重载4周模拟失重大鼠可部分恢复海马神经元新生和突触结构

目的研究重载4周模拟失重大鼠海马区神经元新生和突触结构的变化。方法雄性SD大鼠随机分为笼内对照组(Ctrl组)、尾吊组(SUS组)和尾吊+重载组(SUS+Reloading组)。分别使用旷场实验检测大鼠的情绪状态,新物体识别实验检测大鼠认知功能。采用免疫荧光染色和Western blotting检测海马区神经元新生能力。使用Golgi-Cox染色观察海马区突触结构的改变。结果旷场实验表明,SUS和SUS+Reloading两组大鼠中央活动路程及时间均显著减少(P<0.05);新物体识别实验结果表明,SUS组大鼠新物体辨别指数下降(P<0.01),SUS+Reloading组大鼠则提高(P<0.05)。免疫荧光染色及Western blotting结果表明,SUS组大鼠海马区新生神经元荧光密度及蛋白表达量均显著减少(P<0.01);Golgi-Cox染色结果提示模拟失重导致海马区突触结构完整性及树突棘密度降低(P<0.01);以上实验结果在重载4周模拟失重大鼠中均可得到显著改善(P<0.05)。结论模拟失重损伤大鼠海马神经元新生和突触的发育,此损伤在重载4周后可得到部分逆转。

模拟失重下褪黑素对成骨细胞分化功能的影响

目的探究褪黑素(MT)在模拟失重条件下对成骨细胞分化功能的影响,并进一步探索MT对YTH N6甲基腺苷RNA结合蛋白F2(YTHDF2)的调控作用以及MT是否通过YTHDF2影响成骨细胞分化,为航天失重性骨丢失问题寻求新的干预靶点。方法利用si-YTHDF2或pEX-YTHDF2转染MC3T3-E1细胞,通过qRT-PCR和Western blotting测定MC3T3-E1细胞分化指标RUNX2、COL1A1的表达变化;利用2D回转器培养MC3T3-E1细胞,探究模拟失重下YTHDF2及成骨细胞分化基因RUNX2 mRNA和蛋白含量的变化;向MC3T3-E1细胞转染pEX-YTHDF2后2D回转48 h,通过qRT-PCR和Western blotting测定RUNX2、COL1A1的表达量;设定浓度梯度为10、50、100 nmol/L和1、100μmol/L,研究MT对成骨细胞分化功能的浓度效应;用含MT(100 nmol/L)的培养基回转培养MC3T3-E1细胞48 h,检测YTHDF2的表达变化;转染si-YTHDF2后给予MT或阴性对照,检测分化指标RUNX2、COL1A1,通过碱性磷酸酶(ALP)染色及ALP活性检测验证分化功能变化。结果转染si-YTHDF2显著抑制MC3T3-E1细胞分化,转染pEX-YTHDF2促进MC3T3-E1细胞分化(P<0.05);在模拟失重下MC3T3-E1细胞的YTHDF2 mRNA和蛋白表达水平均呈现明显的低表达状态(P<0.01);模拟失重下转染pEX-YTHDF2部分缓解MC3T3-E1细胞分化功能降低(P<0.05);MT处理可缓解模拟失重导致的YTHDF2 mRNA和蛋白表达下降(P<0.05);转染si-YTHDF2后给予MT处理,分化指标高于si-YTHDF2+DMSO组,但低于si-NC组(P<0.05)。结论YTHDF2促进成骨细胞分化;模拟失重抑制YTHDF2表达且过表达YTHDF2可部分挽救模拟失重导致的成骨细胞分化抑制;MT可缓解模拟失重下YTHDF2表达降低;MT正调控成骨细胞分化能力,部分依赖于促进YTHDF2的表达。本研究首次揭示了MT/YTHDF2轴在模拟失重影响成骨细胞分化中发挥调控的作用,有望为失重性骨丢失防护提供潜在的新策略。

