本世纪末重力生理学面临的挑战

从四个方面论述了本世纪末重力生理学所面临的挑战：（１）微重力生理研究虽已有半个世纪的历史，但仍处于探索时期，发现了许多重要现象，但一些深入的机理问题仍有待阐明。（２）近年在生命科学飞行中曾观察到一些生理学传统理论难以解释的现象。（３）为实现长期载人航天，长时间微重力生理影响及对抗措施的研究已被提上日程；（４）微重力生理研究如何与当前重大生物医学问题的研究相结合，以增进地面人类健康作出贡献。

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。

不同角度倾斜对人体心血管系统影响的仿真研究

目的仿真研究不同角度倾斜对人体心血管系统血液动力学的影响,并与已发表实验数据比较,以校验所用分布式心血管系统数学模型是否可用于失重对心血管影响的仿真研究,提出存在问题及改进方向。方法利用该模型沿血管方向调整重力分量模拟人体倾斜角度的变化,计算变化过程中人体的心血管响应。结果随倾斜角度绝对值的增加,所有血管的平均血压都近似呈不同方向的指数变化。人体由直立体位转至水平体位,中心静脉压呈指数增加;心率虽呈指数降低,但变化幅度很小;每搏量呈线性增加。静脉系统的流体静压参考点位于右心房和下腔静脉之间。仿真结果与报道的人体倾斜或卧床实验数据相近。结论该模型可以有效地模拟人体倾斜角度变化时心血管系统的急性响应;但为了仿真长期航天失重环境下心血管系统的适应性变化,还需将血量调节,心脏与血管功能和结构的慢性适应变化,以及神经-体液调节等机制耦合进来。

尾部悬吊与30月龄大鼠比目鱼肌的形态学特征比较

目的观察尾部悬吊和30月龄大鼠比目鱼肌发生萎缩过程的异同点。方法SD雄性大鼠42只,随机分为7组,即尾部悬吊5d、7d、14d组,相应的同步对照和30月鼠龄组,在各时间点制备比目鱼肌横截面冰冻切片标本,用抗MHCⅡ单克隆抗体进行免疫组织化学染色,计算比目鱼肌Ⅰ、Ⅱ型肌纤维横截面积并计数各型肌纤维数目。结果与同步对照组相比,悬吊组大鼠比目鱼肌的湿重,相对湿重,Ⅰ、Ⅱ型肌纤维横截面积,经体重归一化的肌纤维横截面积均显著降低,Ⅱ型肌纤维比例显著增加,而Ⅰ型肌纤维比例减少。与14d对照组相比,30月龄组大鼠比目鱼肌湿重和Ⅰ、Ⅱ型肌纤维横截面积均明显增大,但其相对湿重和经体重归一化的肌纤维横截面积却显著降低,与悬吊14d组无显著差异。30月龄组大鼠比目鱼肌中Ⅰ、Ⅱ型肌纤维比例与各对照组相比亦无显著差异。结论30月龄大鼠比目鱼肌萎缩以首先出现相对湿重与归一化肌纤维横截面积降低为特征,且发生较慢,而尾部悬吊大鼠比目鱼肌则在较短时间内发生全面萎缩。

