References

porozendo

Остеопороз и остеопатии

Osteoporosis and Bone Diseases

2072-26802311-0716

Endocrinology Research Centre

10.14341/osteo200512-6

porozendo-4060

Research Article

Статьи

Articles

ИЗМЕНЕНИЯ КОСТНОЙ ТКАНИ ЧЕЛОВЕКА В КОСМИЧЕСКОМ ПОЛЕТЕ II. НЕКОТОРЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ И ОСОБЕННОСТИ

IZMENENIYa KOSTNOY TKANI ChELOVEKA V KOSMIChESKOM POLETE II. NEKOTORYE ZAKONOMERNOSTI I OSOBENNOSTI

Oganov

V S

Bakulin

A V

Novikov

V E

Murashko

L M

Kabitskaya

O E

2005

15042005

№1 (2005)

2005

Oganov V.S., Bakulin A.V., Novikov V.E., Murashko L.M., Kabitskaya O.E.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://www.osteo-endojournals.ru/jour/article/view/4060

Рассматриваются возможные механизмы некоторых особенностей изменений костной ткани космонавтов после полетов длительностью 5-7 месяцев, выявленных на основе данных остеоденситометрии методом двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии. Избирательная остеопения в трабекулярных структурах костей нижней половины скелета связана с их большей весовой нагруженностью в условиях ускорения 1g. Увеличение содержания минералов в костях верхней половины скелета и гиперминерализация губчатой ткани тел поясничных позвонков, обнаруженная методом количественной компьютерной томографии, по всей вероятности, являются вторичным эффектом и отражают перераспределение жидкостных сред организма в краниальном направлении, в том числе в брюшную полость. Дополнительный отрицательный градиент костной массы в костях нижней половины скелета, наблюдаемый в ранние сроки реадаптации (до 1 мес.), объясняется активацией ремоделирования (резорбции и формирования кости) в ответ на возвращенную нагрузку. Индивидуальная вариабельность реакций связана с генетически детерминированной исходной величиной костной массы и фенотипом костного метаболизма. Обсуждаются возможности генетического прогнозирования остеопении в рассматриваемых обстоятельствах.

There are considered possible mechanisms of some peculiarities of cosmonauts bone tissue changes after space flights 5-7 month duration, that were diagnosed using dual energy X-ray absoptiometry (DEXA). Local osteopenia in spongy bone of the body lower part may be connected with big weight bearing load in 1g conditions. Increasing of mineral content in upper part of the skeleton and hypermineralization of vertebrae body spongy bone, that were showed by computer tomography possible are the secondary effects and are connected with fluid redistribution to cranial direction, including abdomen. Additional negative gradient of bone mass in bones of lower part of skeleton, that is observed in early period of readaptation (till 1 month) may be explained as result of acceleration of bone remodeling (resorption and formation of bone), as reaction to recover of loading. Individual variability of above mentioned reactions is connected with genetically determined initial bone mass and phenotype of bone metabolism. There are considered possibilities of genetic prediction of osteopenia in discussed conditions.

References1

Астахова В.С. Остеогенные клетки-предшественники костного мозга человека. Киев: Феникс, 2000. 176 с.

Бакулин А.В. Оганов В.С., Фельдеш И., Исследование функциональной адаптации кости при отсутствии механической нагрузки // Биоспутники "Космос": Межд. симп. Ленинград, 12-15 августа 1991 г. М., 1991. С. 14-15.

Баранов B.C., Баранова Е.В., Иващенко Т.Э. и др. Геном человека и гены "предрасположенности": Введение в предиктивную медицину. СПб.: Интермедика, 2000. 272 с.

Бедненко В.С. "Синдром застойных паренхиматозных органов" в условиях гипокинезии (концепция, физиологические аспекты, возможные клинические последствия) // Гипокинезия: Медицинские и психологические проблемы. М.: Медицина, 1997. С. 28-29.

Беневоленская Л.И., Финогенова С.А. Генетика остеопороза: исследование значимости генетических факторов в детерминации заболевания: Обзор литературы // Остеопороз и остеопатии. 1999а. No 2. С. 23-26.

Беневоленская Л.И., Финогенова С.А. Генетика остеопороза: изучение роли некоторых генов в возникновении и развитии остеопороза // Остеопороз и остеопатии. 1999б. No 4. С. 26-30.

Воложин А.И. Механизмы остеодистрофии при невесомости // Патол. физиол. и экспер. терапия. 1984. Вып.1. С. 19-27.

