Постельный режим с опущенной головой (Head-Down Tilt Bed Rest; HDTBR) — это наземная аналоговая модель для изучения патофизиологии нейро-окулярного синдрома, связанного с космическими полетами (Spaceflight Associated Neuro-Ocular Syndrome; SANS).
SANS — это синдром, вызванный смещением жидкости к голове во время космического полета. Основные проявления: отек диска зрительного нерва, уплощение глазного яблока, гиперметропизация и застой в хориоидее. Примерно у 70% астронавтов наблюдаются те или иные признаки. Ранее он назывался синдромом нарушения зрения и внутричерепного давления (VIIP) 1).
HDTBR с 1990 года является международно признанной наземной аналоговой моделью, включающей длительный постельный режим с наклоном головы вниз на -6 градусов. Параболические полеты имеют слишком короткое время воздействия, чтобы вызвать симптомы, подобные SANS, поэтому предпочтение отдается HDTBR, который позволяет воспроизвести непрерывное смещение жидкости 1).
Ранние 70-дневные исследования HDTBR не вызывали признаков SANS. Предполагалось, что причиной могло быть снижение внутричерепного давления (ВЧД) из-за использования подушки или опоры для предплечий. Впоследствии принятие строгого протокола, запрещающего подушки и опору для рук, позволило успешно вызвать хориоидальные складки и отек диска зрительного нерва 1).
При краткосрочных миссиях (менее 6 месяцев) у 29% астронавтов, а при долгосрочных (6 месяцев и более) у 60% сообщается о снижении остроты зрения из-за дальнозоркости1).
QПочему HDTBR установлен под углом 6 градусов?
A
С 1990 года наклон головы на 6 градусов является международным стандартным аналогом микрогравитации. Этот угол непрерывно вызывает смещение жидкости к голове, аналогичное тому, что происходит в космическом полете.
Головная боль: На ранних стадиях исследования появляется пульсирующая, давящая, двусторонняя головная боль. Предполагается, что она вызвана смещением жидкости к голове.
Незначительное влияние на зрительную функцию: Экспериментальные условия существенно не влияют на зрительную функцию участников. Ни один испытуемый не испытывал серьезных зрительных нарушений.
Легкая миопизация: Может возникать временная близорукость из-за продолжительной работы на близком расстоянии.
Когнитивные изменения (у лиц с развитием SANS): В исследовании HDTBR с гиперкапническим воздействием у лиц с развитием SANS наблюдалась повышенная зависимость от визуальных подсказок в когнитивных тестах1).
QМожет ли снизиться зрение при HDTBR?
A
Тесты остроты зрения и рефракции остаются в пределах нормы. В тесте Амслера, тесте красной точки, конфронтационном поле зрения и тесте цветового зрения значимых изменений не наблюдается. Ни один испытуемый не сообщил о серьезных зрительных нарушениях.
Основные результаты изменений глаз, наблюдаемых при HDTBR, представлены ниже.
Утолщение RNFL: при 14-дневном HDTBR средняя толщина верхней перипапиллярной сетчатки увеличивается на +4,69 мкм, при 70-дневном HDTBR — в среднем на +11,50 мкм1).
Отек диска зрительного нерва: при строгом 30-дневном HDTBR отек диска 1–2 степени по Frisén наблюдался у 45% испытуемых1). Испытуемые после 30-дневного HDTBR склонны к более выраженному отеку диска зрительного нерва, чем астронавты.
Увеличение перипапиллярного TRT: испытуемые при строгом HDTBR демонстрируют большее увеличение перипапиллярного TRT, чем астронавты (средняя разница 37 мкм)1).
Хориоидальные складки: могут возникать без увеличения толщины хориоидеи.
Изменения толщины хориоидеи: в краткосрочных 3-дневных исследованиях отмечено статистически значимое увеличение. Через 60 минут HDT подтверждено увеличение субфовеолярной толщины хориоидеи1). С другой стороны, у астронавтов увеличение толщины хориоидеи больше, чем у испытуемых HDTBR (средняя разница 27 мкм)1).
Расширение оболочки зрительного нерва : подтверждено орбитальным УЗИ при 60-минутной HDT, аналогично находкам у космонавтов через месяц после полета 1).
