模拟失重大鼠股动脉整合素αvβ3信号通路分子的表达变化及间断人工重力对抗的影响

目的观察4周模拟失重大鼠股动脉血管整合素(integrin)αvβ3信号通路重要分子表达和黏着斑(focal adhesion,FA)形成的变化及间断人工重力(intermittent artif icial gravity,IAG)对抗的影响。方法 42只雄性SD大鼠按体质量随机分为3组(每组14只):尾部悬吊模拟失重组(HU组),间断人工重力组(IAG组)和对照组(CON租)。采用免疫蛋白印迹和免疫组化(荧光)方法检测各组大鼠股动脉integrinαvβ3、存在于胞浆的非受体酪氨酸激酶(Src)、黏着斑激酶(focal adhesion kinase,FAK)和细胞外信号调节激酶(extracellular signal regulated-kinase1/2,ERK1/2)的蛋白表达变化;免疫荧光检测股动脉FAK形成的变化。结果免疫蛋白印迹显示,HU组大鼠股动脉integrinαv、integrinβ3、p-FAK Y397、p-Src Y418和p-ER K1/2的表达较CON组显著减少(P<0.05);IAG组大鼠股动脉以上蛋白的表达较HU组显著增加(P<0.05),与CON组比较差异无统计学意义。FAK、Src和ERK1/2 3组差异无统计学意义。免疫组化结果显示,HU组大鼠股动脉血管平滑肌细胞上integrinαvβ3、p-FAK Y397、p-Src Y418和p-ERK1/2的阳性表达较CON组显著减少(P<0.05);而IAG组较H U组显著增加(P<0.05),与CON组差异无统计学意义。总FA K、Src和ER K1/2的阳性表达在各组差异无统计学意义。免疫荧光结果显示,HU组大鼠股动脉的黏着数目较CON组明显减少,而IAG组大鼠股动脉FAK的数目较HU组明显增加(P<0.05)。结论模拟失重使得股动脉integrinαvβ3以及其下游信号转导通路中p-FAK Y397、p-Src Y418和p-ERK1/2的蛋白表达量降低,FAK形成减少,而1 h/d的IAG能逆转这种变化。提示,integrinαvβ3及其下游的信号通路转导分子可能参与了失重所致的动脉重塑以及IAG对抗作用中的机械力信号转导过程。

间断人工重力在模拟失重所致胸主动脉炎症反应中的对抗作用

目的观察模拟失重大鼠胸主动脉炎症反应变化以及间断人工重力对抗模拟失重所致变化的作用。方法采用尾部悬吊方法建立模拟失重大鼠模型,将45只雄性Sprague-Dawley大鼠随机分为3组,每组15只(n=15)。即对照(CON)组、4周尾部悬吊(HU)组和1 h/d间断人工重力(IAG)组。建模成功后,分离大鼠胸主动脉,通过En face免疫荧光染色和离体单核细胞粘附实验观察血管内皮的单核细胞浸润情况;通过蛋白免疫印迹实验、免疫组织化学染色观察血管细胞粘附分子1(VCAM-1)和单核细胞趋化蛋白1(MCP-1)的蛋白表达和定位;通过酶联免疫吸附实验观察肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白介素(IL)-1β、IL-6的表达水平,通过实时定量PCR技术观察上述因子的mRNA表达水平。结果与CON组比较,HU组大鼠胸主动脉内皮表面粘附的单核细胞和THP-1细胞数量显著增多(P<0.01),胸主动脉VCAM-1、MCP-1、TNF-α、IL-1β的蛋白和mRNA表达水平显著增加(P<0.01)。与HU组比较,IAG组大鼠胸主动脉内皮表面粘附的上述细胞数量显著降低(P<0.05或P<0.01),VCAM-1、MCP-1、TNF-α、IL-1β的蛋白和mRNA表达水平显著降低(P<0.05或P<0.01)。另外,胸主动脉IL-6的表达水平在三组间无显著统计学差异。结论模拟失重引起大鼠胸主动脉发生炎症反应,此变化可通过IAG干预进行抑制,提示IAG可能通过抑制炎症反应对抗模拟失重所致胸主动脉重建过程。

