Выбор языка |
Главная О КНТС Новости Программы Направления исследований Эксперименты Результаты Информационные ресурсы Приём заявок
Шифр эксперимента: Нейроиммунитет
Направление НПИ: 3. Человек в космосе
Секция КНТС: 1. Космическая биология и физиология
Наименование эксперимента: Влияние стресса на иммунитет и системы стресс-реактивности в космосе: мультидисциплинарный подход
Цель эксперимента:

Получение научных данных о воздействии стрессоров различного генеза на систему иммунитета до, во время и после космического полета на МКС

 

Описание эксперимента:

Получение научных данных о воздействии стрессоров различного генеза на систему иммунитета до, во время и после космического полета на МКС

Во время космического полета многие стрессоры (например, микрогравитация, замкнутая среда обитания, изменения режима сна, радиация) запускают психологическую и физиологическую систему стрессовой реакции. Космические путешествия требуют высокого уровня мыслительного процесса, поведенческих реакций и работой иммунной системы организма в экстремальных условиях. Стрессорный ответ иммунной системы в космосе тесно связан с когнитивными, нейроэндокринными и вегетативными функциями организма человека. По-видимому, стресс инициирует целый ряд патофизиологических изменений, включая выработку стрессорных гормонов и активацию пуринергической и вегетативной нервной системы, а также изменения в медиаторах иммунной системы, которые, как известно, влияют на функционирование мозга. Доказано, что эндоканнбиноидная система активируется в состоянии стресса и регулирует функционирование клеток иммунитета у животных и людей, включая развитие Т-хелперов и хемотаксис. Вероятно, на иммунную систему оказывает влияние изменение режима сна, а также боль. Радиационный стресс, как следствие повышенного радиационного уровня в космосе, также может оказывать прямое негативное воздействие на иммунную регуляцию, что необходимо учитывать, поскольку последствия воздействия космической радиации на клетки иммунитета мало изучены. Эндогенная система, отвечающая на стресс, имеет давнее происхождение и возникла в течение длительного эволюционного развития жизни на Земле. Поскольку эволюционно не предполагалось, что человек покинет планету, сложно предсказать как стрессорные факторы полета скажутся на эндогенной системе и какие длительные последствия они могут иметь для организма. Таким образом, необходимо исследовать адаптацию человека к критическим стрессорным факторам и их влияние на иммунную систему.

В условиях космического полета будет проведен сбор проб венозной крови, слюны, образцов волос, проведен мониторинг состояния сердечно-сосудистой системы (Холтеровское мониторирование) и психологическое тестирование. Сессии планируются для начального, среднего и позднего периодов полета. До и после полета дополнительно к вышеперечисленным методам будут проведены сбор выдыхаемого воздуха, мониторинг двигательной активности и сна (актиграфия), пульс-оксиметрия и трехмерная магниторезонансная томография (МРТ) мозга.

Количество сессий:

- в предполетном периоде - 2 раза (за 60-45 суток до старта и за 30-20 суток до старта);

- в полете – в полёте продолжительностью менее 6 месяцев 3 раза (первая сессия через 2 месяца от начала полета, вторая сессия через 4 месяца от начала полета и последняя сессия за 5-10 дней до окончания полета), для полётов продолжительностью более 6 месяцев – до 6 раз (первая сессия через 2 месяца от начала полета, далее каждые 2 месяца и последняя сессия за 5-10 дней до окончания полета). Допускаются отклонения на 5-10 дней;

- после полета – 4 раза (1, 7, 25-30, 120-200 день после посадки).

Наземная обработка биологических материалов включает стандартные тесты, а также недавно разработанные методы и технические средства контроля (пато-) физиологических, стрессорных и стресс-зависимых иммунных реакций. Ряд экспериментальных методик in vivo поможет оценить пред- и послеполетные изменения (например, более высокую восприимчивость к иммунной дисфункции). Все параметры являются составляющими мультидисциплинарных исследований.

