А.Г. Гончарова1, Л.Х. Пастушкова2, Д.Н. Каширина3, О.В. Попова4, И.Н. Гончаров5, И.М. Ларина6

1–6 Государственный научный центр Российской Федерации – Институт медико-биологических проблем РАН (Москва, Россия)

1 goncharova.anna@gmail.com, 2 lpastushkova@mail.ru, 3 daryakudryavtseva@mail.ru, 4 olya.popovaolga2710@yandex.ru, 5 igorgoncharov@gmail.com, 6 irina.larina@gmail.com

Постановка проблемы. Длительный космический полет (КП) представляет значительную проблему из-за потенциального возникновения аритмий. В работе впервые проведен анализ данных, полученных при анализе протеома сухих пятен крови для возможной оценки аритмогенного влияния на организм космонавтов такого экстремального фактора, как длительный КП.

Цель работы – попытка выявления связанных с нарушениями ритма сердца белков-биомаркеров.

Результаты. Методами жидкостной масс-спектрометрии были получены и сопоставлены данные протеомного анализа сухих пятен крови с результатами синхронно выполняемых на борту Международной космической станции (МКС) исследований механизмов вегетативной регуляции кровообращения, функционального состояния миокарда и сосудистого русла в эксперименте «Кардиоконтроль». У группы с выявленными нарушениями сердечного ритма по сравнению с группой без нарушений были выявлены специфичные белки: на 7-е сутки полета определялся Cathepsin D (ген CTSD); на 3-й месяц полета у космонавтов с аритмиями в пробах были обнаружены белки Solute carrier family 2, Facilitated glucose transporter member 14 (ген SLC2A14) и Immunoglobulin heavy constant alpha 2 (ген IGHA2). Белки, связанные с аритмогенным влиянием на 6-й месяц КП не были выявлены. Проведена аннотация этих достоверно изменяющихся белков.

Практическая значимость. Протеомные исследования могут стать частью медико-биологического обеспечения длительных миссий, способствовать персонифицированной тактике профилактики аритмий в разные сроки КП, в том числе до и после сеансов внекорабельной деятельности.

Гончарова А.Г., Пастушкова Л.Х., Каширина Д.Н., Попова О.В., Гончаров И.Н., Ларина И.М. Поиск маркеров аритмогенного влияния комплекса экстремальных факторов длительных космических полетов в протеоме крови // Технологии живых систем. 2026. T. 23. № 3. С. 26-35. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700997-202603-03

