Сердечно-сосудистая детренированность во время длительного космического полёта на основе многоуровневого моделирования

Космические полёты человека на протяжении веков вызывали интерес, отражая неосязаемую потребность исследовать неизвестное, осваивать новые рубежи, развивать технологии и расширять границы научного познания. Важной областью является сердечно-сосудистая детренированность, то есть совокупность гемодинамических изменений — от перераспределения и уменьшения объёма крови до изменения функции сердца, — обусловленных длительным пребыванием в микрогравитации. Глубокое понимание точки адаптации к условиям 0G имеет важное физиологическое значение и принципиально важно для обеспечения безопасности и физической работоспособности астронавтов во время длительных космических полётов. Однако гемодинамические особенности сердечно-сосудистой детренированности до настоящего времени изучены неполно, полученные данные противоречивы, а измерения недостаточны; поэтому вычислительный подход может быть весьма ценным. Мы представляем валидированную многоуровневую модель 1D–0D для изучения сердечно-сосудистой реакции на длительный космический полёт в условиях 0G по сравнению с референсным состоянием лёжа при 1G. Работа сердца, потребление кислорода и индексы сократимости, а также центральное среднее и пульсовое давление снижались, усиливая картину сердечной детренированности. Толерантность к физической нагрузке у участника космического полёта оказалась сопоставимой с таковой у нетренированного человека, ведущего малоподвижный образ жизни. На капиллярно-венозном уровне наблюдались значительные изменения формы волн, способные изменять нормальную перфузию и среднее поступление питательных веществ на клеточном уровне. Полученные результаты указывают на необходимость уделять особое внимание будущим длительным космическим полётам, требующим быстрого восстановления физической работоспособности при переходе к частичной гравитации, например во время посадки на Луну или Марс. Поскольку космическая детренированность имеет признаки, сходные с ускоренным старением, понимание механизмов детренированности в микрогравитации также важно для изучения физиологии старения на Земле.