Понимание сложных взаимосвязей познавательной деятельности, стресса и иммунной системы обеспечит базис для подбора адекватных профилактических средств для предупреждения нежелательных иммунологических изменений в условиях стресса во время космических полетов и на Земле. В дальнейшем это поможет защитить космонавтов от потенциальных негативных последствий для их здоровья. КЭ Нейроиммунитет является комплексным исследованием, которое призвано расширить и углубить знания о физиологической адаптации иммунного ответа организма человека в условиях длительных и сверхдлительных космических полётов.

 

Новизна эксперимента:

Нейроиммунитет – новое комплексное исследование, направленное на получение научных знаний относительно стадий и выраженности процесса физиологической адаптации человека к непривычной среде обитания во время длительных космических полетов. Результаты этого исследования, в силу его мультидисциплинарности и целостности, будут важны не только для медико-биологического обеспечения длительных орбитальных и межпланетных полетов, но и для понимания сложных механизмов взаимодействия систем регуляции обмена веществ и состояния иммунитета, выраженности стресса, что даст возможность разработать новые и современные подходы для профилактики нарушений иммунной системы не только в условиях микрогравитации, но и в практической медицине.

 

Научная аппаратура:

При проведении эксперимента должна использоваться следующая аппаратура:

- комплекс «Плазма-03», предназначен для взятия и обработки проб биоматериала (находится на борту, для расходных материалов требуется доставка);

- термоизолирующий мини-контейнер ECCO - предназначен для возврата замороженных проб крови на Землю (требуется доставка);

- морозильник MELFI- предназначен для замораживания и хранения проб крови (находится на борту);

- листы б/д с психологическими опросниками (требуется доставка);

- комплект КОСМОКАРД - предназначен для исследования и оценки электрофизиологических характеристик миокарда (требуется доставка расходных материалов);

- бортовой компьютер RSE-Med - предназначен для переноса полученных данных с прибора КОСМОКАРД на носитель информации «Космокард-Данные»;

- укладка «Салива–И. ИММУНО» - предназначена для сбора и возврата проб биоматериала на Землю (требуется доставка).

 

Ожидаемые результаты:

В связи с тем, что данное мультидисциплинарное исследование охватывает много направлений, его результаты будут важны не только в свете длительных космических миссий - понимание комплексного взаимного влиянии сознания, стресса и иммунитета обеспечит необходимые сведения для того, чтобы принять подходящие меры противодействия для предотвращения нежелательного иммунологического ответа организма в стрессовых условиях как в космосе, так и на Земле.

 

Полученные результаты:

 

Сроки проведения: 2015-2020 гг.
Состояние эксперимента: Реализуется
Организация постановщик: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Государственный научный центр Российской Федерации – Институт медико-биологических проблем Российской академии наук
Организации участники: European Space Research and Technology Centre (ЕКА)
Научный руководитель: Ничипорук И.А., ИМБП РАН, в.н.с., к.м.н.
Публикации по эксперименту:

1. Ничипорук И.А., Васильева Г.Ю., Носков В.Б., Моруков Б.В. Динамика состава тела, нейрогуморального и психофизиологического статуса человека в условиях 105-суточной изоляции // Авиакосмич. и экологич. мед. 2011. Т. 45. №2. С. 39-44.

2. Ничипорук И.А., Васильева Г.Ю., Рыкова М.П., Антропова Е.Н., Берендеева Т.А., Пономарев С.А., Моруков Б.В. Анализ взаимосвязей психофизиологического статуса и системы адаптивного иммунитета человека в условиях 5-суточной «сухой» иммерсии // Авиакосмич. и экологич. мед. 2011. Т. 45. №6. С.57-63.

3. Ничипорук И.А., Васильева Г.Ю., Рыкова М.П., Моруков Б.В. Динамика концентрации нейроспецифических белков в крови и риск развития нейропатий в условиях 105-суточной изоляции в гермообъекте // Авиакосмич. и экологич. мед. 2011. Т. 45. №3. С. 24-29.

4. Рыкова М.П., Герцик Ю.Г., Антропова Е.Н., Буравкова Л.Б. Уровень сывороточных иммуноглобулинов, аллерген-специфических IgE-антител и интерлейкина-4 у космонавтов до и после кратковременных космических полетов на международной космической станции// Физиология человека. 2006. Т. 32. №4. С. 97-101.