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。

间断头高位与站立位可对抗模拟失重大鼠股动脉收缩反应性的降低

目的 观察和比较头高位 (HUT)与站立位 (STD)对模拟失重所致股动脉收缩反应性降低的影响及其时间依赖性 .方法 49只雄性 SD大鼠随机分为对照组、模拟失重组、头高位 2 h组、头高位 4 h组、站立位 1 h组、站立位 2 h组和站立位 4h组 ,每组 7只 .利用离体股动脉血管环技术测定 7组大鼠股动脉对血管收缩剂的反应 .结果 悬吊大鼠股动脉血管环对 KCl和苯肾上腺素的收缩反应性显著降低 ;头高位与站立位组大鼠的股动脉血管环对 KCl和苯肾上腺素收缩反应均较悬吊组显著增强 ,与同步对照组相比已无显著差异 .结论 4wk模拟失重可以使大鼠股动脉的收缩反应性降低 ,而头高位与站立位均可对抗大鼠股动脉的收缩反应性的降低 .

模拟失重大鼠对间断性人工重力反应的系统特异性（英文）

业已证实,生理系统最低重力暴露的需求存在较大差异。例如,在血管与骨这两个截然不同系统之间的初步比较研究得知,两者不仅在组织水平的力学调控机制差异较大,且失重性骨质丢失还与钙沉积-吸收的变化有关。间断性人工重力对血管的有效防护作用可能与血管拥有在1 G重力环境下恢复其原有预应力和张力整合状态的"记忆"功能有关。除长期的钙沉积-吸收过程,骨组织还涉及成骨细胞和破骨细胞更为复杂的张力整合模型机制。细胞水平的钙动力学模型(Cell ML)业已提出,我们希望生理组学能够利用这类模型框架进一步解释骨组织对间断性人工重力反应性低下的机制;并评估"间断性"或"连续性"人工重力方案何者更适用于未来探索级航天飞行任务。

失重环境下人体心血管功能失调及对抗措施的仿真设计研究

目的:研究失重/微重力环境引起的人体心血管功能失调及对抗措施仿真建模方法。方法 :在分析失重/微重力环境对心血管系统影响及心血管系统模型建立过程的基础上,利用血液动力学分析方法对整体模型进行仿真设计。结果:心血管系统模型应包括心脏泵和血管树以及反射控制系统。而在失重/微重力环境下,人体静力学压力消失,血液重新分布,并由此会产生一系列的变化,针对这些变化,设计了血量减少、脑内压/颅内压匹配关系、静脉塌陷模型,并建立了下体负压和间断性人工重力等措施对心血管系统失调的对抗仿真模型。结论:数学模型可有效地模拟失重/微重力环境下心血管系统的响应,为失重环境下人体心血管功能失调及对抗措施的研究提出了一种经济、实用的方法。

整合素信号转导通路参与模拟失重引起的血管适应性变化

目的本研究将模拟失重大鼠整体实验与离体血管灌流培养实验相结合,重点观察在不同跨壁压条件下整合素(integrin)及其关联的信号转导分子的表达、激活、募集等变化规律。方法整体实验:大鼠尾部悬吊法模拟失重4周(SUS组),并设同步对照组(CON组)。观察模拟失重对大鼠IntegrinαV、Integrinβ3、Src、ERK和p-ERK蛋白表达的影响。血管培养实验:建立可以控制流量、压力的血管培养系统。结果悬吊组与对照组相比,颈总动脉IntegrinαV、Src和p-ERK蛋白表达显著上调(P<0.05),而Integrinβ3和ERK蛋白表达无显著性差异。在血管培养实验中,与常压组(80 mm Hg)相比,高压(150 mm Hg)灌流可引起IntegrinαV、Integrinβ3、Src、ERK和p-ERK升高(P<0.05),但在3 d的高压灌流期间,如每天1 h使灌流压降为80 mm Hg,则上述改变即可被部分改善,即IntegrinαV、Integrinβ3和Src蛋白表达恢复至接近常压(80 mm Hg)水平。结论跨壁压分布变化是失重引起动脉区域性重构的始动原因;但每日只要短时间使其恢复常压,血管重构及整合素下游分子的变化即可被部分防止。