1. Ercan E. Effects of aerospace environments on the cardiovascular system // Anatol. J. Cardiol. 2021. V. 25. Suppl. 1. P. 3–6. DOI: 10.5152/AnatolJCardiol.2021.S103
2. Бокерия Л.А., Голухова Е.З., Адамян М.Г. и др. Клинико-функциональные особенности желудочковых аритмий у больных ишемической болезнью сердца // Кардиология. 1998. № 10. С. 17–24.
3. Johnston R.S., Dietlein L.F., Berry C.A. et al. Biomedical Results of Apollo // National Aeronautics and Space Administration: Washington, DC, USA, 1975.
4. Johnson R.L., Driscoll T.B., LeBlanc A.D. Biomedical Results from Skylab // US Government Printing Office: Washington DC USA. 1977.
5. Anzai T., Frey M.A., Nogami A. Cardiac Arrhythmias during Long-duration Spaceflights // J. Arrhythm. 2014. V. 30. P. 139–149.
6. Krittanawong C., Isath A., Kaplin S. et al. Cardiovascular disease in space: A systematic review // Prog. Cardiovasc. Dis. 2023. V. 81. P. 33-41. DOI: 10.1016/j.pcad.2023.07.009
7. Русанов В.Б., Яхья Ю.Д., Орлов О.И. Вариабельность сердечного ритма как маркер регуляторных механизмов сердечно-сосудистого гомеостаза в космическом полете // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2024. Т. 55. № 1. С. 23–27.
8. Фунтов И.И., Лучицкая Е.С., Баевский Р.М. и др. Космический эксперимент «Кардиовектор». Изучение влияния факторов космического полета на пространственное распределение энергии сердечных сокращений и роль правых и левых отделов сердца в приспособлении системы кровообращения к условиям длительной невесомости. Методы и приборы космической кардиологии на борту Международной космической станции: Монография под ред. Р.М. Баевского, О.И. Орлова. М.: Техносфера. 2016. Гл. 7. С. 272–303.
9. Ларина И.М., Каширина Д.Н., Пастушкова Л.Х. и др. Протеом сухих пятен крови космонавтов в течение 6-месячного полета // Физиология человека. 2024. Т. 50. № 4. С. 105–119.
10. Бокерия О.Л., Ахобеков А.А. Желудочковая экстрасистолия // Анналы аритмологии. 2015. Т. 12. № 1. DOI: 10.15275/ annaritmol.2015.1.3
11. Cantillon D.J. Evaluation and management of premature ventricular complexes // Cleve. Clin. J. Med. 2013. V. 80. № 6. P. 377–387. DOI: 10.3949/ccjm.80a.12168
12. Acharya A., Brungs S., Lichterfeld Y. et al. Parabolic, Flight-Induced, Acute Hypergravity and Microgravity Effects on the Beating Rate of Human Cardiomyocytes // Cells. 2019. V. 8. № 4. P. 352. DOI: 10.3390/cells8040352
13. Hoes M.F., Tromp J., Ouwerkerk W. et al. The role of cathepsin D in the pathophysiology of heart failure and its potentially beneficial properties: a translational approach // Eur. J. Heart Fail. 2020. V. 22. № 11. P. 2102–2111. DOI: 10.1002/ejhf.1674
14. Moallem S.A., Nazemian F., Eliasi S. et al. Correlation between cathepsin D serum concentration and carotid intima-media thickness in hemodialysis patients // Int. Urol. Nephrol. 2011. V. 43. № 3. P. 841–848. DOI: 10.1007/s11255-010-9729-4
15. Lusis A.J. Atherosclerosis // Nature. 2000. V. 407. № 6801. P. 233–241. DOI: 10.1038/35025203
16. Головкин А.С., Григорьев Е.В., Матвеева В.Г., Великанова Е.А. Значение катепсинов в патогенезе и прогрессировании атеросклероза // Кардиология и сердечно-сосудистая хирургия. 2012. Т. 5. № 4. С. 9–12.
17. Wu P., Yuan X., Li F. et al. Myocardial Upregulation of Cathepsin D by Ischemic Heart Disease Promotes Autophagic Flux and Protects Against Cardiac Remodeling and Heart Failure // Circ. Heart Fail. 2017. V. 10. № 7. P. e004044. DOI: 10.1161/CIRCHEARTFAILURE.117.004044
18. Ma X., Liu H., Foyil S.R. et al. Impaired autophagosome clearance contributes to cardiomyocyte death in ischemia/reperfusion injury // Circulation. 2012. V. 125. № 25. P. 3170–3181. DOI: 10.1161/Circulationaha.111.041814
