- PII
- 10.31857/S0131164624050067-1
- DOI
- 10.31857/S0131164624050067
- Publication type
- Article
- Status
- Published
- Authors
- Volume/ Edition
- Volume 50 / Issue number 5
- Pages
- 54-64
- Abstract
- Within the framework of the SIRIUS international project, a study of the basic metabolism of a gender-mixed crew in a sealed object with a moderately high content of carbon dioxide in the artificial atmosphere was conducted. Using mathematical methods, we estimated the basic metabolic rate of a crew of 5 people (3 men and 2 women) at rest for 240 days of isolation when simulating a flight to the Moon in the “SIRIUS-21” experiment. The period of isolation lasted from 4.11.2021 to 3.07.2022. BMR studies were performed twice in the background (on –38–35, –6 days), 7 times during the isolation period (23–25, 50–52, 84–86, 110–112, 154–156, 181–183, 222–224 day) and twice during the aftereffect period (+1–2, +8–9 days). It was found that the basic metabolism in isolation decreased by an average of 6 kcal/kg of body weight per day compared with natural environmental conditions. The crew was isolated from the effects of seasonal lighting changes in a sealed facility, the Ground-Based Medical and Technical Facility (NEK) of the Scientific Research Center of the Russian Federation - Institute of Biomedical Problems of the Russian Academy of Sciences, which does not have portholes, and where artificial lighting was created without seasonal changes. Inside the NEK, the comfort temperature was constantly maintained at +21–23 degrees Celsius and an artificial gas environment was formed, in which the oxygen content was maintained at 21%, carbon dioxide no more than 0.35%. In conditions of isolation from the action of these geophysical environmental factors, seasonal fluctuations in basal metabolism with a wave span of an average of 4 kcal /kg of body weight per day were detected: in the spring calendar season, the level of basal metabolism increased relative to the winter season. Seasonal local maximums and minimums of the basic exchange level for 2 calendar seasons (winter 2021/2022 and in spring 2022) were determined for each of the volunteers. The results obtained in this work can be applied in the field of space physiology to clarify the calculated oxygen reserves and caloric content of the crew’s rations for a long-term space mission, as well as in the design and programming of life support systems and thermal management systems for inhabited hermetic objects.
- Keywords
- основной обмен гендерно-смешанный экипаж длительная изоляция обитаемый герметичный объект гиперкапническая искусственная газовая среда непрямая калориметрия сезонные биоритмы системы жизнеобеспечения эксперимент SIRIUS-21
- Date of publication
- 01.05.2024
- Year of publication
- 2024
- Number of purchasers
- 0
- Views
- 28
References
- 1. Мак-Мюррей У. Обмен веществ у человека / Основы учения о взаимосвязи биохимии с физиологией и патологией // Пер. с англ. М.: Мир, 1980. 368 с.
- 2. Иванов К.П. Основы энергетики организма: Теоретические и практические аспекты. Т. 3. Современные проблемы, загадки и парадоксы регуляции энергетического баланса. СПб.: Наука, 2001. 278 с.
- 3. Герман И. Физика организма человека / Пер. с англ. Долгопрудный: Интеллект, 2014. 992 с.
- 4. Холл Дж.Э Медицинская физиология по Гайтону и Холлу / Пер. с англ. М.: Логосфера, 2018. 1328 с.
- 5. Беркович Е.М. Энергетический обмен в норме и патологии. М.: Медицина, 1964. 334 с.
- 6. Ольнянская Р.П. Очерки по регуляции обмена веществ. Л.: Наука, 1964. 234 с.
- 7. Слоним А.Д. Экологическая физиология животных. М.: Высшая школа, 1971. 448 с.
- 8. Экологическая физиология животных. часть 2. Физиологические системы в процессе адаптации и факторы среды обитания. Руководство по физиологии / Под ред. Слонима А.Д. Л.: Наука, 1981. 528 с.
- 9. Chen K., Zhang Y., Zhou S. et al. The association between the basal metabolic rate and cardiovascular disease: A two-sample Mendelian randomization study // Eur. J. Clin Invest. 2024. V. 54. № 5. P. e14153.
- 10. Blasco Redondo R. Resting energy expenditure; assessment methods and applications // Nutr. Hosp. 2015. V. 31. Suppl 3. P. 245.