低压恒流灌流分离成年大鼠心肌细胞

目的:探寻合适的初始灌流压力与定量确定酶消化终止点,以提高恒流灌注分离成年大鼠心肌细胞的产量与质量。方法:采用Langendorff装置,行主动脉插管逆向灌流,0.08%胶原酶I消化大鼠心脏,监测灌流压力的变化。结果:调节灌流流速以15 kPa初始压力恒流灌流时(n=4),灌流压力明显升高(压力峰值>25 kPa),造成左心室在松弛状态下明显扩张,使分离的心肌细胞存活率降低,且收缩功能显著降低。以10 kPa初始压力行恒流灌流时,酶消化引起的压力升高均低于18.75 kPa,左心室扩张不明显;当酶消化过程中压力降至10 kPa(n=3)或5kPa(n=4)时终止消化,心肌细胞分别呈消化不足或过度的形态,且心肌细胞存活率均低于10%,恢复正常细胞外液钙离子浓度后,大部分心肌细胞死亡。当酶消化时灌流压降至7.5 kPa时终止消化(n=15),分离即刻心肌细胞存活率为82.6%±4.8%,复钙后心肌细胞存活率为30.4%±4.5%,复钙后4 h的存活率仍为24.8%±5.4%。细胞形态完好,边缘锐利、横纹清晰,无明显博动,收缩功能正常。结论:为获得存活率较高的成年大鼠心肌细胞,宜采用低压恒流灌流分离方法,即初始灌流压力保持在10 kPa,胶原酶I消化的终止压力为7.5 kPa。

急性缺氧条件下脑认知功能发生障碍的时段

目的确定急性缺氧条件下脑认知功能障碍的发生阶段。方法 1 4名被试者在 50 0 0m模拟高度(吸低氧混合气体 )分别进行 2种不同声强值 (55dB、80dB)的听觉Oddball测试 ,记录脑电图 (EEG)、反应时 (RT) ,EEG经平均叠加处理提取出脑事件相关电位 (ERP)中的P3潜时。以P3潜时和RT为主要指标采用加因素法 (AFM)评定脑认知功能障碍发生的具体时段。结果P3潜时与RT在声强及缺氧高度间出现交互作用。

模拟失重降低大鼠心肌细胞对异丙肾上腺素的反应性

本文旨在研究模拟失重对大鼠单个心肌细胞无负荷收缩功能的影响以及对异丙肾上腺素(isoproterenol,ISO)反应性的变化。采用大鼠尾部悬吊法在地面模拟失重状态,4周后以胶原酶Ⅰ消化分离心肌细胞,分别对左、右两心室心肌细胞进行收缩功能测量。结果显示,悬吊4周大鼠(悬吊组)左、右心室心肌细胞的长度和宽度与正常大鼠(对照组)相比均无显著差异。随刺激频率增加,对照组与悬吊组大鼠心肌细胞缩短幅值均逐步增加。在1.0、2.0与4.0 Hz刺激下,对照组大鼠左心室心肌细胞缩短幅值分别为(8.50±1.26)%、(9.00±1.38)%与(9.23±1.83)%,右心室心肌细胞缩短幅值分别为(9.80±2.48)%、(10.03±2.48)%与(10.28±2.27)%:与对照组大鼠相比,在1.0与2.0 Hz刺激下,悬吊组大鼠左心室心肌细胞无负荷缩短幅值分别降低12.2%、10.9%(P<0.05),右心室则分别降低16.5%、16.3%(P<0.05);但是在4.0 Hz刺激下却无显著性改变。与同一频率刺激下的对照组大鼠相比,悬吊组大鼠左、右心室心肌细胞达到缩短峰值的时程(time to peak shortening,TPS)明显缩短(P<0.05);而从缩短峰值至75%舒张的时程(TR_(75))则明显延长(P<0.05)。在各刺激频率下,悬吊组大鼠左、右心室心肌细胞缩短(+dL/dt_(max))与舒张(-dL/dt_(max))速度均未发生明显改变。用1、5、10 nmol/L ISO灌流达稳态水平后,对照组大鼠心肌细胞缩短幅值分别增加了(10.63±0.83)%、(35.06±5.22)%和(71.64±6.83)%;而悬吊组大鼠心肌细胞缩短幅值仅增加(5.75±0.76)%、(23.97±4.50)%和(26.38±8.13)%,均有显著性差异(P<0.05,P<0.01)。用10、50、100 nmol/L forskolin灌流达稳定水平后,对照组大鼠心肌细胞缩短幅值分别增加了(3.04±0.27)%、(9.81±2.66)%、(20.20±3.47)%;而悬吊组大鼠心肌细胞缩短幅值仅增加了(1.42±0.53)%、(3.83±1.71)%、(5.49±4.08)%,均有显著性差异(P<0.05)。以上结果表明,模拟失重4周降低大鼠心肌细胞无负荷缩短幅值以及对ISO的反应性。

