Characteristics of adaptation and maladaptation of human cardiovascular system under space flight conditions

Kotovskaya, A. R.; Fomina, G

doi:10.1134/s0362119710020106

Cited by 20 publications

(14 citation statements)

References 1 publication

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Exposure to microgravity in space may impact cardiovascular regulation . This impairment is associated with changes in the endothelium that have been detected after space missions and ground‐based simulations .…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

The ICAM‐1 expression level determines the susceptibility of human endothelial cells to simulated microgravity

Буравкова

Rudimov

Andreeva

et al. 2017

J of Cellular Biochemistry

View full text Add to dashboard Cite

Microgravity is a principal risk factor hampering human cardiovascular regulation during space flights. Endothelial dysfunction associated with the impaired integrity and uniformity of the monolayer represents a potential trigger for vascular damage. We characterized the expression profile of the multi-step cascade of adhesion molecules (ICAM-1, VCAM-1, E-selectin, VE-cadherin) in umbilical cord endothelial cells (ECs) after 24 h of exposure to simulated microgravity (SMG), pro-inflammatory cytokine TNF-α, and the combination of the two. Random Positioning Machine (RPM)-mediated SMG was used to mimic microgravity effects. SMG stimulated the expression of E-selectin, which is known to be involved in slowing leukocyte rolling. Primary ECs displayed heterogeneity with respect to the proportion of ICAM-1-positive cells. ECs were divided into two groups: pre-activated ECs displaying high proportion of ICAM-1 -cells (ECs-1) (greater than 50%) and non-activated ECs with low proportion of ICAM-1 -cells (ECs-2) (less than 25%). Only non-activated ECs-2 responded to SMG by elevating gene transcription and increasing ICAM-1 and VE-cadherin expression. This effect was enhanced after cumulative SMG-TNF-α exposure. ECs-1 displayed an unexpected decrease in number of E-selectin- and ICAM-1-positive ECs and pronounced up-regulation of VCAM1 upon activation of inflammation, which was partially abolished by SMG. Thus, non-activated ECs-2 are quite resistant to the impacts of microgravity and even exhibited an elevation of the VE-cadherin gene and protein expression, thus improving the integrity of the endothelial monolayer. Pre-activation of ECs with inflammatory stimuli may disturb the EC adhesion profile, attenuating its barrier function. These alterations may be among the mechanisms underlying cardiovascular dysregulation in real microgravity conditions.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

The ICAM‐1 expression level determines the susceptibility of human endothelial cells to simulated microgravity

Буравкова

Rudimov

Andreeva

et al. 2017

J of Cellular Biochemistry

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Indeed, astronauts may feature changes in cardiovascular autonomic regulation that have been previously observed in POTS patients [1,[5][6][7]. Cardiovascular deconditioning was not a major health problem during the long-term missions on board the Russian space station MIR [8]. Furthermore, in a small set of astronauts, we observed little POTS after long-term space flights [9].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 69%

Orthostatic heart rate responses after prolonged space flights

et al. 2010

View full text Add to dashboard Cite

Orthostatic tachycardia (POTS) can occur after space flights. We determined orthostatic heart rate responses in 18 cosmonauts before and 3-5 days after long-term space missions. Cosmonauts undergoing a cardiovascular training program in space experienced only moderate POTS after their return to earth. Cardiovascular countermeasures may have attenuated POTS. Another possible interpretation is that cardiovascular deconditioning is not sufficient to elicit full blown POTS in the absence of additional genetic or environmental factors.

show abstract

“…Известно, что в условиях земной гравитации физическая работоспособность человека зависит от функции сердечно-сосудистой, дыхательной и двигательной систем [3][4][5]. В обширных исследованиях было установлено, что космический полет сопровождается функциональными изменениями в физиологических системах, которые связаны с работоспособностью человека [6][7][8]. Согласно существующей концепции, основной причиной снижения работоспособности космонавтов являются детренированность сердечно-со-судистой системы и скелетной антигравитационной мускулатуры [9], функциональные изменения респираторной системы обеспечивающей адекватную доставку кислорода к работающим мышцам и элиминацию диоксида углерода [8,10].…”

Section: Introductionunclassified

Влияние Периодической Нормобарической Гипоксии На Функциональные Резервы Организма Крыс В Свободном Двигательном Режиме И При Антиортостатической Гипокинезии

