cfpdБюллетень физиологии и патологии дыханияBulletin Physiology and Pathology of Respiration1998-5029Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания10.36604/1998-5029-2020-75-60-67cfpd-783Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL RESEARCHМоделирование гипогравитации в условиях холодового воздействия и их влияние на эпителий слизистой оболочки трахеи крысSimulation of hypogravitation under the conditions of cold exposure and their influence on the epithelium of the mucous membrane of the trachea of ratsЦелуйкоС. С.TseluykoS. S.

Сергей Семенович Целуйко - доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой гистологии и биологии.

675000, Благовещенск, ул. Горького, 95

Sergey S. Tseluyko - MD, PhD, D.Sc. (Med.), Professor, Head of Department of Histology and Biology.

95 Gor-'kogo Str., Blagoveshchensk, 675000

agma.agma@yandex.ruОдиреевА. Н.OdireevA. N.

Андрей Николаевич Одиреев - доктор медицинских наук, заведующий лабораторией профилактики неспецифических заболеваний легких.

675000, Благовещенск, ул. Калинина, 22

Andrey N. Odireev - MD, PhD, D.Sc. (Med.), Head of Laboratory of Prophylaxis of Non-Specific Lung Diseases.

22 Kalinina Str., Blagoveshchensk, 675000

bulleten.fpd@mail.ruГорбуновМ. М.GorbunovM. M.

Михаил Михайлович Горбунов - кандидат биологических наук, доцент, кафедра теории и методики физической культуры, безопасности жизнедеятельности и здоровья.

675000, Благовещенск, ул. Ленина, 104

Mikhail M. Gorbunov - PhD (Biol.), Associate Professor, Department of Theory and Methods of Physical Culture, Life Safety and Health.

104 Lenina Str., Blagoveshchensk, 675000

gorbunov-med@mail.ruКилимиченкоК. Ф.KilimichenkoK. F.

Ксения Федоровна Килимиченко – аспирант.

675000, Благовещенск, ул. Калинина, 22

Kseniya F. Kilimichenko - MD, Postgraduate Student.

22 Kalinina Str., Blagoveshchensk, 675000

kolemualnaya@mail.ruГригорьевД. А.GrigoryevD. A.

Дмитрий Алексеевич Григорьев - студент 4 курса лечебного факультета.

675000, Благовещенск, ул. Горького, 95

Dmitriy A. Grigoryev - 4th year Student of Medical Faculty.

95 Gor'kogo Str., Blagoveshchensk, 675000

agma.agma@ya.ruШикульскийА. С.ShikulskyА. S.

Антон Сергеевич Шикульский - студент 4 курса лечебного факультета.

675000, Благовещенск, ул. Горького, 95

Аnton S. Shikulsky - 4th year Student of Medical Faculty.

95 Gor'kogo Str., Blagoveshchensk, 675000

agma.agma@ya.ruМихайловаП. А.MikhailovaP. A.

Полина Андреевна Михайлова - студентка 4 курса лечебного факультета.

675000, Благовещенск, ул. Горького, 95

Polina А. Mikhailova - 4th year Student of Medical Faculty.

95 Gor'kogo Str., Blagoveshchensk, 675000

agma.agma@ya.ruНестеренкоТ. С.NesterenkoT. S.

Тимофей Сергеевич Нестеренко - студент 4 курса лечебного факультета.

675000, Благовещенск, ул. Горького, 95

Timofey S. Nesterenko - 4th year Student of Medical Faculty.

95 Gor'kogo Str., Blagoveshchensk, 675000

agma.agma@ya.ruКропотоваМ. Е.KropotovaM. Е.

Марина Евгеньевна Кропотова - студентка 4 курса лечебного факультета.

675000, Благовещенск, ул. Горького, 95

Marina Е. Кropotova - 4th year Student of Medical Faculty.

95 Gor'kogo Str., Blagoveshchensk, 675000

agma.agma@ya.ruФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Амурская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииAmur State Medical AcademyФедеральное государственное бюджетное научное учреждение Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыханияFar Eastern Scientific Center of Physiology and Pathology of RespirationФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Благовещенский государственный педагогический университетBlagoveshchensk State Pedagogical University2020310320200756067Copyright © Целуйко С.С., Одиреев А.Н., Горбунов М.М., Килимиченко К.Ф., Григорьев Д.А., Шикульский А.С., Михайлова П.А., Нестеренко Т.С., Кропотова М.Е., 20202020Целуйко С.С., Одиреев А.Н., Горбунов М.М., Килимиченко К.Ф., Григорьев Д.А., Шикульский А.С., Михайлова П.А., Нестеренко Т.С., Кропотова М.Е.Tseluyko S.S., Odireev A.N., Gorbunov M.M., Kilimichenko K.F., Grigoryev D.A., Shikulsky А.S., Mikhailova P.A., Nesterenko T.S., Kropotova M.Е.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://cfpd.elpub.ru/jour/article/view/783Цель

Цель. Изучить воздействие гипотермии и гипогравитации на морфофункциональную структуру слизистой оболочки трахеи.

