Физиология человека, 2020, T. 46, № 1, стр. 5-12

Космическая физиология как самостоятельная научная дисциплина возникла в 50-е годы прошлого столетия. Ее становление было обусловлено возникновением космонавтики, которая в качестве своих основных задач определила исследование и освоение космического пространства. Обе задачи могли решаться лишь при непосредственном участии человека в космических полетах (КП). Перед медиками и физиологами был поставлен вопрос о том, может ли человек находиться и работать в космосе. Ответ на него должна была дать новая наука – космическая физиология, основными задачами которой были: решение фундаментальных и прикладных проблем полетов человека в космос; изучение механизмов адаптации организма к воздействию факторов КП; разработка методов и средств профилактики для поддержания здоровья и работоспособности в КП.        Исследования по космической физиологии и биологии с самого начала получили всестороннюю поддержку президента АН СССР М.В. Келдыша, академиков Н.М. Сисакяна, В.А. Энгельгардта и С.П. Королева.

Космическая физиология представляет собой новый раздел физиологии, направленный на решение задач фундаментального и прикладного характера, связанных с полетами человека в космос. Она является ведущей научной дисциплиной наук о жизни в космосе, основной задачей которой является изучение влияния совокупности факторов КП на организм человека и научно обоснованное обеспечение здоровья и профессиональной деятельности космонавтов в экстремальных условиях пребывания в космосе.

Значительная заслуга в становлении космической физиологии принадлежит академику Л.А. Орбели и его научной школе. Леон Абгарович Орбели – выдающийся физиолог, лучший ученик И.П. Павлова, который считал, что экспериментальные исследования Л.А. Орбели отличаются крупными научными достоинствами. Оставляя в 1925 г. кафедру физиологии в Военно-медицинской академии, И.П. Павлов назвал Л.А. Орбели своим преемником.

Л.А. Орбели создал новое направление в науке – эволюционную физиологию, основал Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова. Он был первым вице-президентом АН СССР, основателем Биологического отделения АН СССР и более 20 лет возглавлял Всесоюзное Общество физиологов, биохимиков и фармакологов.

Основными направлениями исследований Л.А. Орбели и его научной школы были работы по физиологии военного труда, подводной физиологии и медицине, экологической и экстремальной физиологии, радиобиологии, авиационной физиологии и медицине, физиологическим и медицинским проблемам полетов в стратосферу. Огромный опыт, накопленный при разработке этих направлений, широко использовался учениками Л.А. Орбели при проведении исследований в области космической физиологии.

Л.А. Орбели первым из отечественных физиологов поставил вопрос о “новых условиях существования человека” в условиях научно-технического прогресса. Он отмечал, что “всякое развитие техники связано с тем, что персонал…подвергается определенным физическим воздействиям, которых нет или которые мало выражены в природных условиях, и это заставляет…обращать внимание на то, как действуют…новые виды энергии, с которыми человечество раньше не было знакомо” [1].

Большое значение имели работы ученого, связанные с обеспечением полетов в стратосферу и с решением проблем авиационной физиологии. Л.А. Орбели и его сотрудники провели теоретические и прикладные исследования по обеспечению полетов стратонавтов в 1933 и 1934 гг. На Всесоюзной конференции 1935 г., посвященной изучению стратосферы, он сформулировал принципиальные положения, связанные с решением физиологических и гигиенических проблем обеспечения полетов в стратосферу [2].

Ученик Л.А. Орбели профессор Л.Г. Лейбсон считал, что вопросы, поставленные Л.А. Орбели на конференции 1935 г., “стали центральными для зарождения космической физиологии… именно в то время, после первых полетов наших стратостатов, закладывались основы космической биологии и вообще будущих наших успехов в завоевании человеком космического пространства” [3].

Л.А. Орбели и его ученики Г.Л. Комендантов, В.В. Стрельцов, А.В. Лебединский и др. внесли значительный вклад в решение проблем авиационной физиологии. По мнению академика О.Г. Газенко, “космическая физиология… своими корнями уходит в историю и практику авиационной физиологии, в становлении и развитии которой выдающаяся роль принадлежит Леону Абгаровичу Орбели” [4].

Благодаря огромному научному авторитету Л.А. Орбели Президиум АН СССР в 1954 г. поручил ему руководство медико-биологическими исследованиями и медицинским обеспечением работ, связанных с освоением космоса: запуском биологического спутника и подготовкой КП человека.