Повышение внутриглазного давления : +1,42 мм рт. ст. за 14 дней, +1,79 мм рт. ст. за 70 дней, но оба в пределах нормы.
К находкам, не наблюдаемым при HDTBR, относятся уплощение глазного яблока, гиперметропизация и ватообразные пятна 1). Острота зрения, рефракция, длина оси, глубина передней камеры и кривизна роговицы также не показывают значительных изменений.
В таблице ниже приведено сравнение основных находок между HDTBR и SANS (космический полет).
Основной механизм HDTBR — смещение жидкости в голову из-за изменения направления вектора гравитации, действующего на тело. Это вызывает изменения распределения жидкости, аналогичные тем, что наблюдаются в условиях микрогравитации.
Способствующие факторы включают разницу давления через решетчатую пластинку, застой в хориоидее, смещение объема мозга, ориентацию пучков коллагеновых волокон и гидростатическое распределение жидкости.
Основные факторы риска следующие.
Длительность HDTBR : самый значительный фактор риска. 70-дневная HDTBR приводит к примерно в 2,5 раза более выраженному увеличению перипапиллярной толщины сетчатки по сравнению с 14-дневной.
Миопия : у лиц с миопией средней степени наблюдается более высокое пиковое внутриглазное давление (19,8 мм рт. ст. против 18,6–18,7 мм рт. ст.) и значительно большее повышение внутриглазного давления по сравнению с эмметропами и лицами с миопией слабой степени1).
Генетическая предрасположенность : у носителей аллелей MTRR 66G и SHMT1 1420 C сообщается о более выраженном отеке диска зрительного нерва1). Это генетические полиморфизмы, участвующие в метаболизме витаминов группы B.
Анатомические особенности диска зрительного нерва : плотный диск зрительного нерва с малой экскавацией может быть фактором риска.
Предшествующее воздействие HDTBR : у субъектов, участвовавших несколько раз, сообщалось о более чем двукратном увеличении TRT по сравнению с предыдущим, что позволяет предположить, что повторное воздействие может повышать риск.
QПовышается ли риск при следующем воздействии после однократного опыта HDTBR?
A
У испытуемых, участвовавших в нескольких экспериментах HDTBR, сообщалось об увеличении TRT более чем в два раза по сравнению с предыдущим. Повторное воздействие может повышать риск, что следует учитывать при отборе участников исследования.
Основные методы обследования, используемые для оценки и мониторинга глазных изменений, наблюдаемых при HDTBR, приведены ниже.
ОКТ (оптическая когерентная томография) : позволяет количественно оценить утолщение слоя нервных волокон сетчатки, отек диска зрительного нерва и изменения толщины хориоидеи. Также можно наблюдать изменения мембраны Бруха. Heidelberg Spectralis (OCT2) обеспечивает более высокое цифровое разрешение.
ОКТА (ОКТ-ангиография) : неинвазивный метод трехмерной ангиографии, внедренный на МКС в декабре 2018 года. Позволяет оценить сосудистые изменения сетчатки и хориоидеи1).
МРТ : позволяет количественно оценить расширение оболочки зрительного нерва, извитость зрительного нерва и изменения глубины стекловидной полости. Фазово-контрастная МРТ позволяет измерять кровоток, площадь поперечного сечения и скорость кровотока во внутренней яремной вене, позвоночной артерии и внутренней сонной артерии.
Орбитальное УЗИ : простой метод выявления расширения оболочки зрительного нерва1).
Неинвазивное измерение ВЧД (исследовательская стадия) : Люмбальная пункция для прямого измерения ВЧД является инвазивной и невозможна во время полета. Изменения фазы искажающих продуктов отоакустической эмиссии (DPOAE) изучаются в качестве потенциального неинвазивного инструмента мониторинга ВЧД 1). Окулярные вестибулярные вызванные миогенные потенциалы (oVEMP) также рассматриваются как неинвазивный инструмент мониторинга ВЧД, поскольку они связаны с углом наклона головы вниз 1).
Генетические и анализы крови : Уровни витаминов группы B и SNP (MTRR 66G, SHMT1 1420C) используются для оценки факторов риска.
Основные офтальмологические обследования (острота зрения, рефракция в условиях циклоплегии, глазное дно, сетка Амслера, цветоощущение и т.д.) остаются в пределах нормы.
