И.М. Ларина1, А.Г. Гончарова2, Л.Х. Пастушкова3, Д.Н. Каширина4, А.Н. Чеботок5,
А.С. Кононихин6, А.Г. Бржозовский7, Е.А. Ильин8

1–8 Государственный научный центр Российской Федерации –
Институт медико-биологических проблем РАН (Москва, Россия)

Постановка проблемы. Исследования влияния  уникальных условий Антарктиды на организм человека при осуществлении длительной профессиональной деятельности создают уникальные возможности для решения многогранных задач фундаментальной, прикладной физиологии и медицины.

Цель работы – анализ особенностей протеомной композиции крови здорового человека, обеспечивающих процессы энергетического гомеостаза во время годичной зимовки на антарктической станции «Восток».

Результаты. Масс-спектрометрический анализ «сухих пятен крови», полученных в условиях годичной изоляции на антарктической станции «Восток», определил 1239 различных белков. Протеомная композиция достоверно изменялась к четвертому и двенадцатому месяцам. Изменения протеома направлены, в первую очередь, на регуляцию процессов поддержания энергетического гомеостаза. Особенностями энергообеспечения в условиях изоляции, гипербарической гипоксии и гипокинезии на станции «Восток» в Антарктиде являются: переход на окисление жиров по дикарбоновому пути, убиквитин-зависимый  путь катаболизма белков и изменение метаболизма глюкозы.

Практическая значимость. Полученные данные позволяют считать, что осуществление длительной профессиональной деятельности в условиях изоляции, гипобарической гипоксии и гипокинезии на станции «Восток» в Антарктиде сопровождается направленными изменениями протеома крови, регулирующими процессы поддержания энергетического гомеостаза как основы адаптации и высокой работоспособности.

Ларина И.М., Гончарова А.Г., Пастушкова Л.Х., Каширина Д.Н., Чеботок А.Н., Кононихин А.С., Бржозовский А.Г., Ильин Е.А. Особенности протеомной регуляции энергетического обмена во время годичной зимовки на антарктической станции «Восток» // Биомедицинская радиоэлектроника. 2022. T. 25. № 1. С. 5-11. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604136-202201-01