- 11. Pavlidou E., Papadopoulou S.K., Seroglou K., Giaginis C. Revised Harris-Benedict equation: New human resting metabolic rate equation // Metabolites. 2023. V. 13. № 2. P. 189.
- 12. Heymsfield S.B., Smith B., Dahle J. et al. Resting energy expenditure: from cellular to whole-body level, a mechanistic historical perspective // Obesity (Silver Spring). 2021. V. 29. № 3. P. 500.
- 13. Мониторинг пищевого статуса с использованием современных методов нутриметаболомики и оптимизации диетотерапии при внутренней патологии. (Методические рекомендации для врачей МЗСР РФ). М.: Эталон, 2006. 36 с.
- 14. Илюшин Ю.С., Олизаров В.В. Системы обеспечения жизнедеятельности и спасения экипажей летательных аппаратов. М.: ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1972. 492 с.
- 15. Хаскин В.В. Энергетика теплообразования и адаптация к холоду. Новосибирск: Наука, 1975. 200 с.
- 16. Малоземов В.В. Тепловой режим космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1980. 232 с.
- 17. Баранов В.М. Газоэнергообмен человека в космическом полете и модельных исследованиях. М.: Наука, 1993. 126 с.
- 18. Глушко А.А. Космическая экология. М.: Инженерная экология, 2005. 624 с.
- 19. Шибанов Г.П. Обитаемость космоса и безопасность пребывания в нем человека. М.: Машиностроение, 2007. 544 с.
- 20. Демин А.В., Иванов А.И., Суворов А.В. Теплопродукция человека в разных состояниях // Вестник Тверского государственного университета. Сер.: Биология и экология. 2013. Т. 29. № 2. С. 99.
- 21. Малоземов В.В., Рожнов В.Ф., Правецкий В.Н. Системы жизнеобеспечения экипажей летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1986. 584 с.
- 22. Глушко А.А. Космические системы жизнеобеспечения (биофизические основы проектирования и испытания). М.: Машиностроение, 1986. 304 с.
- 23. Городинский С.М., Глушко А.А., Орехов Б.В. Калориметрия в изолирующих средствах защиты человека. М.: Машиностроение, 1976. 208 с.
- 24. Bioastronautics Data book / NASA. Washington, 1973. P. 847.
- 25. Fujihira K., Takahashi M., Wang Ch., Hayashi N. Factors explaining seasonal variation in energy intake: a review // Front. Nutr. 2023. V. 10. P. 1192223.
- 26. Голиков А.П., Голиков П.П. Сезонные биоритмы в физиологии и патологии. М.: Медицина, 1973. 167 с.
- 27. Демин А.В. Разработка способа косвенной оценки потребления кислорода человеком // Вестник Тверского государственного университета. Сер.: Биология и экология. 2013. № 2. С. 90.
- 28. Меньшов А.И. Космическая эргономика. Л.: Наука, 1971. 296 с.
- 29. Модельный эксперимент с длительной изоляцией: проблемы и достижения / Под ред. Баранова В.М. М.: Слово, 2001. 590 с.
- 30. McLean J.A., Tobin G. Animal and Human Calorimetry. Cambridge University Press, 2008. 356 p.
- 31. Alcantara J.M.A., Galgani J.E., Jurado-Fasoli L. et al. Validity of four commercially available metabolic carts for assessing resting metabolic rate and respiratory exchange ratio in non-ventilated humans // Clin. Nutr. 2022. V. 41. № 3. P. 746.
- 32. Fullmer S., Benson-Davies S., Earthman C.P. et al. Evidence analysis library review of best practices for performing indirect calorimetry in healthy and non-critically ill individuals // J. Acad. Nutr. Diet. 2015. V. 115. № 9. P. 1417.
- 33. Дьяконов В.П. Справочник по системе символьной математики DERIVE. М.: СК Пресс, 1998. 255 с.
- 34. Исакова О.П., Тарасевич Ю.Ю., Юзюк Ю.И. Обработка и визуализация данных физических экспериментов с помощью пакета Origin. М.: Либроком, 2009. 138 с.
- 35. Демин А.В., Дьяченко А.И., Иванов А.И. и др. Инструментальный мониторинг состояния вегетативной нервной системы человека в эксперименте «Марс-520» // Медицинская техника. 2013. № 2. С. 27.
