Мышечная деятельность в условиях пониженного и повышенного атмосферного давления, а также относительной невесомости (стр. 9 )

То, что можно принять за дезадаптацию, на самом деле может оказаться необходимой адап­тацией к условиям микроневесомости. Ниже мы остановимся на физиологических изменениях, происходящих вследствие продолжительного пре­бывания в условиях микроневесомости, обратив главное внимание на мышцы, кости, функции сердечно-сосудистой системы, массу и состав тела.

263

Мышцы

Иммобилизация конечности с наложением гипсовой повязки, как показывают результаты ис­следований, приводит к очень быстрым измене­ниям функции и структуры мышц. Мышечная ат­рофия — результат главным образом пониженно­го белкового синтеза [30]. Интенсивность бел­кового синтеза уменьшается почти на 35 % в пер­вые несколько часов и почти на 50 % в первые несколько дней после иммобилизацции, приводя к чистой потере мышечного белка [2, 37]. В ре­зультате иммобилизации атрофия мышц может быть весьма значительной в течение определен­ного периода времени. Приведенные данные по­лучены в исследованиях, проводившихся на кры­сах, поэтому степень и продолжительность изме-

нений у людей могут быть совершенно иными. Кроме того, существует значительное различие между иммобилизацией и частичной невесомос­тью. При иммобилизации мышца практически не активируется. В то же время в условиях частич­ной невесомости мышцы активируются, однако нагрузки на них значительно меньше из-за отсут­ствия действия силы тяжести.

В имитируемых и действительных усло­виях частичной невесомости сила и пло­щадь поперечного сечения медленно - и бы­стросокращающихся мышечных волокон уменьшаются

Сила мышцы-сгибателя колена Сила мышцы-разгибателя колена Объем ног Масса тела
И!^': '	:•:•.-. •N'111
^к^Щ^
	... 1
Е'-^'^: '::.''1'^'':':. ' ^де-та:.;-:-11.:;-''	-•"^•йИ
1г.	. •; ; 1
Г—••^2|
	| 1
30 —25 -20 -15 -10 Изменение,% а	—5 0

15

^ V 3 1 5

10

.4.,.

Латеральная широкая мышца

Камбаловидная мышца

Рис. 12.11. Изменение массы тела, силы и объема мышц ног после 30 дней полного постельного режима и 28-дневного пребывания в космосе (а); изменение площади поперечного сечения медленно - и быстросокращающихся мышечных волокон после 30 дней полного постельного режима (б): 1 — 28 дней на корабле "Скайлэб 2"(п = 3);

2—30 дней полного постельного режима (п = 8);

3 — медленно-, 4 — быстросокращающиеся мышечные волокна. Данные Конвертино (1991)

Исследования, имитирующие условия невесо­мости, показали значительное снижение силы и площади поперечного сечения как медленно-, так и быстросокращающихся мышечных волокон, причем для последних характерны более выражен­ные изменения [8] (рис. 12.11).

Таким образом, очевидна возможность мышеч­ной атрофии и снижения силы в условиях невесо­мости. Вместе с тем результаты полетов на косми­ческих кораблях "Скайлэб" свидетельствуют, что хорошо продуманная программа физических нагру­зок может значительно противодействовать умень­шению размера мышц и ухудшению их функций [38]. Следует также подчеркнуть необходимость раз­работки эффективных силовых тренировочных про­грамм, которые позволили бы свести к минимуму снижение функций мышц. Астронавты могут стол­кнуться с ситуациями, когда необходимо приложе­ние значительных усилий. Поскольку максималь­ному отрицательному воздействию подвергаются постуральные мышцы, необходимо создать трена­жеры, которые обеспечивали бы адекватную нагруз­ку как раз на эти мышцы.

Кости

Большинству крупных костей необходима ежедневная нагрузка со стороны сил тяжести. Большую тревогу ученых вызвал тот факт, что продолжительное пребывание в космосе (18 мес и более) может привести к значительной скелет­ной дегенерации, потере кальция и, следователь­но, повышенной вероятности перелома костей при возвращении на Землю [9]. Исследования каль­циевого баланса у участников космических поле­тов на кораблях "Джемини", "Аполло" и "Скай­лэб" показали отрицательный кальциевый баланс в основном вследствие увеличенного выделения его с мочой и фекалиями. Возрастает также вы­деление с мочой гидроксипролина, свидетельству­ющее о резорбции костей.

Первые исследования, проводившиеся на уча­стниках космических полетов на кораблях "Дже-

264

мини, позволили установить степень деминера-лизации костей: 2 — 15 % в пяточной кости; 3 — 25 % в лучевой кости и 3 — 16 % в локтевой кости. Позже эти показатели были понижены, когда ус­тановили, что в результате технической ошибки показатели оказались завышенными. У участни­ков полетов на кораблях "Аполло-14" и "Аполло-16" не обнаружили деминерализации этих костей, и только у двух членов экипажа корабля "Аполло-15" обнаружили незначительную (5 — 6 %) деми-нерализацию пяточной кости [29]. У членов эки­пажей "Скайлэб" не наблюдали деминерализацию лучевой и локтевой костей, тогда как деминерали-зация пяточной кости составляла около 4 %, т. е. почти столько же, как и при нахождении на по­стельном режиме. Пяточная кость в отличие от других удерживает массу тела.

