Лекция: Ведущие патогенные и патогенетические факторы космического полета
На динамическом участке космического полета ведущим патогенным фактором является перегрузка. Перегрузка — это сила, действующая на организм во время движения с ускорением. В зависимости от характера движения различают прямолинейные и радиальные перегрузки, а от отношения к продольной оси тела — поперечные и продольные перегрузки.
Ведущим в механизме действия перегрузок является смещение органов и жидких сред в направлении, обратном движению. Если действие перегрузок совпадает с продольной осью тела, то резкое и опасное для жизни перераспределение крови происходит в системе мозгового кровообращения. В одних случаях это переполнение кровью сосудов головного мозга и кровоизлияния, в других — ишемия различных участков мозговой ткани.
В космических полетах тело космонавта ориентировано по отношению к движению таким образом, чтобы действие перегрузок не совпадало с продольной осью тела, а было направлено поперечно. Показано, что поперечные перегрузки переносятся легче, чем продольные. Однако и в этом случае возможны патологические изменения в органах, особенно в легких. Если действие силы имеет направление грудь-спина, то вентральные отделы легких обескровливаются, а дорсальные переполняются кровью. Положение осложняется тем, что легочные альвеолы, расположенные дорсально, спадаются, а альвеолы, расположенные вентрально, патологически расширяются. Кроме того, космонавт испытывает более или менее сильное давление на грудную клетку. Сочетание этих факторов приводит к нарушению внешнего дыхания и кровообращения в легких, нарушению газообмена и кислородному голоданию.
Не менее важным является смещение и деформация внутренних органов и раздражение интерорецепторов. Чрезмерная афферентная импулъсация вызывает патологическое раздражение и нарушение регуляторной деятельности центральной нервной системы.
К важным патогенетическим факторам перегрузок относятся также различные виды гипоксии, изменения нейро-эндокринной и иммунной регуляции, стрессорные реакции, затруднения лимфооттока, расстройства микроциркуляции, разрывы сосудов и клеточных мембран, в том числе лизосом, отеки, дистрофические и структурные нарушения клеточно-тканевых структур.
Степень описанных изменений зависит от величины перегрузки, времени ее действия, тренированности космонавта и др.
При кратковременных и, особенно, длительных космических полетах ведущим патогенным фактором является невесомость. Невесомость – специфическое состояние организма, при котором на тело не воздействуют значительные гравитационные силы, или они уравновешены инерционными силами. В патогенезе возникающих разнообразных изменений в организме при его невесомости основное значение имеют отсутствие весовой нагрузки на костно- мышечную систему, снижение и изменение функции афферентных систем, а также нарушения распределения жидкости и электролитов в организме. Благодаря невесомости в полете возникают различные адаптивные изменения, направленные на установление адекватных взаимоотношений организма космонавта с комплексом «пониженных требований» окружающей среды.
В моделировании состояния невесомости в наземных условиях есть немалые трудности. В этих условиях невесомость может воспроизводится путем погружения человека или животного в бассейн с жидкостью, плотность которой равна средней плотности тела. Однако гравитационные рецепторы внутренних органов при этом не выключаются, а значит имитация невесомости является неполной.
В настоящее время накоплен достаточный опыт длительных космических полетов, выяснены как основные, возникающие в организме космонавтов патологические нарушения в условиях невесомости, так и доказана возможность надежного приспособления человека к этому состоянию.
В динамике невесомости выделяют три основных периода: 1) острой реакции, 2) адаптации, 3) устойчивых патологических изменений.
Период острой реакции, состоящей из трех компонентов — чувствительного, двигательного и вегетативного. Нарушения чувствительности выражаются в дезориентации, иллюзорных ощущениях, головокружениях. Двигательные расстройства проявляются нарушениями точности, силы и координации движений (это состояние получило название космической формы болезни движения). Среди вегетативных нарушений выявляются тошнота, рвота, слюнотечение, неустойчивость пульса и артериального давления (это состояние получило название космической формы укачивания).
В основе развития данных расстройств лежит нарушение функции различных анализаторов, возникающих из-за извращенной афферентации с рецепторных зон, главным образом, преддверно-улиткового органа, кожи, органа зрения, а также с рецепторов проприоцептивной чувствительности. Одновременно выявляются расстройства деятельности нервных центров, особенно регулирующих вегетативные функции, (в частности повышается лабильность центров кровообращения и дыхания). Эти явления непродолжительны, они вскоре проходят, далее наступает период относительного приспособления к невесомости.
Адаптация к невесомости заключается в активной перестройке ряда систем на новый уровень функционирования. Значительные изменения отмечаются в системе кровообращения. В результате выпадения гидростатического компонента артериального давления происходит перераспределение крови с увеличением кровенаполнения сосудов верхней половины туловища.
Особое влияние оказывает невесомость на состояние костно-мышечных тканей (Схема 10-1)
Непосредственные эффекты перемещения жидких сред организма в условиях космического полета проявляются: ощущением прилива крови к голове, отечностью лица, гиперемией склер, переполнением и растяжением яремных и височных вен, вен кожи головы и лба.
Раздражение волюморецепторов, торможение выделения вазопрессина и альдостерона приводит к перестройке водно-электролитного обмена (усиленному выделению натрия и воды через почки). Объем циркулирующей крови уменьшается, нагрузка на сердце снижается, частота сердечных сокращений увеличивается при сохранении ударного объема. Такая перестройка кровообращения оценивается как разгрузочная. Ей способствует снижение энергозатрат в организме, так как исключаются мышечные усилия на преодоление силы земного притяжения.