长期模拟失重实验中医证候诊断量表的研究

目的制订适用于长期模拟失重实验受试者整体健康状态评价的中医证候诊断量表,并对其信度与效度进行初步评价。方法本研究基于对长期航天飞行不同阶段中的人体中医病机的认识,通过文献调研结合专家咨询的方法制订量表。采用重测信度和内部一致性系数来检验量表信度;进行为期90 d的头低位卧床实验,采用项目分析和因子分析法评价量表的效度,采用旋转成分矩阵分析各条目与维度间的相关性。结果长期模拟失重实验中医证候诊断量表包含8个维度、57个条目。信度分析结果:30名受试者前后两次量表评分总分相关系数为0.889,表明量表的稳定性很高;量表的克龙巴赫α系数为0.934,表明量表内部一致性非常好;分半信度校正后为0.858,表明量表的信度很高。效度分析结果:57个条目在高分组和低分组的差异均有统计学意义(P<0.01),各条目与量表总分的皮尔逊相关系数均>0.4(P<0.001);采用主成分因子分析法提取8个公因子,累积贡献率为55.293%;旋转成分矩阵分析结果经医理分析和专家反馈显示,与初始8个维度的重合度高达87.5%,表明量表的结构效度良好。结论量表具有良好的信度和效度,能够进行中医证候诊断,适用于长期模拟失重实验,可为受试者主观感受的评价提供客观量化新方法。

非接触式生理心理检测在长期模拟失重效应分析中的应用研究

目的在模拟失重生理效应场景下,构建基于面部视频的非接触式生理心理检测模型,探索长期模拟失重生理效应分析的非接触式心率和负性心境状态检测新方法。方法搭建可见光和热红外视频融合分析的非接触式生理心理数据采集系统,采集“地星二号”90 d头低位卧床实验中受试者生理心理相关数据,构建基于图卷积网络面部多区域特征融合的非接触式心率检测模型和考虑数据可靠性的非接触式负性心境状态检测模型,并以指夹式心率和POMS-SF量表为标签,验证模型的有效性。结果研究结果显示,非接触式心率检测模型的Bland-Altman图差值平均数为-1.26 bpm,且96.3%的误差值检测数据处于95%一致性区间内,模型检测的心率与指夹式心率有较高的一致性;非接触式负性心境状态检测模型对于紧张、压抑、愤怒、疲劳的检测准确率均超过0.85,且心率、AU06、眼部视线、头部姿态对心境状态检测的影响显著。结论非接触式生理心理检测方法不仅能够用于长期模拟失重的生理效应分析,还可为未来长期空间飞行的航天员在轨健康保障提供新途径。

基于AMPK/PFK-2对经皮穴位电刺激“内关”穴防护模拟失重大鼠心肌损伤的效应机制研究

目的:观察经皮穴位电刺激(TEAS)对模拟失重大鼠心功能、心肌病理组织形态、心肌能量代谢和糖酵解相关因子腺苷酸活化蛋白激酶α1(AMPKα1)、磷酸果糖激酶2(PFK-2)蛋白和mRNA表达的影响,探讨TEAS防治模拟失重诱发大鼠心肌损伤的效应和机制。方法:将36只SPF级Wistar大鼠随机分为空白组、模型组和经皮电组,每组各12只;采用尾部悬吊法制备模拟失重大鼠模型,持续30 d。于造模后第2天对经皮电组选用双侧“内关”穴进行干预,疏密波,频率2 Hz/100 Hz,强度1 mA,1次/2 d,每次30 min,共14次。每周记录大鼠体质量变化,4周后测量大鼠心脏、右肢比目鱼肌质量和胫骨长度;采用小动物超声心动图检测大鼠心脏功能;HE染色观察心肌组织病理形态改变;比色法和化学发光法分别检测心肌组织ATP和AMP含量;Western blot和Real-Time PCR法检测心肌组织中AMPKα1、PFK-2蛋白和mRNA表达水平。结果:与空白组比较,模型组大鼠体质量、比目鱼肌湿重及与体质量的比值、左心室质量和心胫比均显著降低,差异具有统计学意义(P<0.01),心脏功能下降,心肌纤维排列稀疏、断裂和溶解,心肌组织ATP含量显著降低,差异具有统计学意义(P<0.01)和AMP含量升高(P>0.05),心肌组织中AMPKα1、PFK-2蛋白和mRNA表达显著降低,差异具有统计学意义(P<0.01)。与模型组比较,经皮电组体质量增加,左心室质量、心胫比显著升高,差异具有统计学意义(P<0.05),心脏功能上升,心肌纤维肌排列整齐,无明显坏死、溶解,心肌组织ATP含量显著升高和AMP显著降低,差异具有统计学意义(P<0.05),心肌组织中AMPKα1、PFK-2蛋白和mRNA表达水平显著升高,差异具有统计学意义(P<0.01或P<0.05)。结论:经皮穴位电刺激“内关”穴可改善模拟失重大鼠心脏功能和结构损伤,提高心脏能量代谢水平,其机制可能与上调心肌组织AMPKα1、PFK-2表达水平进而增强心肌糖酵解过程来防护模拟失重引起的心肌损伤有关。