HDTBR — это экспериментальная модель, а не «лечение» в обычном смысле. Ниже представлены результаты исследований контрмер против SANS.
LBNP
Отрицательное давление на нижнюю часть тела (LBNP) : неинвазивный метод, при котором на нижнюю часть тела оказывается отрицательное давление, возвращающее жидкость к периферии.
Доказательства : LBNP при -20 мм рт. ст. подавлял увеличение диаметра оболочки зрительного нерва и на 40% ослаблял расширение сосудистой оболочки после 3 дней HDTBR1). Также было показано подавление увеличения объема ЦСЖ после 5 часов HDTBR1).
Оценка : в настоящее время считается наиболее перспективной контрмерой.
Бедренная манжета
Венозная компрессионная манжета бедра (VTC) : У членов экипажа МКС было зарегистрировано снижение преднагрузки на сердце и расширения яремной венозной системы. Это уменьшает ударный объем, площадь поперечного сечения внутренней яремной вены и внутриглазное давление.
Ограничения : Нет прямого влияния на распределение ЦСЖ или ВЧД. Не выявлено значимых различий в перипапиллярной толщине хориоидеи и диаметре оболочки зрительного нерва при 15° HDT + 60 мм рт. ст. бедренной манжеты в течение 10 минут1).
Искусственная гравитация
Искусственная гравитация с помощью центрифуги: ежедневное 30-минутное воздействие центрифуги.
Ограничения : 30-минутное воздействие было недостаточным для подавления хориоидальных складок и отека диска зрительного нерва. Возможные причины включают ограниченную продолжительность воздействия, недостаточную перегрузку на уровне глаза и участие различных основных механизмов 1).
В исследовании с 70-дневным негиперкапническим HDTBR с использованием протокола iRAT NASA (интегрированная тренировка сопротивления и аэробика) не было обнаружено значительных различий между группой упражнений и контрольной группой в отношении толщины сетчатки и отека диска зрительного нерва 1). Однако в группе упражнений было отмечено небольшое повышение внутриглазного давления (менее 1 мм рт. ст.). Было показано, что кратковременные умеренные аэробные упражнения, упражнения с сопротивлением и высокоинтенсивные интервальные упражнения связаны со снижением внутриглазного давления 1).
QПочему отрицательное давление на нижнюю часть тела (LBNP) считается перспективной контрмерой?
A
LBNP -20 мм рт. ст. показал подавление увеличения диаметра оболочки зрительного нерва, ослабление хориоидального расширения на 40% после 3 дней HDTBR и подавление увеличения объема ЦСЖ 1). Механизм оттягивания жидкости к периферии, напрямую подавляющий смещение жидкости к голове, считается превосходящим другие контрмеры.
В настоящее время для патофизиологии SANS предложены три основные гипотезы 1).
Гипотеза повышения ВЧД
Механизм : Смещение жидкости к голове → венозный застой → повышение ВЧД → глазные симптомы.
Ограничения : Люмбальная пункция после полета показывает нормальные или слегка повышенные значения (21–28,5 см H₂O). Типичные симптомы IIH (головная боль, пульсирующий шум в ушах) отсутствуют. Отек диска зрительного нерва сохраняется через 6 месяцев после полета, тогда как при IIH он быстро уменьшается при снижении давления. Только повышением ВЧД объяснить трудно.
Гипотеза компартментализации ЦСЖ
Механизм : В условиях микрогравитации давление ЦСЖ в оболочке зрительного нерва локально повышается за счет механизма одностороннего клапана. Равновесие давления с краниальным субарахноидальным пространством неполное.
Значение : Объясняет, почему отек диска зрительного нерва сохраняется при нормальном или слегка повышенном ВЧД.
Гипотеза смещения мозга вверх
Механизм: В условиях микрогравитации мозг слегка вращается и смещается вверх, что приводит к натяжению зрительного перекреста вверх и сдавливанию оболочки зрительного нерва.
Доказательство: МРТ показала увеличение длины зрительного нерва после полета (0,80 ± 0,74 мм)1).
Между HDTBR и космическим полетом существует несколько важных различий.