Большая заслуга в поддержке биомедицинских и физиологических исследований в космических полетах принадлежит академику Норайру Мартиросовичу Сисакяну – крупному ученому-биохимику и выдающемуся организатору науки, который был академиком-секретарем Отделения биологических наук, а впоследствии назначен главным ученым секретарем Президиума АН СССР. Н.М. Сисакян считал, что “космические исследования создают благоприятные возможности как для изучения ряда принципиальных проблем биологии, так и для решения задач общей биологии и практической медицины” [5].

Под руководством Н.М. Сисакяна была разработана обширная программа биологических исследований на космических кораблях-спутниках. Работы по этой программе заложили основы новой отрасли знания – космической биологии и медицины. К решению биомедицинских проблем он привлекал ведущих специалистов в области физиологии, генетики, микробиологии, ботаники, иммунологии, молекулярной биологии и радиобиологии из лабораторий Академии наук, учебных заведений и научных учреждений других ведомств [5].

Н.М. Сисакян руководил созданием программы подготовки к полету человека в космос, занимался вопросами отбора и подготовки кандидатов в космонавты, уделял большое внимание разработке систем жизнеобеспечения, безопасности и медицинского контроля в полете и послеполетного изучения состояния здоровья космонавтов [5].

Н.М. Сисакян отмечал особенности космической биологии и медицины: междисциплинарный характер, неразрывную связь теории и практики и тесную взаимосвязь “земной” науки с “космической” [5]. Он считал, что “человек не смог бы подняться в космос без развития космической биологии и медицины, которые впитали в себя наиболее существенные достижения современного естествознания” [5].

По инициативе Н.М. Сисакяна с 1961 г. под эгидой АН СССР, а затем и других организаций проводились научные конференции по космической биологии и медицине. Он был одним из инициаторов симпозиумов “Человек в космосе”, проводимых под эгидой ЮНЕСКО и Международной академии астронавтики. С 1962 г. издательство “Наука” стало выпускать серию сборников “Проблемы космической биологии”, которые информировали научную общественность о достижениях в этой области и способствовали участию в исследованиях ученых Академии наук. Первым главным редактором этого издания стал Н.М. Сисакян, в состав редколлегии входили В.Н. Черниговский, В.В. Парин, А.В. Лебединский, В.И. Яздовский и О.Г. Газенко.

Среди крупных ученых, которые прониклись идеями освоения человеком космического пространства и активно поддерживали новое направление исследований – космическую биологию и медицину, следует назвать академика В.А. Энгельгардта. Ученик академика А.Н. Баха и профессора Н.К. Кольцова, В.А. Энгельгардт был крупным ученым в области молекулярной биологии и внес огромный вклад в развитие многих направлений биохимической науки. Он был одним из организаторов Института молекулярной биологии и возглавлял его в течение многих лет. В.А. Энгельгардт был академиком-секретарем Отделения биологических наук Академии наук СССР и председателем научного совета Президиума Академии по проблемам молекулярной биологии. Поддержка В.Н. Энгельгардтом медико-биологических исследований в космосе имела большое значение для ее становления и развития.

В начальном этапе становления космической физиологии были выполнены исследования на собаках в суборбитальных полетах геофизических ракет, которые проводились с 1951 по 1960 гг. в Государственном научно-исследовательском испытательном институте авиационной медицины. Научными консультантами по медико-биологическим вопросам были академики В.Н. Черниговский, Н.М. Сисакян, В.В. Парин и В.Н. Энгельгардт.

В 1960–1961 гг. в четырех полетах кораблей-спутников с целью подготовки и обеспечения первого полета человека в космос были проведены физиологические исследования на 6-ти собаках. По мнению академика Н.М. Сисакяна и соавторов выполненные исследования показали, что “полет на космических кораблях на орбите, расположенной ниже околоземных радиационных поясов, не отражается вредным образом на жизнедеятельности высокоразвитых организмов и не вызывает каких-либо стойких и значительных расстройств основных физиологических функций” [6]. Результаты проведенных исследований позволили сделать вывод о принципиальной возможности полета человека в космос.

Одним из основоположников отечественной космической физиологии является академик Владимир Николаевич Черниговский. Он принимал участие в обосновании выбора биологических объектов, в разработке методов подготовки собак к экспериментам при проведении исследований в суборбитальных и орбитальных полетах на первом и втором искусственных спутниках Земли, участвовал в проведении исследований и в анализе полученных результатов, а впоследствии был одним из руководителей медицинской подготовки первого отряда космонавтов [7]. В руководимом им Институте физиологии им. И.П. Павлова Владимир Николаевич создал сектор космической физиологии, сыгравший определенную роль в развитии новой науки. В.Н. Черниговский являлся соавтором публикаций о первых результатах физиологических исследований в КП и перспективах космической биологии и физиологии.