CDK12参与模拟失重抑制成骨细胞增殖的作用及机制

目的失重环境下成骨细胞增殖能力下降是引起失重性骨丢失的重要原因之一,然而其具体机制仍不清楚。本文在前期研究基础上,研究CDK12参与模拟失重抑制成骨细胞增殖的作用及机制。方法采用RPM模拟失重条件,以CDK12高/低表达成骨细胞与对照组成骨细胞为研究对象,分别采用Ed U染色、流式细胞术、细胞免疫荧光染色、Real time PCR和Western Blot检测成骨细胞增殖、细胞周期、CDK12分布,以及CDK12介导的信号转导的变化,并检测CDK12高表达对失重抑制成骨细胞增殖的挽救作用。结果(1)模拟失重条件抑制成骨细胞增殖,改变细胞周期,下调成骨细胞中CDK12表达;(2)CDK12低表达抑制成骨细胞增殖,且改变细胞周期;(3)模拟失重条件或CDK12低表达抑制了RNAPⅡ磷酸化水平,并下调了DNA复制相关基因表达;(4)模拟失重条件下,CDK12高表达促进成骨细胞增殖、增加RNAPⅡ磷酸化水平,并上调DNA复制相关基因表达,对模拟失重条件抑制成骨细胞增殖具有挽救作用。结论CDK12在模拟失重条件抑制成骨细胞增殖中起重要作用。模拟失重条件下,CDK12表达受到抑制,RNAPⅡ磷酸化水平降低,进而抑制CDC6等DNA复制相关基因表达,改变细胞周期,导致成骨细胞增殖能力下降,而CDK12高表达对模拟失重抑制成骨细胞增殖具有挽救作用。

川芎嗪抑制ROCK的表达降低模拟失重大鼠血管Ca^(2+)敏感性

研究失重条件下血管平滑肌收缩性、Ca^(2+)敏感性及其调控通路RhoA-ROCK蛋白表达的变化,以及川芎嗪干预对其的影响。大鼠尾部悬吊模拟失重,在机体前、后部分别选取颈总动脉和肠系膜上动脉。在模拟失重大鼠颈总动脉中,由苯肾上腺素(PHE)或KCl诱发的血管收缩性和Ca^(2+)敏感性增强,RhoA激酶2(ROCK II)的表达、肌球蛋白磷酸酶靶亚基1(MYPT1)和肌球蛋白调节轻链(MLC)的磷酸化水平均上升,血管孵育Y-27632(ROCK特异性抑制剂)后可降低以上变化。模拟失重大鼠灌饲川芎嗪亦可降低以上变化。模拟失重后,大鼠肠系膜上动脉的收缩性和Ca^(2+)敏感性、ROCK II的表达、MYPT1和MLC的磷酸化水平降低,血管孵育Y-27632对以上变化无明显作用。模拟失重大鼠灌饲川芎嗪亦对以上变化无明显作用。结果表明,由RhoA-ROCK调控的血管平滑肌Ca^(2+)敏感性的变化可能是失重条件下机体前后部血管收缩性发生区域性重塑的关键因素。川芎嗪可抑制ROCK蛋白的表达,降低血管平滑肌升高的Ca^(2+)敏感性,从而纠正失重条件下机体前部血管收缩性的增强,但对失重条件下机体后部血管收缩性的减弱无恢复作用。