Степень расширения сосудистой оболочки: При HDTBR расширение сосудистой оболочки не так выражено, как при космическом полете, поскольку гравитация по вертикальной оси (Gz) все еще присутствует и создает вес тканей.
Механизм образования складок сосудистой оболочки: При HDTBR складки сосудистой оболочки могут возникать без увеличения ее толщины, что предполагает, что утолщение сосудистой оболочки не является обязательным условием для их образования.
Изменение внутриглазного давления: При HDTBR снижения внутриглазного давления не происходит, поэтому механизм формирования хориоретинальных складок за счет комбинации снижения внутриглазного давления и повышения ВЧД неприменим.
Сравнение с IIH: Только у 10% пациентов с IIH и отеком диска зрительного нерва при SD-OCT выявляются хориоидальные складки, и одно лишь повышение ВЧД не может вызвать хориоидальные складки во всех случаях.
Степень повышения ВЧД: Испытуемые HDTBR могут испытывать несколько более высокое ВЧД, чем астронавты, что может способствовать различиям в тяжести отека диска зрительного нерва.
Согласно обзору Ong и соавт. (2021), во время HDTBR мозговая перфузия снижается у всех испытуемых. Однако у испытуемых, развивших симптомы SANS, перфузия сохранялась выше, чем у тех, у кого симптомы не развились1).
В условиях гиперкапнии (около 4 мм рт. ст. PCO₂) значимых изменений цереброваскулярной реактивности и гиперкапнического вентиляционного ответа не наблюдалось1).
Внедрение ОКТА на МКС (декабрь 2018 г.) : Сравнение данных о сосудистой системе сетчатки во время космических полетов с результатами HDTBR позволит глубже понять влияние сдвига жидкости на кровообращение сетчатки и хориоидеи1).
Разработка неинвазивных методов измерения ВЧД: Фазовые изменения отоакустической эмиссии (ОАЭ) изучаются в качестве кандидатов для мониторинга ВЧД в условиях МКС, и проводятся тесты в HDTBR1). oVEMP также считается перспективным неинвазивным инструментом мониторинга ВЧД из-за его связи с углом наклона головы вниз1).
Адаптация к эре частного космического туризма : С появлением частных космических компаний, таких как SpaceX и Blue Origin, краткосрочный HDTBR может быть применен для скрининга чувствительности к цефалическому сдвигу жидкости у широкой публики 1).
Генетический скрининг: Полиморфизмы MTRR и SHMT1 были идентифицированы как факторы риска, и проводятся исследования возможности использования HDTBR для генетического скрининга кандидатов в космонавты1).
Непроверенные контрмеры: многие контрмеры, такие как диетотерапия, прием витаминов, наружные и внутренние препараты, все еще остаются непроверенными1).
Проблемы пилотируемых миссий на Марс: Для марсианских миссий продолжительностью 1–3 года необходимо срочно выяснить патофизиологию SANS, определить факторы риска и разработать контрмеры1).
В качестве наземного аналога HDTBR имеет следующие ограничения 1): небольшой размер выборки, трудности с набором испытуемых, разница в физической подготовке с астронавтами, нестандартизированность протокола и наличие условий, не соответствующих космическому полёту, таких как контакт со спиной.
Ong J, Lee AG, Moss HE. Head-Down Tilt Bed Rest Studies as a Terrestrial Analog for Spaceflight Associated Neuro-Ocular Syndrome. Front Neurol. 2021;12:648958.
Taibbi G, Cromwell RL, Zanello SB, Yarbough PO, Ploutz-Snyder RJ, Godley BF, et al. Ocular Outcomes Comparison Between 14- and 70-Day Head-Down-Tilt Bed Rest. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2016;57(2):495-501. PMID: 26868753.
He Y, Karanjia R, Zhang X, Wanderer D, Walker E, Lee SH, et al. Optic Nerve Vasculature and Countermeasure Assessment in a Bedrest Analogue of Spaceflight-Associated Neuro-Ocular Syndrome. Am J Ophthalmol. 2025;278:317-327. PMID: 40545016.
Скопируйте текст статьи и вставьте его в выбранный ИИ-ассистент.
Статья скопирована в буфер обмена
Откройте ИИ-ассистент ниже и вставьте скопированный текст в чат.