На IX Съезде Всесоюзного общества физиологов, биохимиков и фармакологов в 1959 г. в Минске В.Н. Черниговский посвятил совместный доклад с В.В. Париным и В.И. Яздовским итогам и перспективам космической физиологии. На Х съезде Всесоюзного физиологического общества им. И.П. Павлова в 1964 г. в Ереване он выступил в качестве соавтора совместного доклада с В.В. Париным, В.И. Яздовским и О.Г. Газенко, посвященном перспективам развития космической и авиационной физиологии и медицины. На съезде была организована секция космической и авиационной физиологии под председательством А.В. Лебединского. В 1962 г. В.Н. Черниговский представил первые результаты физиологических исследований в КП на симпозиуме “Человек в космосе” Международной академии астронавтики.

Важным событием, оказавшим значительное влияние на развитие космической физиологии, стало создание в 1963 г. по инициативе академиков М.В. Келдыша, С.П. Королева и заместителя министра здравоохранения СССР А.И. Бурназяна Института медико-биологических проблем (ИМБП), целью которого было выполнение научно-исследовательских работ и опытно-конструкторских разработок по медико-биологическому обеспечению пилотируемых КП и проведение фундаментальных исследований в области космической биологии и медицины.

Первым директором Института медико-биологических проблем стал Андрей Владимирович Лебединский (1963–1965 гг.), ученик Л.А. Орбели, академик АМН СССР, крупнейший физиолог и радиобиолог, один из основоположников авиационной медицины. Андрей Владимирович был ученым разносторонних интересов и огромной эрудиции. Он внес значительный вклад в физиологию зрения и установил ряд новых закономерностей функционирования зрительного и других анализаторов. Он исследовал физиологию кровообращения и роль нервной системы в коронарном кровообращении. Фундаментальные исследования влияния ионизирующей радиации на сердечно-сосудистую и нервную системы позволили А.В. Лебединскому сформулировать общую концепцию о воздействии ионизирующей радиации на живой организм и, в частности, влиянии малых доз. Он уделял большое внимание проблемам радиационной безопасности в КП, подчеркивал важность и необходимость преодоления “радиационного барьера” на пути в космос, предложил программу радиобиологических исследований в КП [8]. Огромный научный опыт и талант организатора позволил А.В. Лебединскому определить основные задачи и направления научных исследований во вновь созданном Институте.

С 1965 по 1968 гг. ИМБП возглавлял академик Василий Васильевич Парин, выдающийся ученый в области физиологии кровообращения, медицинской кибернетики и космической кардиологии, который был одним из учредителей АМН СССР и ее первым академиком-секретарем. В.В. Парин имел большой опыт в организации и проведении медицинских и физиологических исследований, начиная с первых запусков ракет с животными на борту, участвовал в подготовке полета Ю.А. Гагарина и других космонавтов, в контроле состояния здоровья космонавтов в КП, анализировал результаты медицинских исследований во время КП.

На посту директора ИМБП В.В. Парин участвовал в решении крупных проблем пилотируемой космонавтики. Он внес значительный вклад в развитие новых научных направлений – космической кардиологии, фармакологии, радиобиологии и психологии, обосновал прогнозы развития космической медицины. В.В. Парин организовал проведение комплексных экспериментов и активно участвовал в их подготовке и проведении. Среди них следует отметить 120-суточный эксперимент по гипокинезии [9], годовой медико-технический эксперимент [10] и медико-биологические исследования в 22-суточном полете собак на корабле “Космос-110” [11].

В.В. Парин был первым главным редактором журнала “Космическая биология и медицина” и членом редколлегии советско-американского труда “Основы космической биологии и медицины”. Он представлял достижения отечественной космической физиологии и медицины на международных научных форумах.

Значительный вклад в становление и развитие космической физиологии внес академик Олег Георгиевич Газенко, который стал директором ИМБП в 1969 г. и успешно возглавлял его до 1988 г. В 1946–1947 гг. он проходил стажировку на кафедре физиологии в Военно-медицинской академии, где под руководством академика Л.А. Орбели выполнил исследования в области авиационной медицины. С 1947 по 1969 гг. О.Г. Газенко работал в ГНИИИ авиационной медицины, активно участвуя в решении проблем физиологии военного труда, экстремальной и авиационной медицины и космической физиологии. В 1956 г. он возглавил группу сотрудников, которая проводила физиологические исследования на животных в суборбитальных полетах на геофизических ракетах, в полетах на искусственных спутниках Земли и на кораблях-спутниках. Результаты этих исследований позволили обосновать оптимистический прогноз о возможности полета человека в космос. О.Г. Газенко принимал активное участие в исследованиях по обеспечению безопасности космических полетов человека, в подготовке полета Ю.А. Гагарина и других космонавтов первого отряда.