90天头低位卧床模拟失重对人体咽喉反流的影响

目的 使用唾液胃蛋白酶检测法观察长期模拟失重受试者咽喉反流(LPR)发生情况。方法 在90天-6°头低位卧床模拟失重实验健康受试者中,选取11名受试者(对照组4名,对抗防护组7名),分别在卧床前(Pre)、卧床第3天(BR3)、第31天(BR31)、第61天(BR61)、第85天(BR85)及恢复期第7天(R7)、第25天(R25)共7个时间节点收集连续两天晨起与睡前的唾液样本,进行唾液胃蛋白酶酶联免疫定量检测。通过回顾性耳鼻喉科主观量表测试获得卧床前、中、后的主观问卷总评分数值。结果 11名受试者共288份唾液样本的胃蛋白酶检测结果显示,其中8名受试者的17份唾液样本胃蛋白酶呈阳性。11名受试者Pre LPR发生率为9.1%,卧床初期(BR3)LPR发生率为36.4%,较卧床期间(BR31为0%、BR61为27.3%、BR85为27.3%)高。卧床结束恢复早期(R7)LPR发生率再次升高(45.5%),至R25降至卧床前水平(9.1%)。对照组与对抗防护组不同时期LPR发生率无统计学差异。耳鼻喉科主观量表总评分数值在卧床期间有升高趋势,在卧床后恢复期恢复。结论 头低位卧床初期与卧床后恢复初期胃蛋白酶阳性率上升,提示体位改变引发的胃肠动力学刺激等因素非单一重力方向倾斜因素,这可能是咽喉反流发生率升高的主要诱因。

尾悬吊模拟失重对小鼠肝脏及结肠DNA甲基化谱的影响

目的通过全基因组甲基化捕获测序技术,在尾悬吊模拟失重条件下,筛选小鼠肝脏和结肠DNA甲基化的差异性位点和区域,探讨失重对基因甲基化的具体影响。方法实验采用6只8周龄的雄性C57BL/6J品系小鼠,随机分为尾吊组和对照组,每组3只,进行为期42 d的尾悬吊模拟失重实验。实验结束后,从肝脏和结肠组织中提取DNA,并利用全基因组甲基化捕获测序技术进行分析。结果肝脏组织的DNA分析显示,共发现7517个差异甲基化位点和997个差异甲基化区域,涉及4892个基因。结肠组织的DNA分析显示,共筛选出70340个差异甲基化位点和12004个差异甲基化区域,影响12877个基因。基因本体论(GO)、京都基因和基因组数据库(KEGG)生物路径分析结果表明,这些差异甲基化基因主要参与了蛋白质结合、细胞粘附、细胞活化以及多种代谢途径。结论本研究通过高通量测序技术成功鉴定了模拟失重条件下小鼠肝脏和结肠的差异甲基化位点和区域,这些发现有助于深入理解在太空长期驻留对生物体基因甲基化的影响,为太空飞行相关疾病的筛选、早期诊断和治疗提供新的研究思路。

模拟失重对家蚕胚胎发育的影响及基因表达变化的研究

目的研究模拟失重对家蚕胚胎发育的影响与基因表达变化。方法将通过三维随机回转器模拟失重环境处理的家蚕胚胎作为回转组。对照组是未进行回转处理的同批次家蚕卵。在家蚕胚胎的中期和孵化期分别对回转组和对照组样本进行转录组测序。观察家蚕胚胎发育状态和蚁蚕孵化时间,分析转录组中差异表达的基因。通过GO和KEGG富集分析,探讨差异基因涉及的信号通路,并使用qRT-PCR验证这些差异基因的表达。结果模拟失重使家蚕胚胎发育提前。GO富集分析显示,与对照组相比,回转组胚胎和孵化蚁蚕表达变化的基因均主要富集于催化活性、膜结构和代谢的生物学过程。KEGG通路富集分析显示,与对照组相比,回转组胚胎表达变化的基因主要富集在核糖体和RNA转运通路,而回转组孵化蚁蚕主要富集在代谢、粘着斑和紧密连接通路。qRT-PCR结果表明,与对照组相比,回转组胚胎中的有机阳离子转运蛋白、突触囊泡糖蛋白2B等基因表达显著上调,回转组蚁蚕中的氨肽酶N等基因表达显著上调,而胶原蛋白和钙结合表皮生长因子结构域等基因表达显著下调。结论模拟失重可以加速家蚕胚胎的发育进程,且家蚕胚胎期基因表达对失重环境很敏感。

