В Пироговском университете исследуют воздействие перегрузок и невесомости на сердце человека. Полученные данные могут стать основой для препаратов, которые будут ослаблять негативное влияние космического полета на сердечные клетки и помогать космонавтам восстанавливаться после пребывания на орбите. Об этом в материале ТАСС рассказал директор Института физиологии Пироговского университета, профессор и доктор медицинских наук Андрей Камкин.
В начале 1980-х годов Камкин предложил искать особые клетки или белки в их оболочках, которые реагируют на механическое воздействие и преобразуют его в электрические потенциалы. Объектом исследований выбрали сердце, поскольку в его работе сочетаются электрическая и механическая активность. При сокращении большинство клеток испытывают сжатие, а при расслаблении и заполнении камер кровью — растяжение.
Работа сердца приспособлена к земной гравитации в 1g, поэтому изменение условий влияет на его форму, внутреннее строение и физиологические свойства. При баллистическом спуске перегрузки у космонавтов могут достигать 8–9g. В такие моменты кровь отливает от головы, возникает циркуляторная гипоксия, а дефицит кислорода способен вызвать кратковременную потерю сознания. Противоперегрузочный костюм повышает переносимость нагрузки, но не обеспечивает полной защиты. Микрогравитация и невесомость, напротив, приводят к атрофии сердца и снижению его функции.
Клеточные мембраны содержат ионные каналы, через которые перемещаются ионы и формируется электрический ток. Механоуправляемые каналы реагируют на растяжение или сдавливание мембраны. В 1983 году ученые Пироговского университета доказали существование в сердце клеток-механоэлектрических преобразователей — сердечных фибробластов. При растяжении ткани их потенциал покоя смещается в отрицательном направлении, а при сжатии во время сокращения кардиомиоцитов — в положительном.
Кардиомиоциты реагируют на растяжение иначе: возникают дополнительные потенциалы, способные вызвать преждевременное сокращение сердечной ткани — экстрасистолию. По словам Камкина, механоуправляемые каналы кардиомиоцитов и фибробластов участвуют в развитии аритмий и фибрилляции сердца. В 2000-х годах была предложена модель работы сердца в норме и при патологии с учетом этих каналов и электрической связи между клетками. Российские исследователи также нашли химические соединения, регулирующие работу механоуправляемых каналов.
Для моделирования гипергравитации специалисты создали центрифугу с широким диапазоном перегрузок, а микрогравитацию воспроизводили специальным методом в земных условиях. Перегрузка 4g в течение семи дней сделала клетки сердца значительно чувствительнее к растяжению, что приводило к аритмиям. Недельное моделирование микрогравитации, напротив, заметно уменьшило чувствительность кардиомиоцитов и ослабило сердечную мышцу. Эти результаты позволяют разрабатывать препараты, которые при гипергравитации будут замедлять работу механоуправляемых каналов, а на орбите — активировать их для снижения воздействия невесомости.