Григорьев А.И., Воложин А.И., Ступаков Г.П. Минеральный обмен человека в условиях невесомости: Проблемы космической биологии. Т. 74. М.: Наука, 1994. 214 с.

Григорьев А.И., Оганов В.С., Бакулин А.В. и др. Клинико-физиологическая оценка изменений костной ткани у космонавтов после длительных космических полетов // Авиакосм. и эколог. медицина. 1998. Т. 32. С. 21-25.

Делоне Н.Л., Солониченко В.Г. Адаптивные фенотипы человека в физиологии и медицине // Успехи физиол. наук. 1999. Т. 30, No 2. С. 50-62.

Замалетдинов И.С., Мясников В.И. Патогенез неврологических расстройств у космонавтов после длительных полетов // Тез. докл. Симп. по косм. биол. и авиакосм. мед. Москва, 7-10 июня 1994 г. М.: ИМБП. С. 73-74.

Ильина В.К., Прохорова Е.В. Клеточно-генетические особенности стромальных клеток костного мозга при различных формах остеопороз // Тез. докл. на 3-м Симпозиуме по остеопорозу. СПб. Сентябрь 2000 г. С. 65.

Котов С.А., Оганов В.С., Скрипникова И.А. Изменения костной массы человека в условиях кратковременного дефицита механической нагрузки // Проблема остеопороза в травматологии и ортопедии: Тезисы II конф. с междунар. участием. ЦИТО, февраль 2003 г. Москва, 2003. С.30-32.

Оганов В.С., Бакулин А.В., Новиков В.Е., Мурашко Л.М., Кабицкая О.Е., Моргун В.В., Воронин Л.И., Шнайдер В., Шейклфорд Л., ЛеБланк А. Изменения костной ткани человека в космическом полете I. Феноменология // Остеопороз и остеопатии. 2004. No 3. С. 24-26.

Оганов В.С., Рахманов А.С., Моруков Б.В. и др. Исследование состояния костной ткани неинвазивными методами в условиях длительной гипокинезии // Косм. биол. и авиакосм. мед. 1988б. Т. 33, No 1. C. 30-33.

Оганов В.С., Рахманов А.С., Терновой С.К. и др. Минеральная плотность костей скелета у человека при моделировании сниженной гравитационной нагрузки // Косм. биол. и авиакосм. мед. 1989. T. 23, No 5. C. 4-46.

Оганов В.С., Бакулин А.В., Мурашко Л.М., Новиков В.Е., Капланский А.С., Дурнова Г.Н., Родионова С.С., Ермакова И.П., Бузулина В.П. Изменения массы, структуры и метаболизма костной ткани у мужчин в условиях 120-суточной АНОГ и в раннем периоде реадаптации // Гипокинезия: Медицинские и психологические проблемы: Сб. докл. на конф. 1997а. С. 63-65.

Оганов В.С., Бакулин А.В., Новиков В.Е. и др. Изменение состояния костной ткани у женщин в условиях 120-суточной антиортостатической гипокинезии // Авиакосм. и эколог. медицина. 1997б. T. 31, No 5. C. 59-63.

Пестов И.Д. Основы гравитационой биологии // Косм. биол. и мед.: Человек в космическом полете. Т. 3. Кн. 1. М.: Наука, 1997. С. 9-57.

Ревелл П.А. Патология костной ткани. М.: Медицина, 1993. 386 с.

Ступаков Г.П., Воложин А.И. Костная система и невесомость // Проблемы косм. биол. Т. 63. 1989. 185 с.

Чумак О.Б., Клюева В.П. Особенности состояния нервной системы и мозгового кровообращения у женщин в условиях длительной антиортостатической гипокинезии // Авикосм. и эколог. мед. 1999. Т. 33, No 2. С. 9-12.

Эслинг С.У. Гистологические исследования большеберцовой кости // Влияние динамич. факторов косм. полета на организм животных. М.: Наука, 1979. C. 157-162.

Ягодовский B.C., Горохова Г.П. Изменения костей скелета // Там же. С. 165-174.

Янсон Х.А. Биомеханика нижней конечности. Рига: Зинатне, 1975. 324 с.

Arnaud S.B., Morey-Holton E. Gravity, Calcium, and bone: up date 1989 // The Physiologist. 1990. V. 33. No 1 (Suppl.). P. 65-68.

Corvo R.H, Fermin E., Hernandez R. Morfologia functional deportiva. Densidad mineral osea. Cambios adaptativos functionales en la columna verberal // Cuba: Indercimeo, 1991. 56 p.

Eurell J.A., Kazarian L.E. Quantitative histochemistry of rat lumbal vertebrae following space flight // Am. J. Physiol. 1983. V. 244. P. 315-318.