模拟失重对小鼠巨噬细胞RAW264.7生物学功能的影响

目的通过2D回转器回转细胞模拟失重生物学效应,探讨模拟失重对小鼠巨噬细胞(RAW264.7)多种生物学功能的影响特点,为深化空间失重免疫抑制机制研究提供理论依据和数据支撑。方法将RAW264.7细胞分为对照组(NG组)、模拟失重组(SMG组),利用2D回转器模拟失重72 h后,采用CCK-8法和EdU法检测小鼠RAW264.7巨噬细胞的增殖能力变化;细胞划痕实验和Transwell小室法检测巨噬细胞迁移功能的变化;探针DCFH-DA标记,倒置荧光显微镜观察和拍照检测巨噬细胞分泌活性氧(ROS)的变化。结果RAW264.7巨噬细胞模拟失重72 h后增殖受到抑制,CCK-8实验结果显示,NG组的细胞增殖速率显著高于SMG组(P<0.05);EdU染色结果显示,SMG组EdU掺入RAW264.7细胞核的量较NG组减少(P<0.01)。细胞划痕、Transwell实验检测表明72 h模拟失重对巨噬细胞的迁移能力有明显影响,与NG组相比,模拟失重后RAW264.7细胞迁移能力增强(P<0.05);探针DCFH-DA标记检测提示模拟失重对巨噬细胞分泌ROS有明显抑制作用(P<0.01)。结论回转模拟失重对RAW264.7细胞的生物学功能具有影响,表现为RAW264.7迁移运动能力增强,细胞增殖与ROS分泌能力受到抑制。

长期模拟失重后直立性紫癜与心血管、血液和尿液指标关联性分析

针对航天飞行后或模拟失重生理效应实验后会出现直立性紫癜的问题,开展心血管、血液和尿液等表型指标关联性研究。在地星二号90 d头低位卧床模拟失重实验中,招募36位志愿者,头低位实验结束后发现7名志愿者发生了直立性紫癜现象。通过261个表型组指标与直立性紫癜的关联分析,研究了与直立性紫癜发生显著相关的表型指标。结果表明:单核细胞绝对值(校正后P=0.0064)、单核细胞百分比(校正后P=0.0452)及血小板计数变化(校正后P=0.0100)等指标与直立性紫癜的形成有显著相关性。

小型猪后肢去负荷模拟失重模型的建立与组织损伤研究

目的利用小型猪多个系统组织结构和功能接近于人类的特性,建立模拟失重动物模型,观察其病理生理学变化,为航空航天失重环境研究提供新方法。方法选取9头普通级小型猪,随机分为实验组(n=7)和对照组(n=2)。实验组小型猪使用定制金属笼固定,帆布吊带悬挂使其后肢离地去负荷,身体与地面呈-20°角,模拟失重30 d(每天24 h)。通过采集不同时间点各组小型猪的体重、血容量、血生化指标等数据,对其基础体征的变化进行统计分析。实验结束后,对小型猪实施安乐死并解剖取材,对心血管、骨骼、骨骼肌等各系统组织脏器进行HE、Masson染色后的组织病理学观察,并对各动脉血管厚度、骨骼肌肌纤维直径进行统计分析。同时,采用蛋白质免疫印迹法检测骨骼肌肌肉萎缩蛋白包括肌环指蛋白1(muscle-specific RING finger protein 1,MuRf-1)和肌萎缩素1(muscle atrophy F-box,MAFbx,又称Atrogin-1)的表达量,并采用免疫组织化学染色法检测脑内星形胶质细胞激活相关蛋白即胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein,GFAP)的表达量,以反映各系统的病理生理学功能变化。结果后肢去负荷造模后,实验组小型猪体重显著下降(P<0.001),血容量也显著下降(P<0.01)。实验期间,实验组小型猪的血红蛋白、红细胞比容和红细胞计数水平显著降低(P<0.05),随后逐渐恢复;丙氨酸氨基转移酶和γ-谷氨酰转移酶表达水平呈现先下降(P<0.05)后回升的趋势,白蛋白水平显著下降(P<0.001),球蛋白水平显著上升(P<0.01),肌酐水平显著下降(P<0.05)。实验组小型猪腓肠肌的平均肌纤维直径显著缩短(P<0.05),肌纤维直径分布左移,小直径肌纤维增多;同时腓肠肌、椎旁肌肉Atrogin-1的表达水平显著增加(P<0.05)。这些变化与航天失重对人和动物的影响基本一致。此外,实验组小型猪的脑皮质顶叶、额叶和海马区域部分神经元变性,小脑区域浦肯野细胞数量轻度减少,而海马区的GFAP阳性信号显著增强(P<0.05)。结论-20°角后肢去负荷30 d的小型猪可作为一种新的模拟失重动物模型,用于航空航天领域相关研究。