硝苯地平对去负荷比目鱼肌肌球蛋白重链(MHC)异构体转化的影响

目的观测L型钙离子通道抑制剂硝苯地平对尾部悬吊大鼠比目鱼肌重量,以及肌球蛋白重链(MHC)表达水平的影响。方法经饮水每天给予大鼠10mg/kg体重的硝苯地平1与2周。称量比目鱼肌(SOL)与趾长伸肌(EDL)的湿重,用低温SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳观测MHC异构体蛋白表达,并用RT PCR方法观测MHCmRNA的表达。结果与正常对照组相比,给予硝苯地平处理1与2周的同步对照组大鼠SOL的相对重量未见明显改变;而尾部悬吊1周与2周大鼠SOL的相对重量则分别降低了39.5%和51.7%。经硝苯地平处理的1与2周悬吊大鼠的SOL相对重量较其对照组分别降低了36.6%与52.0%,但与同步悬吊组相比,无明显差异。各组EDL相对重量均未见明显改变。正常对照组与经硝苯地平处理的对照组可检测到MHCI、IIamRNA与蛋白的表达,悬吊组与经硝苯地平处理的悬吊组可检测到MHCI、IIa、IIb与IIxmRNA以及MHCI与IIa蛋白的表达。在对照组与悬吊组,硝苯地平对II型MHCmRNA表达均产生抑制作用,并降低MHCIIa蛋白表达。结论硝苯地平不能防止去负荷引起的SOL萎缩,但在转录水平抑制萎缩SOL的MHC异构体由慢型向快型转化。

肌肉拉伸对去负荷比目鱼肌Z线结构的保护作用研究

目的探寻在骨骼肌去负荷过程中,能够防止Z线改变的对抗措施。方法将大鼠分为对照组(Con)、对照拉伸组(Con+stretch)、悬吊组(TS)和悬吊拉伸组(TS+stretch)4组,对照拉伸组及悬吊拉伸组在对照及悬吊基础上采用石膏固定方法将踝关节固定于背屈位。每组10只大鼠,共计40只。观测比目鱼肌湿重与其肌纤维超微结构的变化。结果与对照组相比,对照拉伸组比目鱼肌重量/体重比明显降低,悬吊组进一步下降;悬吊拉伸组明显高于去负荷组。对照拉伸组比目鱼肌肌纤维超微结构未见明显改变,定量观测表明肌节长度、A带与I带宽度均无显著性改变,肌原纤维与Z线宽度呈降低趋势。TS组Z线呈波浪样改变,肌原纤维与Z线宽度呈显著性缩窄。悬吊拉伸组肌节结构基本正常,肌原纤维与Z线宽度呈降低趋势。结论适当拉伸比目鱼肌可部分阻止去负荷导致的肌肉萎缩,并能防止Z线结构的损伤性改变。

骨骼肌收缩模式对p38/Akt磷酸化水平的影响

目的:骨骼肌收缩可能通过非胰岛素依赖的途径促进葡萄糖摄取,而p38与Akt可能是其中起重要作用的分子。本文研究骨骼肌不同收缩模式对上述信号分子磷酸化的影响,从而探讨有效降低血糖的运动方式。方法:采用离体比目鱼肌肌条灌流技术及Western blot检测方法,研究不同模式的收缩对骨骼肌p38、Akt磷酸化水平的影响。结果:5 min 10%DC(duty cycle负荷率)和5 min 1%DC的收缩模式可分别使p38的磷酸化较对照组增加30%和34%,是激活p38的适宜刺激。但对Akt的磷酸化水平没有影响。结论:低强度有氧运动可以更好地激活p38,但不能有效激活Akt。

