https://doi.org/10.23648/UMBJ.2016.24.3978
УДК 612.216+612.23+613.155
ГАЗОВЫЙ СОСТАВ И КИСЛОТНО-ОСНОВНОЕ СОСТОЯНИЕ КРОВИ У ЗДОРОВЫХ ЖЕНЩИН В УСЛОВИЯХ ДЕВЯТИСУТОЧНОЙ ИЗОЛЯЦИИ В ГЕРМООБЪЕКТЕ
Ю.А. Попова, А.В. Суворов
ФГБУН Государственный научный центр Российской Федерации — Институт медико-биологических проблем РАН, г. Москва, Россия
e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Цель работы — изучить газовый состав и кислотно-основноe состояние (КОС) крови у женщин в условиях 9-суточной изоляции в гермообъекте.
Материалы и методы. Обследовано 6 практически здоровых женщин до, во время и после воздействия 9-суточной изоляции и 4 женщины в условиях обычной жизнедеятельности (группа контроля) в аналогичные сроки. Проведено измерение основных показателей КОС (pH, PaCO2, PaO2, BE) артериализованной крови, минутного объёма вентиляции при спокойном дыхании в покое методом спирометрии, а также длительности максимальной волевой задержки дыхания на вдохе и выдохе.
Результаты и обсуждение. У обследуемых обеих групп показатели паттерна дыхания, минутной вентиляции лёгких сохраняли стабильность в рамках индивидуальных колебаний в течение проведения эксперимента. Обнаружена тенденция к относительному снижению pH и повышению PaCO2 у обследуемых на 7-е сут пребывания в изоляции, однако сдвиги этих параметров не сопровождались активацией метаболических путей компенсации. Выявленные изменения pH и PaCO2, вероятно, обусловлены относительным «застоем» атмосферы в отсеке и накоплением СО2, несмотря на связь атмосферы объекта с воздухом наружных вентилируемых помещений. После окончания периода изоляции величины данных параметров возвращались к фоновым уровням.
Заключение. Пребывание практически здоровых женщин в относительно изолированном объекте с атмосферным воздухом в течение 9 сут не сопровождается выраженными изменениями паттерна дыхания, объёмов лёгочной вентиляции и параметров КОС крови. Относительное повышение PaCO2 (в рамках физиологической нормы) в крови на 7-е сут пребывания в объекте, по всей вероятности, обусловлено более низкой вентиляцией атмосферы в отсеке в период исследования. Полученные результаты подтверждают необходимость в развитии данного направления исследований в условиях более длительной изоляции и при большей герметизации объекта.
Ключевые слова: газы крови, кислотно-основное состояние, изоляция, диоксид углерода.
Литература
1. Cronyn P.D., Watkins S., Alexander D.J. Chronic exposure to moderately elevated CO2 during long-duration space flight. NASA Technical Paper. NASA/TP-2012–217358. 2012; March. URL: http://ston.jsc.nasa.gov/collections/trs/_techrep/TP-2012–217358.pdf (дата обращения: 09.06.2016).
2. Marshall-Bowman K., Mulder E., Rittweger J. Cerebral and ocular fluid balance as a function of hydrostatic pressure gradients and environmental factors: insights into VIIP syndrome. 20th IAA Humans in Space Symposium Book of abstracts. 2015, June 29 — July 3; Prague, Czech Republic. Prague: CSO IAA; 2015: 24.
3. Laurie S.S., Hu X., Lee S. M.C., Martin D.S., Phillips T.R., Ploutz-Snyder R., Smith S.M., Stenger M.B., Taibbi G., Zwart S.R., Vizzeri G. Effect of 1% inspired CO2 during head-down tilt on ocular structures, cerebral blood flow, and visual acuity in healthy human subjects. URL: http://ntrs.nasa.gov/ archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20150021478.pdf (дата обращения: 09.06.2016).
4. Hughson R.L., Yee N., Greaves D. Elevated inspired and end-tidal pCO2 on the International Space Station. URL: http://www.fasebj.org/content/30/1_Supplement/762.3 (дата обращения: 09.06.2016).
5. Funtova I.I., Chernikova A.G., Fedorova I.N., Baranov V.M., Tank J., Baevsky R.M. Some results of scientific experimentPneumocard" abroad the International Space Station. 17th IAA Humans in Space Symposium Book of abstracts. 2009, June 7–11; Moscow, Russia. Moscow; 2009: 43–44.
6. Баранов В.М., Попова Ю.А., Суворов А.В., Дьяченко А.И., Колесников В.И., Миняева А.В., Миняев В.И. Исследование регуляции и биомеханики дыхания в условиях космического полёта. В кн.: Григорьев А.И., Ушаков И.Б., ред. Космическая биология и медицина. Т. 2. Медико-биологические исследования на российском сегменте МКС. Воронеж: Научная книга; 2011: 72–92.
7. Suvorov A.V., Nichiporuk I.A., Imbraini M. Influence of the increased concentration of carbon dioxide on the person during long-term isolation in closed environment. Сборник материалов Международного симпозиума по результатам экспериментов, моделирующих полёт на Марс (Марс-500). 23–25 апреля 2012. М.; 2012: 104.
8. Шик Л.Л., Канаев Н.Н., ред. Руководство по клинической физиологии дыхания. Л.: Медицина; 1980. 376.
9. Козинец Г.И. Физиологические системы организма человека, основные показатели. М.:Триада-Х; 2000. 336.