强骨抗萎方抑制模拟失重肌管细胞萎缩机制的研究

目的探讨中药复方强骨抗萎方(QG)对模拟失重效应诱导的小鼠肌管细胞萎缩的保护效果。方法将诱导分化成功的小鼠肌管细胞(C2C12细胞)分为六组。然后通过三维回转器建立48 h小鼠肌管细胞模拟微重力效应(simulated microgravity effect,SMG)模型(48h-SMG组),其中三组给予2.50、1.25、0.625 mg/mL的QG,一组给予2.70μg/mL阿仑膦酸钠作为阳性对照。通过H2O2、MDA检测试剂盒和TNF-αELISA试剂盒检测肌管细胞中氧化因子和炎性因子的水平。采用蛋白质印迹法(Western blotting法)检测肌管细胞中NF-κB/IκB蛋白质分解通路和IGF-1/PI3K/Akt蛋白质合成通路的相关蛋白质表达水平,并采用7μmol/L IGF-1抑制剂处理后对IGF1/PI3K/Akt通路进行验证。结果与对照组相比,48h-SMG组的肌管氧化水平和炎性水平显著上升(P<0.05),IKK、NF-κB和MURF-1蛋白的表达水平显著上升19.9%±6.1%、189.3%±15.9%、445.0%±46.1%,IκB表达水平显著降低26.5%±0.1%(P<0.05)。IGF-1/PI3K/Akt通路中IGF-1、PI3K、p-Akt/Akt和mTOR的水平降低23.6%±0.5%、30.7%±2.7%、13.3%±1.1%、21.0%±1.6%(P<0.05)。三个剂量的QG均能降低细胞氧化应激和炎性水平(P<0.05),并激活IGF-1/PI3K/Akt通路,抑制NF-κB/IκB通路蛋白的表达,其中高剂量QG(2.50 mg/mL)使IKK、NF-κB和MURF-1蛋白的表达水平显著降低39.9%±2.4%、48.6%±0.1%、70.0%±2.1%(P<0.05),IGF-1、PI3K和mTOR的表达水平和Akt磷酸化水平显著提高43.1%±1.1%、100.0%±7.7%、71.8%±2.5%、95.2%±12.8%(P<0.05)。结论QG能够通过调控蛋白质合成和分解通路显著抑制模拟微重力效应引起的肌管细胞萎缩。

模拟失重对大肠埃希菌生物学性状的影响研究

研究大肠埃希菌在模拟失重条件下连续传代培养14 d后生物学性状的变化。利用Gravite重力控制系统模拟失重条件连续传代培养大肠埃希菌14 d,对菌株的生长速率、形态学、生化代谢、生物膜、环境压力耐受性以及耐药性进行测定,评估模拟失重对大肠埃希菌生物学性状的影响。模拟失重可致大肠埃希菌生长速率增快、体积变小、生化代谢改变、环境压力耐受性及耐药性增加;而相应条件下的生物膜变化无统计学意义。模拟失重可引起大肠埃希菌相关的生物学性状发生变化。