Условия невесомости, как правило, при­водят к деминерализации (4 %) костей, удерживающих массу тела

тензин и предсердный натриутетический фактор также имеют определенное значение в регуляции объема крови, однако в состоянии невесомости главную роль в регуляции объема крови играет диурез, обусловленный давлением крови. Эти адаптационные реакции позволяют организму "ус­тановить" контроль над регуляцией давления кро ви.

Пониженный объем крови не создает никаких проблем до тех пор, пока астронавты пребывают в условиях невесомости. Проблема, и весьма се­рьезная, возникает, когда они возвращаются на Землю, где снова подвергаются действию гидро­статического давления, но на этот раз при умень­шенном объеме крови. В первые часы после воз­вращения в обычные условия у астронавтов мо­гут наблюдаться постуральная (ортостатическая) гипотензия и головокружение, поскольку недо­статочный объем крови не способен удовлетво­рить потребности кровообращения.

Механизм, осуществляющий эти изменения в костях, пока не установлен. Образование костей может задерживаться, их резорбция может увели­чиваться, возможно также первое и второе. Дли­тельные последствия костных изменений не изу­чались. Неизвестно также, обратим ли процесс деминерализации или происходит кумуляция воз­действий невесомости, вследствие чего с каждым очередным полетом в космос астронавты будут подвергаться дополнительной деминерализации. Единственное, что не вызывает сомнения, это то, что все эти изменения в костях вследствие час­тичной или полной невесомости либо постельно­го режима обусловлены отсутствием механичес­кой нагрузки на кости, т. е. кость не подвергается обычным воздействиям силы тяжести или мышеч­ной силы.

Функции сердечно-сосудистой системы

Одним из первых изменений, обусловленных частичной или имитированной невесомостью, является уменьшение объема плазмы. Когда тело находится в условиях невесомости, кровь больше не скапливается в нижних конечностях, как это происходит при ускорении 1 §, поскольку гидро­статическое давление понижено. Вследствие это­го в сердце возвращается больше крови, что при­водит к временному увеличению сердечного выб­роса и повышению артериального давления крови. Эти изменения сопровождаются повышением ар­териального давления в почках, что вынуждает их экскретировать избыточный объем мочи. Ре­акция на повышение давления крови — диуреза. Антидиуретический гормон, альдостерон, ангио-

^ Условия микроневесомости устраняют у большинство воздействий гидростатичес­кого давления, характерного для среды с ускорением 1 §, вызывая значительное уменьшение объема плазмы. Это измене­ние, обеспечивающее нормальное функци­онирование сердечно-сосудистой системы как в покое, так и при осуществлении мышечной деятельности в космическом пространстве, представляет серьезную про­блему при возвращении на Землю, вызы­вая ортостатическую гипотензию

Функции сердечно-сосудистой системы и по­казатели давления крови до и во время полета на космических кораблях "Салют-1" (23 дня в кос­мосе) и "Салют-4" (63 дня в космосе) измеряли у советских космонавтов. Во время полета измере­ния проводили с 13-го по 21-й день и на 56-й день пребывания в космосе. Никаких различий в показателях ЧСС, систолического объема крови и сердечного выброса до и во время космическо­го полета не обнаружено, тогда как систоличес­кое давление крови в условиях невесомости было слегка повышенным (табл. 12.5). Кроме того, ре­акция ЧСС на 5-минутную стандартную нагрузку на велоэргометре у участников полета на корабле "Салют-4" была практически одинаковой до и во время полета. У членов трех экспедиций на ко­раблях "Скайлэб", которые выполняли физичес­кую нагрузку с постоянной субмаксимальной ин­тенсивностью реакции ЧСС и давления крови были одинаковыми до и во время космического полета [7].

В табл. 12.6 приведены данные выполнения космонавтами субмаксимальной физической на­грузки до и во время 140-дневного полета на ор-

265

Таблица 12.5 Функция сердечно­сосудистой системы в покое, до и во время полета на космических кораблях "Салют-1" и "Салют-4", М±т

	"Салют-7", 23-дневный	"Салют-4", 63-дневный
	полет	полет
Исследуемый показатель		Во время полета, 13 - 21-й дни		Во время полета, 56-й день
	До полета	До полета
ЧСС, ударов-мин-' 64±5 65±5 65±3 65±3
Систолический объем крови, мл 94±3 96+9 84±5 90±2
Сердечный выброс, л-мин-' 6,0±0,5 6,1±0,1 5,5±0,3 5,9+0,3
Систолическое давление крови, мм рт. ст 113±7 122±4* 120+5 130±6*
Диастолическое давление крови, мм рт. ст. 73±3 80±2* 86±4 86±1
Среднее артериальное давление, мм рт. ст. 86±4 94+2* 97±4 101±2
Скорость распространения пульсовой волны 4,4+0,4 4,9+0,1* 6,5±0,6 6,4+0,6
в аорте, м-с"'
Периферическое сопротивление сосудов, ед. 15,0+2,7 16,9+2,0* 18,6±1,7 16,9+1,2
Здесь и в табл. 12.6 * у всех космонавтов наблюдалось одинаковое направление изменений по сравнению с
показателями, зарегистрированными до полета. Данные Конвертино (1987).

битальной станции "Салют-6". Нагрузка выпол­нялась с постоянной скоростью в течение 5 мин. В первый месяц полета показатели не отличались от тех, которые были получены на Земле, однако затем систолический объем крови, сердечный выброс и систолическое давление крови понизи­лись, а ЧСС повысилась. Эти изменения были относительно небольшими и могли отражать не­адекватную программу физических упражнений во время полета.