1. Strewe C., Moser D., Buchheim J.I., Gunga H.C., Stahn A., Crucian B.E., Fiedel B., Bauer H., Gössmann-Lang P., Thieme D., Kohlberg E., Choukèr A., Feuerecker M. Sex differences in stress and immune responses during confinement in Antarctica // Biol. Sex Differ. 2019 Apr 16. V. 10(1). P. 20. DOI: 10.1186/s13293-019-0231-0
2. Johnsen B.H., Brattebø G., Phillips T.M., Gjeldnes R., Bartone P.T., Monsen H.N., Thayer J.F. Crossing the Antarctica: Exploring the Effects of Appetite-Regulating Hormones and Indicators of Nutrition Status during a 93-Day Solo-Expedition // Nutrients. 2021 May 23. V. 13(6). P. 1777. DOI: 10.3390/nu13061777
3. Arendt J. Biological rhythms during residence in polar regions // Chronobiol. Int. 2012 May. V. 29(4). P. 379–394. DOI: 10.3109/07420528.2012.668997
4. Suedfeld P., Weiss K. Antarctica natural laboratory and space analogue for psychological research // Environ. Behav. 2000 Jan. V. 32(1). P. 7–17. DOI: 10.1177/00139160021972405
5. Pagel J.I., Choukèr A. Effects of isolation and confinement on humans-implications for manned space explorations // J. Appl. Physiol (1985). 2016 Jun 15. V. 120(12). P. 1449–1457. DOI: 10.1152/japplphysiol.00928.2015
6. Samaja M. Blood gas transport at high altitude // Respiration. 1997. V. 64(6). P. 422–428. DOI: 10.1159/000196718
7. Caputo V., Pacilli M.G., Arisi I., Mazza T., Brandi R., Traversa A., Casasanta G., Pisa E., Sonnessa M., Healey B., Moggio L., D'Onofrio M., Alleva E., Macrì S. Genomic and physiological resilience in extreme environments are associated with a secure attachment style // Transl. Psychiatry. 2020 Jun 9. V. 10(1). P. 185. DOI: 10.1038/s41398-020-00869-4
8. Arendt J., Middleton B. Human seasonal and circadian studies in Antarctica (Halley, 75°S) // Gen. Comp. Endocrinol. 2018 Mar 1. V. 258. P. 250–258. DOI: 10.1016/j.ygcen.2017.05.010
9. Steinach M., Kohlberg E., Maggioni M.A., Mendt S., Opatz O., Stahn A., Tiedemann J., Gunga H.C. Changes of 25-OH-Vitamin D during Overwintering at the German Antarctic Stations Neumayer II and III // PLoS One. 2015 Dec 7. V. 10(12). P. e0144130. DOI: 10.1371/journal.pone.0144130
10. Mairesse O., MacDonald-Nethercott E., Neu D., Tellez H.F., Dessy E., Neyt X., Meeusen R., Pattyn N. Preparing for Mars: human sleep and performance during a 13 month stay in Antarctica // Sleep. 2019 Jan 1. V. 42(1). DOI: 10.1093/sleep/zsy206
11. Palinkas L.A., Glogower F., Dembert M., Hansen K., Smullen R. Incidence of psychiatric disorders after extended residence in Antarctica // Int. J. Circumpolar Health. 2004 May. V. 63(2). P. 157–168. DOI: 10.3402/ijch.v63i2.17702
12. Palinkas L.A., Reedy K.R., Shepanek M., Reeves D., Samuel Case H., Van Do N., Lester Reed H. A randomized placebo-controlled clinical trial of the effectiveness of thyroxine and triiodothyronine and short-term exposure to bright light in prevention of decrements in cognitive performance and mood during prolonged Antarctic residence // Clin. Endocrinol. (Oxf). 2010 Apr. V. 72(4). P. 543–550. DOI: 10.1111/j.1365-2265.2009.03669
13. Strewe C., Thieme D., Dangoisse C., Fiedel B., van den Berg F., Bauer H., Salam A.P., Gössmann-Lang P., Campolongo P., Moser D., Quintens R., Moreels M., Baatout S., Kohlberg E., Schelling G., Choukèr A., Feuerecker M. Modulations of Neuroendocrine Stress Responses During Confinement in Antarctica and the Role of Hypobaric Hypoxia // Front. Physiol. 2018 Nov 26. V. 9. P. 1647. DOI: 10.3389/fphys.2018.01647
14. Yadav A.P., Mishra K.P., Ganju L., Singh S.B. Wintering in Antarctica: impact on immune response of Indian expeditioners // Neuroimmunomodulation. 2012. V. 19(6). P. 327–333. DOI: 10.1159/000339512
15. Feuerecker M., Crucian B., Salam A.P., Rybka A., Kaufmann I., Moreels M., Quintens R., Schelling G., Thiel M., Baatout S., Sams C., Choukèr A. Early adaption to the antarctic environment at dome C: consequences on stress-sensitive innate immune functions // High Alt. Med. Biol. 2014 Sep. V. 15(3). P. 341–348. DOI: 10.1089/ham.2013.1128
16. Feuerecker M., Crucian B.E., Quintens R., Buchheim J.I., Salam A.P., Rybka A., Moreels M., Strewe C., Stowe R., Mehta S., Schelling G., Thiel M., Baatout S., Sams C., Choukèr A. Immune sensitization during 1 year in the Antarctic high-altitude Concordia Environment // Allergy. 2019 Jan. V. 74(1). P. 64–77. DOI: 10.1111/all.13545
17. Hattersley J., Wilson A.J., Thake C.D., Facer-Childs J., Stoten O., Imray C. Metabolic rate and substrate utilisation resilience in men undertaking polar expeditionary travel // PLoS One. 2019 Aug 15. V. 14(8). P. e0221176. DOI: 10.1371/journal.pone.0221176
18. Porcelli S., Marzorati M., Healey B., Terraneo L., Vezzoli A., Bella S.D., Dicasillati R., Samaja M. Lack of acclimatization to chronic hypoxia in humans in the Antarctica // Sci. Rep. 2017 Dec 22. V. 7(1). P. 18090. DOI: 10.1038/s41598-017-18212-1
19. Yadav A.P., Mishra K.P., Ganju L., Singh S.B. Wintering in Antarctica: impact on immune response of Indian expeditioners // Neuroimmunomodulation. 2012. V. 19(6). P. 327–333. DOI: 10.1159/000339512