Материалы и методы

Материалы и методы. Условия гипогравитации моделировались в устройстве-кли-ностат для моделирования гипогравитации (Патент RU183861U1). Исследование проведено на 30 крысах самцах, возрастом 8-10 недель с массой тела 150-300 г. Все животные были разделены на 3 группы: контрольную - интактные крысы; экспериментальную - ортостатическое вывешивание в течение 30 дней; экспериментальную - ортостатическое вывешивание в течение 30 дней на фоне холодового (-15°С) воздействия в климатокамере. Регистрацию колебательной активности ресничек проводили с помощью компьютерной системы. Регистрацию колебательной активности ресничек проводили с помощью компьютерной системы. Для оценки работы цилиарной активности регистрировалась частота биения ресничек (Гц) Для изучения структуры эпителия и морфометрического анализа применяли гистологические методы.

Результаты

Результаты. Установлено, что сочетание двух стрессовых факторов, к которым относится ортостатическое вывешивание и длительное действие низких температур, значительно изменяет морфофункциональную структуру слизистой оболочки трахеи по сравнению с интактной группой животных и группой ортостатического вывешивания. Длительное действие холода и ортостатического вывешивания приводило к уменьшению высоты ресничек мерцательного эпителия, эпителия трахеи, и значительному снижению частоты колебания ресничек. Заключение. Сочетанное действие ортостатического вывешивания и длительного воздействия низких температур приводит к морфофункциональному нарушению эпителия слизистой оболочки, что в дальнейшем потребует соответствующей коррекции.

Aim

Aim. To study the effect of hypothermia and hypogravity on the morphofunctional state of the mucous membrane of the trachea.

Materials and methods

Materials and methods. The conditions of hypogravity were modeled in a clinostat for modeling hypogravity (Patent RU183861U1). The study was conducted on 30 male rats, 8-10 weeks old with a body weight of 150300 g. All animals were divided into 3 groups (the control one including intact rats; the experimental one with rats of orthostatic hanging for 30 days and the experimental one with orthostatic hanging for 30 days against the background of cold (-15°C) exposure in a climate chamber. Oscillatory activity of cilia was recorded using a computer system. To evaluate the cilia activity, the frequency of cilia beating by cilia per second of time (Hz) was recorded as well as histological analysis of tracheal tissues.

Results

Results. It was found out that a combination of two stress factors, which include orthostatic hanging and prolonged exposure to low temperatures, significantly changes the morphological and functional structure of the tracheal mucosa compared with the intact group of animals and the group of orthostatic hanging. Long-term action of cold and orthostatic hanging was accompanied by a decrease in the height of the cilia of the ciliated epithelium and tracheal epithelium, accompanied by a significant decrease in cilia vibrations.

Conclusion

Conclusion. The combined effect of the orthostatic hanging and prolonged exposure to low temperatures leads to morphological and functional disturbance of the mucosal epithelium, which in the future will require appropriate correction.