模拟失重致大鼠弹力型大动脉血管区域特异性重塑及其重力性对抗措施

为阐明失重致大动脉区域特异性重塑的特点和重力性对抗措施的机理,我们进行了整体与血管培养实验研究。整体实验:以大鼠尾部悬吊法模拟失重4周(SUS组),以1h/d恢复站立体位模拟间断性人工重力(S+D组),并设同步对照组(CON)。观察模拟失重对大鼠大动脉血管(颈总动脉和腹主动脉)的重塑影响及对抗措施的效果;用免疫组织化学、蛋白免疫印迹分析、原位杂交及实时PCR等方法检测血管组织血管紧张素原(angiotensinogen,Ao)和血管紧张素II1型受体(angiotensin II type 1 receptor,AT1R)的蛋白与基因表达变化,以揭示血管局部肾素-血管紧张素系统(local renin-angiotensin system,L-RAS)是否参与调节。结果显示:与CON组相比,SUS组颈总动脉与腹主动脉近管腔的平滑肌层分别发生肥厚与萎缩变化;Ao与AT1R表达分别上调和下调。但在S+D组,上述适应性变化可被完全防止。血管培养实验:本文建立了可以控制流量、压力的血管培养系统,并得到下述结果。在高压(150mmHg)下培养颈总动脉3d,可引起平滑肌层c-纤维粘连蛋白表达增强,且以靠近管腔的肌层最为显著;培养液Ang II的生成量也增多;但如在3d灌流期间,每天有4或1h使灌流压降至0或80mmHg,则上述改变即可被完全防止。以上结果支持我们的假说:跨壁压分布变化是失重引起动脉区域性重塑的始动原因;但每日只要短时间使其恢复常态,血管重塑及L-RAS的变化即可被完全防止。

模拟失重大鼠肠系膜小动脉的力学特性与重塑变化及重力性对抗措施的防护效果(英文)

为进一步阐明中期模拟失重环境下,肠系膜阻力性小血管的适应性改变及重力性对抗措施的防护效果,本文对28d模拟失重组(SUS)、对抗措施组(S+D:每日使动物恢复正常站立体位1h,承受-Gx方向的重力作用;其余23h仍处于模拟失重状态),以及对照组(CON)大鼠肠系膜第三级小动脉的生物力学特性与血管壁重塑变化进行了比较。所计算的生物力学参数包括:血管在被动状态下的表观刚度(β);血管在主动和被动状态下的周向应力(σθ)-应变(εθ)关系及其增量弹性模量(Einc,p)。血管壁胶原和弹性蛋白的数量则以其在高倍透射电镜下截面积所占的百分比定量。结果显示,SUS组的主动σθ-εθ曲线非常靠近血管的被动曲线,表明其肌源性紧张度调节功能已基本丧失;但S+D的主动曲线则非常靠近CON组,二者都远离被动曲线,明显左移,并呈抛物线状。S+D组的主动曲线反映跨壁压升高时,血管刚度主动增大使应变降低的过程;但重力性对抗措施似仍不能使其与CON组的血管完全相当。三组血管的被动生物力学特性未见有显著性差别:三组的β均值介于6.3～6.8;三组的被动σθ-εθ曲线及Einc,p随压力的变化皆呈指数型增长;上述被动态参数在三组间皆无显著性的差别。然而,三组血管胶原蛋白截面积的百分比却有显著性差别。电镜图像显示,CON与S+D组大鼠中膜平滑肌细胞间隙胶原的面积显然远大于SUS组。形态测量表明:与CON相比,S+D与SUS组管壁中膜胶原蛋白的截面积分别减少了27%与46%(P<0.01);而S+D与SUS组间的差别也具有显著性意义(P<0.05)。以上结果表明,除胶原与弹性蛋白的数量与比例因素外,血管的被动生物力学特性还取决于其它一些因素。本文从生物力学角度进一步阐明了航天飞行后立位耐力不良以及重力性对抗措施的机理。