鸢尾素减轻模拟失重下心肌细胞氧化应激和细胞凋亡

目的探究鸢尾素(Irisin)对模拟失重下氧化应激和心肌细胞凋亡的影响。方法使用2D回转器建立细胞模拟失重模型,将培养的H9C2细胞随机分为对照组(CON组)、Irisin处理组(Irisin组)、模拟失重组(SMG组)、模拟失重+Irisin保护组(SMG+Irisin组)。分别采用qRT-PCR检测含Ⅲ型纤连蛋白结构域蛋白5(FNDC5)mRNA表达水平,ELISA检测细胞上清Irisin含量,Western blotting检测FNDC5、Irisin和氧化应激、凋亡相关蛋白表达水平,流式细胞术检测细胞凋亡率、活性氧(ROS)水平,试剂盒检测丙二醛(MDA)、还原型谷胱甘肽(GSH)水平和超氧化物歧化酶(SOD)活性。结果体外实验证明,与CON组细胞相比,SMG组H9C2细胞中FNDC5和Irisin表达减少、细胞上清中Irisin含量减少(均P<0.01),提示模拟失重后细胞内源Irisin生成减少。H9C2细胞模拟失重72 h后ROS生成和MDA含量增加、GSH含量降低(均P<0.01),SOD活性降低(P<0.01),SOD1、SOD2蛋白表达降低(均P<0.01),提示模拟失重后H9C2细胞氧化应激水平升高。且与CON组相比,SMG组细胞凋亡率增加,cleaved caspase-3蛋白表达增加,抗凋亡蛋白Bcl-2表达降低(均P<0.01),促凋亡蛋白BAX表达升高(P<0.05),提示模拟失重后H9C2细胞凋亡增加。与SMG组相比,SMG+Irisin组细胞的ROS、MDA水平降低(均P<0.01),GSH含量,SOD活性,SOD1、SOD2蛋白表达明显升高(均P<0.01),细胞凋亡率降低(P<0.01),BAX、cleaved caspase-3表达显著降低(均P<0.01),Bcl-2表达明显增加(P<0.01)。结论Irisin可通过减轻氧化应激水平,抑制心肌细胞凋亡,缓解模拟失重所致的心肌细胞损伤,具有成为抗心肌损伤候选药物的潜力。

模拟失重下缝隙连接蛋白43对血管平滑肌细胞增殖与凋亡的影响

目的探究模拟失重下缝隙连接蛋白43(Cx43)对血管平滑肌细胞增殖及凋亡的影响。方法将人主动脉平滑肌细胞(HASMCs)作为研究对象,分为正常重力组(Con组)、模拟失重组(SMG组),并建立细胞模拟失重模型。两组细胞培养48 h后采用qRT-PCR和Western blotting检测HASMCs中Cx43的表达变化情况;加入缝隙连接蛋白抑制剂18-α-甘草次酸(18α-GA)后,两组再分成Con组、正常重力加抑制剂组、SMG组、模拟失重加抑制剂组(SMG+inhibitor组)。采用Western blotting检测模拟失重对HASMCs中的增殖相关蛋白增殖细胞核抗原(PCNA)以及凋亡相关蛋白B淋巴细胞瘤-2(Bcl-2)、Bcl-2相关X蛋白(BAX)等蛋白水平表达的影响,采用EdU检测HASMCs的增殖能力,采用流式检测HASMCs的凋亡情况。采用免疫荧光检测尾部悬吊大鼠颈动脉平滑肌细胞中Cx43的表达情况。结果SMG组HASMCs回转失重培养48 h后,与Con组相比,HASMCs中Cx43的mRNA和蛋白表达水平明显升高(P<0.05)。SMG+inhibitor组中的PCNA蛋白表达水平显著下降(P<0.05),Bcl-2蛋白水平显著降低(P<0.05),BAX水平显著增高(P<0.05);与SMG组相比,SMG+inhibitor组HASMCs中EdU阳性细胞比率显著下降(P<0.05);流式结果表明,SMG+inhibitor组中HASMCs中的凋亡率显著升高(P<0.05)。尾吊大鼠免疫荧光结果表明,尾吊大鼠与正常大鼠相比,颈动脉平滑肌细胞中Cx43表达显著增多。结论Cx43在模拟失重条件下促进HASMCs的增殖,抑制HASMCs的凋亡。