Спектр научных интересов О.Г. Газенко включал широкий круг проблем космической биологии и физиологии. Его интересовали влияние факторов КП на сердечно-сосудистую систему, вестибулярный аппарат, водно-солевой гомеостаз, проблемы жизнеобеспечения и радиационной безопасности. Рассмотрению основных проблем космической физиологии и биологии он в соавторстве с В.Б. Малкиным посвятил две книги [12, 13] и подготовил ряд публикаций о результатах физиологических исследований в КП.

Будучи директором ИМБП, О.Г. Газенко уделял большое внимание оптимальному сочетанию фундаментальных научных исследований и прикладных разработок. Под его руководством и при его непосредственном участии был создан комплекс средств и методов профилактики неблагоприятных эффектов воздействия невесомости, за который он и другие участники этой уникальной работы были в 1978 г. удостоены Государственной премии. Внедрение этого комплекса в практику пилотируемой космонавтики открыло путь к реализации продолжительных космических полетов.

О.Г. Газенко уделял большое внимание исследованиям в КП вестибулярного аппарата, сердечно-сосудистой системы, водно-солевого гомеостаза и выяснению закономерностей процессов адаптации организма к невесомости.

О.Г. Газенко был инициатором, идеологом и руководителем уникальных исследований на биологических спутниках по программе БИОН (1973–1997 гг.), в которых была выполнена обширная программа биологических и физиологических исследований. При этом были установлены функциональные, морфологические и метаболические изменения в различных органах и системах организма, исследованы механизмы этих изменений и показан их обратимый характер; экспериментально доказана роль искусственной силы тяжести в предотвращении неблагоприятных изменений в мышцах, костях и миокарде в условиях невесомости. Исследования по программе БИОН показали отсутствие повреждающего влияния невесомости на цикл клеточного деления, генетический аппарат, процессы эмбриогенеза и онтогенеза. В уникальных экспериментах на обезьянах были выяснены механизмы развития в невесомости “болезни движения” и нарушений сенсомоторного регулирования. Результаты исследований стали основой для создания нового научного направления – гравитационной физиологии. О.Г. Газенко стал лидером этого направления.

Параллельно с научной деятельностью О.Г.  Газенко активно участвовал в редакторской работе, являясь заместителем главного редактора академический серии “Проблемы космической биологии”, главным редактором журналов “Космическая биология и медицина” и “Успехи физиологических наук”. При его активном участии в качестве соредактора были подготовлены совместно со специалистами США два фундаментальных издания, посвященные проблемам космической биологии и медицины.

С 1983 года на протяжении 20 лет О.Г. Газенко возглавлял Физиологическое общество им. И.П. Павлова. Олег Георгиевич был одним из инициаторов создания Союза физиологических обществ стран СНГ и председателем его первого съезда в 2005 г. Он является создателем научной школы “Космическая физиология и медицина”, традиции которой сохраняются и успешно развиваются его учениками.

В 1988 г. Анатолий Иванович Григорьев, ученик О.Г. Газенко, становится директором ИМБП, проработав на этом посту до 2008 г., а затем стал научным руководителем Института медико-биологических проблем.

А.И. Григорьев возглавил работы по медицинскому обеспечению пилотируемых космических полетов и проведению фундаментальных и прикладных медико-биологических исследований на борту орбитальных станций и биоспутников. Выполненные с его участием и под его руководством исследования различных систем организма в космических полетах и в наземных модельных условиях позволили выяснить основные механизмы адаптации организма человека к воздействию факторов КП. Под руководством А.И. Григорьева проведен обширный цикл наземных имитационных экспериментов, которые сделали возможным обоснование и внедрение в практику КП методов медицинского контроля, прогноза и управления состоянием человека и создан усовершенствованный комплекс методов и средств профилактики неблагоприятного воздействия невесомости. В уникальном эксперименте с 370-суточной антиортостатической гипокинезией и в полетных исследованиях им совместно с коллегами были испытаны средства для предотвращения негативного воздействия невесомости и создана эффективная система профилактики для осуществления длительных КП (до года и более) [14]. Благодаря этой системе на станции Мир врачом-космонавтом В.В. Поляковым, сотрудником ИМБП был установлен рекорд продолжительности космических полетов (438 сут), который до сих пор никем не превзойден.