Donina¹,

Baranova²,

Aleksandrova³

et al. 2020

ZHurnal «Patologicheskaia Fiziologiia I Eksperimental`naia Terapiia»

View full text Add to dashboard Cite

Введение. Снижение работоспособности и ортоустойчивости, наблюдаемых у космонавтов на разных этапах космического полета, диктует необходимость поиска новых методов, способствующих улучшению переносимости экстремальных факторов и восстановлению нарушенных функций организма, в реабилитационном периоде. Одним из перспективных направлений, повышающих общую неспецифическую резистентность организма являются гипоксические тренировки. Вместе с тем сведения о применении гипоксического воздействия непосредственно в условиях космического полета для нивелирования неблагоприятных эффектов невесомости отсутствует. Цель исследования - изучение влияния нормобарической периодической гипоксии на кардиореспираторные показатели и резервные возможности организма крыс при свободном двигательном режиме и в условиях антиортостатической гипокинезии (антиортостатическое вывешивание с углом наклона -30°), моделирующей физиологические эффекты невесомости. Методика. Проведено 4 серии экспериментов на 48 крысах Вистар, массой 280-300 г. Животные в течение 7 сут находились: в 1-й серии в свободном двигательном режиме с ежедневной 5-часовой нормобарической гипоксией (12% О2); во 2-й - в условиях антиортостатической гипокинезии после предварительного курса гипоксии; в 3-й - в антиортостатической гипокинезии без предварительной гипоксии (нормоксия 20,9% О2); в 4-й - в антиортостатической гипокинезии с ежедневной 5-часовой гипоксией. После завершения эксперимента у всех животных регистрировали кардиореспираторные показатели методом пневмотахографии, электрокардиографии, пульсоксиметрии, для оценки физической выносливости крыс использовали тест вынужденного плавания (по Порсолту). Результаты. Установлено, что эффективность НПГ в целях повышения функциональных резервов кардиореспираторной системы после длительного пребывания в условиях антиортостатической гипокинезии достигается только в результате предварительной адаптации (прекондиционирования) к периодической гипоксии в свободном двигательном режиме. Заключение. Воздействие нормобарической периодической гипоксии в условиях моделирования невесомости приводит к ухудшению функционального состояния организма и снижению физической выносливости крыс.Introduction. Restoring the physical condition of cosmonauts following a prolonged spaceflight requires new methods for improvement of resistance to extreme factors and recovery during the rehabilitation period. A promising approach to enhancing the general, nonspecific resistance to adverse environmental factors is hypoxic training. However, information about the use of hypoxia effects on the scene of a space flight to neutralize adverse effects of weightlessness is absent. Aim. To study the effect of intermittent normobaric hypoxia (INH) on cardiorespiratory parameters and reserve capacity of rats in free locomotion and in head-down tilt of -30°(HDT-30° ), a model of spaceflight. Methods. Experiments were performed on 48 Wistar rats weighing 280-300 g. For 7 days the animals were 1) in free locomotion with INH daily for 5-hours (12% O2); 2) in HDT-30o under normoxia following prior INH; 3) in HDT-30° under normoxia; 4) in HDT-30° in combination with INH. Cardiorespiratory parameters were recorded by pneumotachography, electrocardiography and pulse oximetry. Exercise tolerance was evaluated using the forced swimming test (Porsolt). Results. The effect of INH in increasing the cardiorespiratory functional reserve after long-term simulated microgravity is achieved only with prior adaptation (preconditioning) to INH in free locomotion. Conclusions. Intermittent normobaric hypoxia used in simulated microgravity leads to impairment of the functional state and decreases physical endurance of rats.

show abstract

Characteristics of adaptation and maladaptation of human cardiovascular system under space flight conditions

Cited by 20 publications

References 1 publication

The ICAM‐1 expression level determines the susceptibility of human endothelial cells to simulated microgravity

The ICAM‐1 expression level determines the susceptibility of human endothelial cells to simulated microgravity

Orthostatic heart rate responses after prolonged space flights

Влияние Периодической Нормобарической Гипоксии На Функциональные Резервы Организма Крыс В Свободном Двигательном Режиме И При Антиортостатической Гипокинезии

Contact Info

Product

Resources

About