ASM/Cer通路介导模拟失重大鼠股动脉平滑肌细胞增殖与凋亡改变及表型转换

目的探究模拟失重(simulated weightlessness,SW)大鼠股动脉(femoral artery,FA)酸性鞘磷脂酶(acid sphingomyelinase,ASM)/神经酰胺(ceramide,Cer)通路改变及在FA平滑肌细胞增殖与凋亡改变及表型转换中的作用。方法采用后肢不荷重尾部悬吊(hindlimb unloaded tail suspended,HU)大鼠模拟微重力状态下血流动力学变化,通过蛋白免疫印迹分析、免疫组织化学染色等检测模拟失重大鼠ASM表达量、Cer含量以及血管平滑肌细胞增殖与凋亡及表型的改变。结果与对照(CON)组相比,HU大鼠FA血管平滑肌细胞中增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)、半胱氨酸-天冬氨酸蛋白酶3(cysteinyl aspartate specific proteinase 3,Caspase3)、B淋巴细胞瘤-2(B-cell lymphoma-2,Bcl-2)和Bcl-2相关X蛋白(Bcl-2 associated X protein,Bax)的表达量,合成表型标记物(波形蛋白,Vimentin)/收缩表型标记物(α平滑肌肌动蛋白,α-smooth muscle actin,α-SMA)的比值以及ASM和Cer水平均显著升高(P<0.05)。此外,ASM抑制剂地昔帕明(desipramine,Dpm)孵育或盐酸多塞平(doxepin hydrochloride,DOX)灌胃后,HU大鼠FA中Bax的表达水平和Vimentin/α-SMA比值均显著降低(P<0.05)。Dpm孵育后,HU大鼠FA中Bcl-2表达呈上升趋势;DOX灌胃可显著增高HU组大鼠FA中Bcl-2的水平(P<0.05)。结论模拟失重可导致大鼠FA平滑肌细胞的增殖和凋亡水平均显著升高,并由收缩表型向合成表型转换,该重塑过程涉及ASM/Cer通路的过度激活。

间断性人工重力可减轻模拟失重大鼠股动脉血管平滑肌细胞的凋亡

目的探讨间断性人工重力(intermittent artificial gravity,IAG)对模拟失重大鼠股动脉血管平滑肌细胞(femoral artery smooth muscle cells,FASMC)凋亡及血管重塑的作用。方法将30只8周龄的SD大鼠随机分为3组,每组10只,包括对照组(control group,CON)、模拟失重组(tail-suspended group,SUS)及模拟失重大鼠每日站立1 h的间断性人工重力组(standing group,STD)。用M30及TUNNEL染色法检测大鼠FASMC的凋亡情况;用Western blot法检测各组大鼠股动脉组织中蛋白Caspase-3、Bad、FasL、Bcl2及增殖相关蛋白PCNA的表达。结果与CON组比较,SUS组和STD组大鼠FASMC M30及TUNNEL染色阳性率显著增加(P<0.05);STD组M30及TUNNEL染色阳性率较SUS组显著减少(P<0.05)。SUS组大鼠股动脉组织蛋白Bad、FasL及Caspase-3的表达较CON组和STD组显著增多(P<0.05),STD组Bad、FasL及Caspase-3的表达较CON组显著增加(P<0.05)。STD组凋亡抑制因子Bcl2及增殖相关蛋白PCNA的表达较CON组及SUS组皆显著增加(P<0.05)。结论IAG对抗可有效减轻模拟失重致FASMC的凋亡,表明IAG对抗在失重引起的大鼠股动脉血管适应性重建中发挥重要作用。

CKIP-1对模拟失重诱导的成骨细胞微丝变化的影响

【目的】探讨酪蛋白激酶结合蛋白1(CKIP-1)对模拟失重诱导的成骨细胞微丝变化的影响。【方法】选择小鼠成骨样细胞株(MC3T3-E1)进行研究,借助回转器模拟微重力环境,通过慢病毒感染构建CKIP-1过表达模型,将细胞分为a组(微重力组)、b组(空载慢病毒及微重力组)、c组(CKIP-1过表达慢病毒及微重力组)、d组(CKIP-1过表达慢病毒组)。使用FITC标记的鬼笔环肽对细胞进行荧光染色,在激光共聚焦显微镜下观察细胞微丝的变化,同时通过qRT-PCR技术测定CKIP-1 mRNA、ALP mRNA及RUNX2 mRNA的表达情况。【结果】每组细胞的微丝结构均呈现不同程度的解聚,而且张力纤维可见紊乱排列,并数量下降,以CKIP-1过表达慢病毒感染的成骨细胞模拟微重力组改变最为明显。c组、d组CKIP-1 mRNA表达水平高于a组、b组,差异有统计学意义(P<0.05)。c组成骨细胞RUNX2 mRNA、ALPL mRNA表达水平均低于a组、b组、d组,差异有统计学意义(P<0.05)。a组、b组、d组成骨细胞RUNX2 mRNA、ALPL mRNA表达水平比较,差异无统计学意义(P>0.05)。【结论】CKIP-1过表达可能会进一步加重微重力条件下成骨细胞骨架微丝的解聚,进而抑制成骨细胞增殖及分化。