钙激活Cl-通道基因疫苗对哮喘小鼠气道高反应性的预防作用

目的:探讨hCLCA1DNA疫苗对哮喘小鼠气道高反应性(AHR)的影响。方法:构建重组真核表达载体pSecTag-2A/hCLCA1,将其作为DNA疫苗肌注法接种给BALB/c小鼠(每2周1次),并采用间接ELISA法检测血清抗体。卵蛋白致敏法复制接种小鼠的哮喘模型。引喘5d后,测定小鼠气道压力峰值-时间指数(APTI)和离体气管环收缩最大张力,并计数肺泡灌洗液(BALF)中嗜酸性粒细胞的数量。设接种空载体pSecTag-2A对照组、生理盐水组和正常小鼠对照组。结果:间接ELISA法证实疫苗接种3次后,小鼠产生能结合mCLCA3胞外肽段的血清抗体,其滴度为1∶800-1∶1000。疫苗组、空质粒组和生理盐水组的APTI、气管环收缩张力和BALF中嗜酸性粒细胞含量均明显高于正常小鼠(P<0.01);但疫苗组的这些指标显著低于空载体组(P<0.01)。空载体组与生理盐水组结果相似。结论:人源hCLCA1基因疫苗能诱导小鼠产生结合自身mCLCA3的交叉抗体,并因此阻断了上皮对哮喘AHR的促进作用,从而在一定程度上抑制了哮喘AHR的发生。

Calpain-2活性升高促进模拟失重大鼠恢复期心肌细胞凋亡

目的长期失重/模拟失重恢复初期因心血管功能失调而使循环系统儿茶酚胺浓度代偿性增加,在心肌β-肾上腺素受体敏感性增强的基础上,高浓度儿茶酚胺可能导致心肌细胞凋亡率增加,为保障航天员航天飞行返回地面后的健康,亟待探明心肌细胞凋亡的机制。方法采用尾部悬吊大鼠模型在地面模拟失重。结果本研究发现模拟失重4周大鼠心肌钙蛋白酶Calpain-2活性增加,抑制Calpains活性可防止模拟失重大鼠恢复初期发生心肌细胞凋亡。同时证实β-肾上腺素受体激动剂异丙肾上腺素(ISO)可诱导模拟失重大鼠心肌细胞凋亡,ISO刺激会进一步激活Calpain-2,最终导致心肌细胞凋亡增加。结论这些结果表明:ISO是引起模拟失重大鼠恢复期心肌细胞凋亡的原因之一,Calpain-2参与了模拟失重大鼠恢复初期心肌细胞凋亡过程。

骨骼肌条肌质网Ca^2＋释放功能的间接测量方法

目的本实验拟建立测量骨骼肌肌质网(SR)钙离子释放功能的简便方法。方法分析大鼠离体比目鱼肌肌条间断强直收缩张力峰值到75%恢复的时间(TR75),TR75呈先延长然后缓慢缩短。以延长至最大时的TR75除以第一次强直收缩的TR75,获得TR75延长比值(R-TR75)。结果增加刺激电压或用5mmoL/L Caffeine灌流(增加SR Ca2+释放通道开放几率)比目鱼肌肌条,R-TR75从对照组的2.5倍均增加到3.0倍。相反,5 mmol/L硫酸镁灌流抑制SR Ca2+释放通道,使R-TR75明显减小。间隔60 min的2次间断强直疲劳收缩,其R-TR75间无明显差别,但间隔5或10 min,再次进行间断强直疲劳收缩期间的R-TR75呈显著减小。萎缩比目鱼肌间断强直疲劳收缩期间,R-TR75增加2.9倍,明显高于对照组。结论比目鱼肌肌条间断强直疲劳收缩期间,在肌质网Ca2+-ATP酶活性没有改变的条件下,TR75延长比值可间接反映SR钙释放功能。另外,去负荷2周萎缩比目鱼肌的R-TR75增加提示其SR钙释放功能可能增强。