19. Razquin C., Fernandez-Irigoyen J., Barrio-Lopez M.T. et al. Proteomics and recurrence of atrial fibrillation: a pilot study nested in the PREDIMAR trial // Eur. J. Prev. Cardiol. 2023. V. 30. Suppl. 1. P. zwad125.326. DOI: 10.1093/eurjpc/zwad125.326
20. Deng W., Cao J., Chen L. et al. Plasma Glycoproteomic Study of Therapeutic Hypothermia Reveals Novel Markers Predicting Neurologic Outcome Post-cardiac Arrest // Transl. Stroke Res. 2018. V. 9. № 1. P. 64–73. DOI: 10.1007/s12975-017-0558-y
21. van Vugt M., Finan C., Chopade S. et al. Integrating metabolomics and proteomics to identify novel drug targets for heart failure and atrial fibrillation // Genome Med. 2024. V. 16. № 1. P. 120. DOI: 10.1186/s13073-024-01395-4
22. Núñez E., Fuster V., Gómez-Serrano M. et al. Unbiased plasma proteomics discovery of biomarkers for improved detection of subclinical atherosclerosis // EBioMedicine. 2022. V. 76. P. 103874. DOI: 10.1016/j.ebiom.2022.103874
23. Amir Shaghaghi M., Murphy B., Eck P. The SLC2A14 gene: genomic locus, tissue expression, splice variants, and subcellular localization of the protein // Biochem. Cell Biol. 2016. V. 94. № 4. P. 331–335. DOI: 10.1139/bcb-2015-0089
24. Valli A., Morotti M., Zois C.E. et al. Adaptation to HIF1α Deletion in Hypoxic Cancer Cells by Upregulation of GLUT14 and Creatine Metabolism // Mol. Cancer Res. 2019. V. 17. № 7. P. 1531–1544. DOI: 10.1158/1541-7786.MCP-18-0315
25. Kushakovskiy M.S. Arrhythmias of the heart. M.: Hippocrates, 2020. 54 p.
26. Desouza C.V., Bolli G.B., Fonseca V. Hypoglycemia, diabetes, and cardiovascular events // Diabetes Care. 2010. V. 33. № 6. P. 1389–1394. DOI: 10.2337/dc09-2082
27. Каширина Д.Н., Пастушкова Л.Х., Перси Э.Дж. и др. Изменение белкового состава плазмы космонавтов после космического полета и его значение для функций эндотелия // Физиология человека. 2019. Т. 45. № 1. С. 88–96.
28. Пастушкова Л.Х., Гончарова А.Г., Каширина Д.Н., Ларина И.М. Анализ молекулярных сетей компенсации дисфункциональных нарушений сердечно-сосудистой системы во время длительных космических полетов в «сухих пятнах» крови // Технологии живых систем. 2025. Т. 22. № 3. С. 5−17. DOI: 10.18127/j20700997-202503-01
29. Пастушкова Л.Х., Гончарова А.Г., Каширина Д.Н., Ларина И.М. Определение протеомных маркеров в сухих пятнах крови, включенных в адаптацию сердечно-сосудистой системы в длительных космических полетах. Часть I // Физиология человека. 2025. Т. 51. № 1. С. 63–75.
30. Ni H., Pan W., Jin Q. Label-free proteomic analysis of serum exosomes from paroxysmal atrial fibrillation patients // Clin. Proteom. 2021. V. 18. P. 1. DOI: 10.1186/s12014-020-09304-8
31. Nakamura K., Reinier K., Chugh S.S. Ventricular fibrillation and the proteome problem: can we solve it? // Eur. Heart J. Acute Cardiovasc. Care. 2024. V. 13. № 3. P. 273–274. DOI: 10.1093/ehjacc/zuad148
32. Schuermans A., Pournamdari A.B., Lee J. et al. Integrative proteomic analyses across common cardiac diseases yield mechanistic insights and enhanced prediction // Nat. Cardiovasc. Res. 2024. V. 3. P. 1516–1530. DOI: 10.1038/s44161-024-00567-0
33. Zhang J., Zhao X., Tang J. et al. Sleep restriction exacerbates cardiac dysfunction in diabetic mice by causing cardiomyocyte death and fibrosis through mitochondrial damage // Cell Death Discov. 2024. V. 10. P. 446. DOI: 10.1038/s41420-024-02214-w
34. Peng X., Li Y., Liu N. et al. Plasma Proteomic Insights for Identification of Novel Predictors and Potential Drug Targets in Atrial Fibrillation: A Prospective Cohort Study and Mendelian Randomization Analysis // Circ. Arrhythm. Electrophysiol. 2024. V. 17. № 10. P. e013037. DOI: 10.1161/CIRCEP.124.013037