5. Рыкова М.П., Герцик Ю.Г., Антропова Е.Н. и др. Влияние факторов длительной изоляции на формирование аллергических реакций у человека//Авиакосмическая и экологическая медицина. 2004. Т. 38. №3. С. 24-29.

6. Chouker A, Kaufmann I, Kreth S, Hauer D, Feuerecker M, Thieme D, Vogeser M, Thiel M, Schelling G. Motion sickness stress and the endocannabinoid system // PLoS One. 2010 May 21;5(5).

7. Chouker A, Morukov B., Sams C. Clinical Immunology in New Frontiers. In: Scientific American: Looking up- Europe?s quiet Revolution in Microgravity Research, 2008 , 24-31.

8. Chouker A, Smith L, Christ F, Larina I, Nichiporuk I, Baranov V, Bobrovnik E, Pastushkova L, Messmer K, Peter K, Thiel M. Effects of confinement (110 and 240 days) on neuroendocrine stress response and changes of immune cells in men// J. Appl. Physiol. 2002 Apr;92(4):1619-27.

9. Cohrs RJ, Mehta SK, Schmid DS, Gilden DH, Pierson DL. Asymptomatic reactivation and shed of infectious varicella zoster virus in astronauts // J. Med. Virol. 2008 Jun;80(6):1116-22.

10. CorneveauxJ., OsborneD., WollmerM.A., AerniA., ColucciaD., HanggiJ., MondadoriC.R., BuchmannA., ReimanE.M., CaselliR.J., HenkeK., deQuervainD.J-F. Commonkibraallelesareassociatedwithhumanmemoryperformance // Science 314:475-8 (2006).

11. Crucian B, Sams C. Immune system dysregulation during spaceflight: clinical risk for exploration-class missions // J. Leukoc. Biol. 2009 Nov;86(5):1017-8.

12. Crucian BE, Stowe RP, Pierson, DL and Sams CF. (2008) Immune system dysregulation following short- vs longduration spaceflight // Aviat. Space Environ. Med. 2008 Sep;79(9):835-43

13. Crucian, BE, Cubbage, ML and Sams, CF. (2000) Altered cytokine production by specific human peripheral blood cell subsets immediately following space flight // Journal of Interferon and Cytokine Research 20.6: 547-556.

14. De Quervain, D. J.-F., Roozendaal, B., and McGaugh, J. L. Stress and glucocorticoids impair retrieval of long-term spatial memory // Nature, 394, 787-790 (1998).

15. De Vos W., B. Dieriks, K. Van Oostveldt, G. Meesen, M. Ghardi, S. Baatout, P. Van Oostveldt. A single cell based cytometry approach to evaluate space radiation effects on normal human fibroblasts during the Foton M3 mission // Radiation Research (2010).

16. Grigoriev A.I., Morukov B.V., Vorobyev D.V. Water and electrolyte studies during long-term missions onboard the space station Saluyt and Mir // Clinical Investigator. 1994. V. 72. P. 169–189.

17. Kaufmann I, Eisner C, Richter P, Huge V, Beyer A, Chouker A, Schelling G, Thiel M. Lymphocyte subsets and the role of TH1/TH2 balance in stressed chronic pain patients // Neuroimmunomodulation. 2007;14(5):272-80.

18. Kaufmann I, Eisner C, Richter P, Huge V, Beyer A, Chouker A, Schelling G, Thiel M. Psychoneuroendocrine stress response may impair neutrophil function in complex regional pain syndrome // Clin. Immunol. 2007 Oct;125(1):103-11.

19. Stowe, R., Sams, C., Mehta, S., Kaur, I., Jones, M., Feeback, D and Pierson, D. (1999) Leukocyte subsets and neutrophil function after short-term space flight // Journal of Leukocyte Biology 65: 179-186.

20. Strewe C., Feuerecker M., Nichiporuk I., Kaufmann I., Hauer D., Morukov B., Schelling G., Chouker A. Effects of parabolic flight and spaceflight on the endocannabinoid system in humans //Rev. Neurosciences. 2012. V. 23, № 5-6. P. 673–680.

 

Последнее обновление: 17.11.2017

Информационная справка

Программы

Изображения