10. Микульчик П. Диагностика критических состояний. Кислотно-щелочное равновесие, газовый состав крови и другие параметры: пер. с англ. М.: ЗАО «Медсервис»; 2009. 131.
https://doi.org/10.23648/UMBJ.2016.24.3978
BLOOD GASES AND ACID-BASE BALANCE IN HEALTHY WOMEN UNDER 9-DAY ISOLATION IN CLOSED-ENVIRONMENT LIVING
Y.A. Popova, A.V. Suvorov
State Scientific Center of the Russian Federation — Institute for Biomedical Problems, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia
e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Nowadays, chronic exposure to moderately elevated CO2 is considered to be one of the most important factors causing some disorders in astronauts and cosmonauts on long-term space flights. Among these disorders are vision impairment and intracranial pressure (VIIP) syndrome, increased intracranial pressure, and metabolic consequences induced by microgravity. The objective of the study was to analyze blood gases and acid-base balance in women under 9-days isolation in closed-environment living. It was a part of international experiments simulating flights to the Moon.
Materials and Methods. Six practically healthy women were examined before, during and after 9-day isolation. At the same time 4 women (a control group) were examined under normal conditions within the same time limits. The main indicators of acid-base balance (pH, PaCO2, PaO2, BE) were measured. Respiratory minute volume at rest (spirometry test) was conducted; maximum breath holding time after both inhalation and exhalation was measured.
Results and Discussion. The data obtained demonstrated that the breathing pattern, breath holding time and acid-base balance had no marked changes in both groups. However, the decrease of pH and increase of PaCO2 were observed on the 7th day in closed-environment living. Changes of these parameters were not accompanied by the activation of compensatory metabolic pathways. The revealed changes in pH and PaCO2 were probably due to reduced air ventilation in the chamber and accumulation of CO2, although the air in the closed chamber was connected with the air in the ventilated one. During the recovery period, all the investigated parameters got back to initial levels.
Conclusion. 9-day stay of healthy women in a relatively isolated environment with ambient air was not accompanied by evident changes in breathing pattern, pulmonary ventilation volume and acid-base balance parameters. Relative increase in PaCO2 (within physiological range) in blood on the 7th day in closed-environment living was probably due to reduced air ventilation in the chamber during the trial. The results obtained confirm the need for further investigation under prolonged isolation in an airtight module.
Keywords: blood gases, acid-base balance, isolation, carbon dioxide.
References
1. Cronyn P.D., Watkins S., Alexander D.J. Chronic exposure to moderately elevated CO2 during long-duration space flight. NASA Technical Paper. NASA/TP-2012–217358. 2012; March. Available at: http://ston.jsc.nasa.gov/collections/trs/_techrep/TP-2012–217358.pdf (accessed: 09.06.2016).
2. Marshall-Bowman K., Mulder E., Rittweger J. Cerebral and ocular fluid balance as a function of hydrostatic pressure gradients and environmental factors: insights into VIIP syndrome. 20th IAA Humans in Space Symposium Book of abstracts. 2015, June 29 — July 3; Prague, Czech Republic. Prague: CSO IAA; 2015: 24.
3. Laurie S.S., Hu X., Lee S.M.C., Martin D.S., Phillips T.R., Ploutz-Snyder R., Smith S.M., Stenger M.B., Taibbi G., Zwart S.R., Vizzeri G. Effect of 1% inspired CO2 during head-down tilt on ocular structures, cerebral blood flow, and visual acuity in healthy human subjects. Available at: http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20150021478.pdf (accessed: 09.06.2016).
4. Hughson R.L., Yee N., Greaves D. Elevated inspired and end-tidal pCO2 on the International Space Station. Available at: http://www.fasebj.org/content/30/1_Supplement/762.3 (accessed: 09.06.2016).
5. Funtova I.I., Chernikova A.G., Fedorova I.N., Baranov V.M., Tank J., Baevsky R.M. Some results of scientific experimentPneumocard" abroad the International Space Station. 17th IAA Humans in Space Symposium Book of abstracts. 2009 June 7–11; Moscow, Russia. Moscow; 2009: 43–44.
6. Baranov V.M., Popova Yu.A., Suvorov A.V., D'yachenko A.I., Kolesnikov V.I., Minyaeva A.V., Minyaev V.I. Issledovanie regulyatsii i biomekhaniki dykhaniya v usloviyakh kosmicheskogo poleta [Studies on regulation and biomechanics of respiration in space flights]. V kn.: Grigor'ev A.I., Ushakov I.B. Kosmicheskaya biologiya i meditsina [Space biology and medicine]. Vol 2. Mediko-biologicheskie issledovaniya na rossiyskom segmente MKS [Biomedical studies on Russian Orbital Segment]. Voronezh: Nauchnaya kniga; 2011. 72–92 (in Russian).
7. Suvorov A.V., Nichiporuk I.A., Imbraini M. Influence of the increased concentration of carbon dioxide on the person during long-term isolation in closed environment. Proceedings of the International Symposium «Mars-500». April 23–25, 2012. Moscow; 2012: 104.
8. Shik L.L., Kanaev N.N., red. Rukovodstvo po klinicheskoy fiziologii dykhaniya [Handbook on Respiratory Physiology]. Leningrad: Meditsina; 1980. 376 (in Russian).
9. Kozinets G.I. Fiziologicheskie sistemy organizma cheloveka, osnovnye pokazateli [Physiological systems of human organism; Basic parameters]. Moscow: Triada-Х; 2000. 336 (in Russian).
10. Mikul'chik P. Diagnostika kriticheskikh sostoyaniy. Kislotno-shchelochnoe ravnovesie, gazovyy sostav krovi i drugie parametry [Diagnosis of clinical conditions. Acid-base balance, blood gases, and other options]. Moscow: Medservis; 2009. 131 (in Russian).