С 1983 по 2008 гг. А.И. Григорьев руководил медицинским обеспечением космических полетов на орбитальных станциях Салют, Мир и на Российском сегменте МКС, а с 1996 по 2008 гг. являлся Главным медицинским специалистом Российского космического агентства. В настоящее время А.И. Григорьев активно работает в Многостороннем Совете по медицинской политикe МКС.

Выдающиеся теоретические и практические достижения А.И. Григорьева и возглавляемой им научной школы по космической физиологии и медицине послужили основой при создании медицинского обеспечения российского сегмента МКС и используются для разработки концепции медицинского обеспечения будущих межпланетных экспедиций. В 2009–2011 гг. под его руководством в ИМБП был проведен уникальный 520-суточный международный эксперимент по наземному моделированию полета на Марс [15].

А.И. Григорьев активно участвовал во внедрении достижений космической медицины в практическое здравоохранение [16]. С 2002 по 2014 гг. он был координатором программы Президиума РАН “Фундаментальные науки – медицине”, которая была создана по инициативе О.Г. Газенко.

Работа Анатолия Ивановича Григорьева была отмечена многими престижными наградами: Орденами за заслуги перед Отечеством IV, III и II степени, Государственной премией СССР (1989 г.), Государственными премиями РФ (1996, 2002 гг.), Премиями Правительства России (1996, 2003 гг.), Премиями им. В.В. Парина (1996, 2003 гг.), Демидовской и Триумф.

А.И. Григорьев – сторонник широкого международного сотрудничества в области космической медицины и биологии. Он избирался вице-президентом Международной академии астронавтики и Международной астронавтической Федерации и возглавлял сотрудничество с США, Францией, странами Европейского космического агентства и был удостоен многими почетными наградами зарубежных стран, включая Орден Почетного легиона (Франция).

На протяжении многих лет в исследованиях, проводимых в ИМБП, принимал участие академик Юрий Викторович Наточин – ученик школы Л.А. Орбели, крупный специалист в области физиологии почек и водно-солевого обмена. В 1963 г. он получил приглашение от О.Г. Газенко участвовать в изучении влияния факторов КП на водно–солевой обмен. В 60-е годы 20 в. в ИМБП была создана лаборатория водно-солевого обмена, с которой Ю.В. Наточин сотрудничал на протяжении многих лет. Проведенные совместные исследования позволили изучить состояние водно-солевого обмена и функции почек у космонавтов и выяснить причины изменений системы регуляции водно-солевого обмена в КП. При участии Ю.В. Наточина были разработаны методы нагрузочных проб, которые обеспечивали изучение систем осморегуляции и регуляции баланса отдельных ионов в модельных условиях и в КП. Были выяснены изменения осмо- и ионорегулирующей функции почек, механизмы транспорта воды и электролитов в различных частях нефрона. Итоги проведенных исследований представлены в совместной монографии [17].

Наряду с этим Ю.В. Наточин участвовал в совместных исследованиях со специалистами NASA по физиологии водно-солевого обмена и функции почек в условиях КП. Результаты совместных исследований представлены в монографии “Fluid and Electrolyte Regulationin Space flight” [18]. Также Юрий Викторович уделял большое внимание изучению водно-солевого обмена млекопитающих, экспонированных на биоспутниках серии “БИОН”.

Значительный вклад в решение актуальных проблем космической физиологии внесли работы академика Виктора Семеновича Гурфинкеля. Под его руководством в 1981–1983 гг. была выполнена серия советско-французских экспериментов на станции “Салют-7”, позволивших установить рефлекторные механизмы регуляции движений, позы и ориентации. В эксперименте "Поза” было показано, что снижение активности опорного входа приводит к уменьшению возбудительных и тормозных процессов. В эксперименте “Виминаль” установлено, что невесомость не оказывает существенного влияния на качество выполнения динамической задачи компенсирующего слежения за подвижной целью. По результатам эксперимента “Когнилаб” сделан важный вывод о том, что зрительное восприятие в невесомости имеет четко ориентированную систему координат и способно эффективно работать в этих условиях. В эксперименте “Иллюзия” было установлено, что в невесомости ослаблено зрительно-проприоцептивное взаимодействие и угнетены реакции, связанные с установкой схемы тела [19].

