. , S-94-S-95.

И. Влияние космических полетов на белковый состав плазмы" крови животных. - "Биоспутники "Космос". Тезисы докладов международного симпозиума. Ленинград, 12-15 августа 1991 г. М.,1991. С. 66-67.

12. Анализ белкового состава плазмы крови крыс после полета на биоспугнике "Космос-1887" с использованием метода двумерного электрофореза. - Косм. биол. и авиакосмич. мед., 1991, N 6, С. 57 -58.

13. Белковый состав плазмы крови космонавтов после длительных орбитальных полетов. - Косм, биол.' и авиакосмич. мед. (В печати).