невесомостьмикрогравитацияортостатическое вывешиваниемукоцилиарный клиренсхолодовой стрессweightlessnessmicrogravityorthostatic hangingmucociliary clearancecold stressReferencesБаранов В.М., Донина Ж.А. Моделирование соотношений биомеханики дыхания и гемодинамики в условиях нормальной гравитации и в невесомости // Ульяновский медико-биологический журнал. 2015. №1. С.144-149.Baranov V.M., Donina Zh.A. Simulation of relationship between respiratory biomechanics and hemodynamics in normal gravitation and weightlessness. Ulyanovskiy medico-biologicheskiy zhurnal 2015; (1):144-149 (in Russian).Целуйко С.С. Ультраструктурная организация мукоцилиарного клиренса в норме и при холодовом воздействии // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2009. Вып.33. С.7-12.Tseluyko S.S. Ultrastructural organization of mucociliary clearance in norm and under the cold influence BUlleten' fiziologii i patologii dyhania = Bulletin Physiology and Pathology of Respiration 2009; 33:7-12 (in Russian)Otto C. NASA’s visual impairment & intracranial pressure risk: Utilizing the ISS for risk reduction. In: 1st Annual ISS Research & Development Conference. Denver Marriot City Center, CO, 2012. URL: https://astronautical.org/sites/de-fault/files/issrdc/2012/issrdc_2012-06-26-1000_otto.pdfOtto C. NASA’s visual impairment & intracranial pressure risk: Utilizing the ISS for risk reduction. In: 1st Annual ISS Research & Development Conference; Denver Marriot City Center, CO; 2012. Available at: https://astronautical.org/sites/default/files/issrdc/2012/issrdc_2012-06-26-1000_otto.pdfБаранов В.М., Катунцев В.П., Баранов М.В., Шпаков А.В., Тарасенков Г.Г. Вызовы космической медицине при освоении человеком луны: риски, адаптация, здоровье, работоспособность // Ульяновский медико-биологический журнал. 2018. №3. С.109-123. doi: 10.23648/UMBJ.2018.31.17222Baranov V.M., Katuntsev V.P, Baranov M.V., Shpakov A.V., Tarasenkov G.G. Challenges for space medicine in human development of the moon: risks, adaptation, health, workability. Ulyanovskiy medico-biologicheskiy zhurnal 2018; (3):109-123 (in Russian). doi: 10.23648/UMBJ.2018.31.17222Донина Ж.А., Баранов В.М., Александрова Н.П., Ноздрачев А.Д Дыхание и гемодинамика при моделировании физиологических эффектов невесомости. СПб.: Наука, 2013. 182 с. ISBN:978-5-02-038362-3.Donina Zh.A., Baranov V.M., Aleksandrova N.P., Nozdrachev A.D. Respiration and hemodynamics in modeling the physiological effects of weightlessness. St. Petersburg: Nauka; 2013 (in Russian).Донина Ж.А. Роль гипоксического воздействия в снижении ортостатических расстройств после пребывания в условиях моделированной невесомости // Медицина экстремальных ситуаций. 2016; №1(55). С.64-73.Donina Zh.A. The role of hypoxia in reducing orthostatic disorders after exposure to simulated microgravity conditions. Medicine of Extreme Situations 2016; (1):64-73 (in Russian).Донина Ж.А., Александрова Н.П. Роль механорефлекторной регуляции дыхания в формировании компенсаторных реакций на антиортостатическую нагрузку у наркотизированных крыс // Ульяновский медико-биологический журнал. 2016. № 4. С.160-166.Donina Zh.A., Alexandrova N.P. Role of mechanoreflex control of breathing during formation of compensatory response to antiorthostatic load in anesthetized rats. Ulyanovskiy medico-biologicheskiy zhurnal 2016; (4):160-166 (in Russian).Hargens A.R, Richardson S. Cardiovascular adaptations, fluid shifts, and countermeasures related to space flight // Respiratory Physiology & Neurobiology. 2009. Vol.169, Suppl. P.30-33. https://doi.org/10.1016/j.resp.2009.07.005Hargens A.R, Richardson S. Cardiovascular adaptations, fluid shifts, and countermeasures related to space flight. Respiratory Physiology & Neurobiology 2009; 169(Suppl):S30-S33. https://doi.org/10.1016/j.resp.2009.07.005Vikhlyantsev I.M., Podlubnaya Z.A., Shenkman B.S., Kozlovskaya I.B. Polymorphism of skeletal muscle titin under the extreme conditions of hibernation and microgravity. The diagnostic value of titin isoforms for choosing approaches to the correction of “hypogravity muscle syndrome" // Dokl. Biochem. Biophys. 2006; 497:88-90.Vikhlyantsev I.M., Podlubnaya Z.A., Shenkman B.S., Kozlovskaya I.B. Polymorphism of skeletal muscle titin under the extreme conditions of hibernation and microgravity. The diagnostic value of titin isoforms for choosing approaches to the correction of “hypogravity muscle syndrome". Dokl. Biochem. Biophys. 2006; 497:88-90. https://doi.org/10.1134/s1607672906020116Sells S.B. Biomedical Results of Apollo / Johnston R.S., L.F.Dietlin, Berry C.A., editors. Washington: Scientific and Technical Information Office, National Aeronautics and Space Administration: for sale by the Supt. of Docs., U.S. Govt. Print. Off., 1975. 592 p. (BioScience. 1976. Vol.26, Iss.10. P.642). https://doi.org/10.2307/1297207Sells S.B. Biomedical Results of Apollo. In: Johnston R.S., L.F.Dietlin, Berry C.A., editors. Washington: Scientific and Technical Information Office, National Aeronautics and Space Administration: for sale by the Supt. of Docs., U.S. Govt. Print. Off., 1975. 592 p. BioScience 1976; 26(10):642. https://doi.org/10.2307/1297207Чикина С.Ю., Белевский А.С. Мукоцилиарный клиренс в норме и при патологии // Атмосфера. Пульмонология и аллергология. 2012. №1. С.2-5.Chikina S.Yu., Belevskiy A.S. Mucociliary clearance in normal and pathological conditions. Atmosfera. Pul'mo-nologiya i allergologiya 2012; (1):2-5 (in Russian).Alperin N., Ranganathan S., Bagci A.M., Adams D.J., Ertl-Wagner B., Saraf-Lavi E., Sklar E.M., LamAmerican B.L. MRI Evidence of Impaired CSF Homeostasis in Obesity-Associated Idiopathic Intracranial Hypertension // AJNR. Am. J. Neuroradiol. 2013. Vol.34, №1. P.29-34. doi: https://doi.org/10.3174/ajnr.A3171Alperin N., Ranganathan S., Bagci A.M., Adams D.J., Ertl-Wagner B., Saraf-Lavi E., Sklar E.M., LamAmerican B.L. MRI Evidence of Impaired CSF Homeostasis in Obesity-Associated Idiopathic Intracranial Hypertension. AJNR. Am. J. Neuroradiol. 2013; 34(1):29-34. doi: https://doi.org/10.3174/ajnr.A3171

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