Исследования психофизиологических аспектов профессиональной деятельности космонавтов были проведены академиком Павлом Васильевичем Симоновым, который активно сотрудничал с психологами ИМБП и участвовал в работе советско-американской Рабочей группы по космической биологии и медицине. Им был разработан комплекс методов оценки и прогнозирования функционального состояния мозга человека, который используется в работе космонавтов [20].

При изучении П.В. Симоновым спектрального анализа речи у космонавтов была установлена связь между акустическими характеристиками речи и психическим состоянием человека в КП [21].

Существенный вклад в разработку проблем космической гастроэнтерологии внес академик Александр Михайлович Уголев, выдающийся ученый, который открыл мембранное (пристеночное) пищеварение и создал теорию адекватного питания [22]. Вместе со специалистами ИМБП А.М. Уголев изучал состояние желудочно-кишечного тракта в условиях гипокинезии, при перегрузках, в кратковременных и длительных КП. При этом были установлены гиперсекреторный синдром желудочно-кишечного тракта, увеличение активности панкреатических ферментов, изменение моторной функции кишечника. Основываясь на полученных в этих исследования результатах и теории адекватного питания, А.М. Уголев, совместно с профессором К.В. Смирновым, создал новую научную дисциплину – космическую гастроэнтерологию [23].

Необходимо отметить высокую значимость работ профессора Якова Абрамовича Винникова, выдающегося специалиста по структуре и функции рецепторных структур органов чувств. Он посвятил исследованиям по космической тематике более 20 лет. Его работы по изучению развития рецепторов гравитации в условиях невесомости, начатые на заре развития космической биологии, являются приоритетными. Широкое распространение получил “метод Винникова–Титовой” для изоляции структур внутреннего уха. В многочисленных экспериментах на биологических спутниках и орбитальных станциях “Салют” Я.А. Винников и О.Г. Газенко с сотрудниками подробно исследовали влияние факторов КП на эмбриональное развитие и дефинитивное строение вестибулярного аппарата у амфибий и млекопитающих. Результаты многолетних исследований Я.А. Винникова, О.Г. Газенко и их сотрудников составили фундаментальную монографию “Рецептор гравитации” [24] и отражены в других совместных публикациях [25–28].

Важным вкладом в космическую физиологию являются работы чл.-корр. РАН Инесы Бенедиктовны Козловской, которая является одним из основателей гравитационной физиологии и автором концепции о гипогравитационном двигательном синдроме, его проявлениях и патогенезе [29]. Она установила ведущую роль опорной афферентации в контроле деятельности позно-тонической мышечной системы.

И.Б. Козловской принадлежит ведущая роль в организации международной программы исследований на приматах, позволившей установить закономерности деятельности сенсорных и двигательной систем в невесомости. На протяжении многих лет И.Б. Козловская руководит работами по профилактике негативного влияния невесомости в полетах на орбитальных станциях “Салют”, “Мир” и Международной космической станции. Ее экспериментальные исследования послужили обоснованием создания новых средств профилактики негативного воздействия невесомости на организм человека.

Значительной заслугой И.Б. Козловской является ее активное участие в организации работ по внедрению “космических” средств и методов профилактики в практику нейрореабилитации.

В последние два десятилетия значительно продвинулись исследования в области гравитационной физиологии клетки и биотехнологии, которые позволяют выяснять тонкие механизмы изменений в живых системах при воздействии гравитации различного уровня. Эти исследования в ИМБП возглавляет чл.-корр. РАН Людмила Борисовна Буравкова. Изучение морфофункционального состояния клеток in vitro позволило выявить широкий спектр изменений, свидетельствующих о влиянии гравитации на клеточные структуры [29]. Предполагается, что одной из наиболее чувствительных частей клетки, способных выполнять функцию гравирецептора, является цитоскелет. В условиях невесомости были установлены изменения функционирования сигнал проводящих путей клетки [29].

Большое значение для выяснения механизмов нарушений в костной ткани, имеющих прямое отношение к пониманию ее изменений в КП, представляют исследования с культурами клеток, в которых было установлено тормозящее влияние невесомости на дифференцировку остеобластов [30]. При моделировании эффектов микрогравитации были выявлены пространственная реорганизация активных филаментов, изменение экспрессии ряда генов цитоскелетных белков, подавление пролиферации культивируемых мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток костного мозга человека и снижение их способности к остеогенной дифференцировке. В результате нарушалась структурная организация коллагенового матрикса в остеобластах и тормозился процесс формирования очагов минерализации внеклеточного матрикса.