Foldes U., Rapcsak M., Szilagyi Т., Oganov V.S. Effects of space flight on bone formation and resorption // Acta physiol. hung. 1990. V. 75, No 4. P. 271-275.

Fukuoka H., Nishimura Y., Haruna M. et al. Effect of bed rest immobilization on metabolic turnover of bone and bone mineral density // Journal of Gravitational physiology. 1997. V 4, No 1. P. S75-S81.

Garetto L.P., Gonsalves M.R., Morey E.R. et al. Preosteoblast production 55 hours after a 12.5 day spaceflight (Cosmos 1887) // FASEB J. 1990. V. 4, No 1. P. 24-28.

Hansson T.H., Roos B.O., Nachemson A. Development of osteopenia in the fourth lumbarvertebra during prolonged bed rest after-operation for scoliosis // Acta orthoped. scand. 1990. V. 46. P. 621-630.

Hargens А.R., Gott S.A., Rydevick В., Durnova G.N. Intervertebral disc swelling pressure associated with mycrogravity on Cosmos 1887 // FASEB J. 1990. V. 4, No 1. P. 10-15.

Hargens A.R., Watenpaugh D.E., Breit G.A. Control of circulatory function in altered gravitational fields // Physiologist. 1992. V. 35, No 1 (Suppl.). P. S80-S83.

Kelly P.J., Bronk J.T. Venous pressure and bone formation // Microvasc. Res. 1990. V. 39. P. 364-375.

Kruse P.L., Kelly P.J. Acceleration of fracture healing distal to a venous tourniquet // J. Bone Joint Surg. 1974. V. 66A. P. 730-739

Le Blanc A.D., Evans Y.J., Scneider V.S. et al. Changes in intervertebral disc cross-sectional area with bed rest and space flight // Spine. 1994. V. 19. P. 812-817

Le Blanc A.D., Schneider V.S., Evans H.J. et al. Bone mineral loss and recovery after 17 weeks of bed rest // J. of Bone and Mineral Res. 1990. V. 5, No 8. P. 843-850.

Levick J.R., Michel C.C. The effect of position and skin temperatur on the capillary pressures in the fingers and toes // J. Physiol. 1976. V. 274. P. 97-109.

Mazess R.B. Dual-energy x-ray absorbtiometry for the management of bone disease // Phys. Med. Rehabil. Clin. N. Am. 1995. V. 6. P. 507-537.

McCarthy I.D., Lang Y.A. A distributed model for transport process in the osteon // J.Biochem. 1992. V. 25. P. 441-450.

Montufar-Solis D., Duke P.J., Morey-Holton E. The spacelab 3 simulation: basis for a model of growth plate response in microgravity in the rat // J. of Gravitational Physiology, 2001. V. 8, No 2. P. 67-76.

Morrison N.F., Qi J.C., Tokita A., Kelly P.J. Prediction bone density from vitamin D recepter alleles // Nature. 1994. V. 367. P. 284-287.

Nishimura Y., Fukuoka H., Kiriyama M. et al. Bone turnover and calcium metabolism during 20 days bed rest in young healthy males and females // Acta physiol. Scand. 1994. V. 150. (Suppl. 616). P. 27-36.

Oganov V.S., Rackhmanov A.S., Novikov V.E. et al. The state of human bone tissue during space flight // Acta Astronautica. 1991. V. 23. P. 129-133.

Onodera S., Miyachi M., Nishimura M. et al. Effect of water depth on abdominal aorta and inferior vena cava during standing in water // J. of Gravit. physiol. 2001. V. 8, No 1. P. 59-60.

Rambaut P.C., Johnston R.S. Prolonged weightlessness and calcium loss in man // Acta astronautica. 1979. V. 6. P. 1113-1122.

Stupakov G.P. Biomechanical characteristics of bone structure changes following real and simulated weightlessness // Physiologist. 1988. V. 31, No 1 (Suppl.). P. S4-S7.

Sudon M., Sekiguchi C., Kurihara S. Change in body fluid distribution during 7days 60 head-down bed rest // J. of Gravit. physiol. 1999. V. 6, No 1. P. 155-156.

Trambovetsky E.V., Krotov V.P. Intracranial pressure dynamics in the monkey during space flight // 30th COSPAR Scientific Assembly Hamburg, Germany, 11-21 July, 1994. P. 291.

Woodard D., Silberstein В., Myers К. J. Bone density changes in prolonged disuse in man // Aviat. Space Environ. Med. 1988. V. 59, No 5, Р. 467-469.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.