去负荷骨骼肌恢复期肌节损伤的分子机制

骨骼肌是机体内容易发生塑形的组织之一,因此,抗阻锻炼可使肌肉肥大。与此相反,废用、航天失重或模拟失重与长时间石膏固定等,均可引起骨骼肌萎缩。尾部悬吊大鼠模型是国际公认的地面模拟失重的模型,尾部悬吊4 d的雄性大鼠即发生抗重力骨骼肌如比目鱼肌的明显萎缩,而雌性大鼠比目鱼肌在悬吊第5天才出现明显萎缩[1]。抗重力骨骼肌萎缩在航天飞行过程中可成为降低心血管功能的因素之一;

心肌细胞面积与其活力缺乏相关关系

目的 :建立培养心肌细胞活力的测定与简便的面积测量方法 ,观测不同培养条件下 ,新生大鼠心肌细胞面积与活力的关系 .方法 :采用一步伊红染色法与NIHImage软件测量心肌细胞面积 .MTT比色法测量心肌细胞的A490nm 值 ,以A490nm/总细胞数之比作为衡量心肌细胞活力的指标 .结果 :心肌细胞面积随培养时间延长而增大 ,随接种密度增加而减小 ,且有血清培养组的面积明显大于无血清培养组 (P <0 .0 1 ) .心肌细胞的A490nm值与A490nm/总细胞数之比随培养时间延长均保持不变 ,当细胞接种密度为 4 .5× 1 0 4/cm2 时 ,A490nm/总细胞数之比达峰值 ,且无血清培养组的A490nm值与A490nm/总细胞数之比皆明显低于有血清组 (P <0 .0 1 ) .结论 :在培养时间与细胞接种密度不同的培养条件下 ,培养新生大鼠心肌细胞面积的改变并未对其活力产生明显影响 。

肌球蛋白抑制剂BDM对骨骼肌收缩功能的非特异性作用

目的:探讨萎缩骨骼肌单位面积上等长收缩最大张力(Pt)降低的机理。方法:采用肌球蛋白ATP酶抑制剂BDM(Butanedione monoxime)灌流,观测其对离体骨骼肌肌条等长收缩功能的影响。结果:研究表明,BDM可使比目鱼肌(SOL)与趾长伸肌(EDL)等长收缩Pt明显降低,BDM对骨骼肌收缩功能的抑制呈剂量依赖性关系,且完全可逆。低浓度BDM(1 mmol/L)仅降低骨骼肌等长收缩的Pt而不影响其收缩时程,高浓度(10 mmol/L)下使收缩时程明显缩短。与SOL相比,在10mmol/LBDM作用下,使EDL等长收缩Pt降低一半的时间明显加快。无论在低浓度还是高浓度下,BDM对EDL肌球蛋白ATP酶活性的抑制作用均大于SOL。在相同浓度下,BDM对Pt的抑制程度远远大于对肌球蛋白ATP酶活性的抑制。结论:这些结果提示骨骼肌横桥功能降低可能是其等长收缩pt下降的原因之一;BDM并非特异型肌球蛋白ATP酶抑制剂,可对兴奋-收缩偶联的多个环节产生影响。

肌质网钙漏可诱发肌纤维降解

目的本文以肌钙蛋白抑制亚基（troponin I subunit,TnI）作为肌节蛋白降解的分子标记,探讨舒张期肌纤维内Ca2＋浓度升高与肌原纤维降解的关系。方法采用在收缩期增加肌质（sarcoplasmicreticulum，SR）钙离子释放通道开放机率的caffeine，

离体骨骼肌肌条肌质网Ca^(2+)释放功能的间接测量方法

目的采用化学与生物物理方法测量肌质网功能时，由于肌质网制备过程改变其生理环境而不能真正反应其功能。本实验拟建立观测肌纤维肌质网钙离子释放功能的简便方法。方法采用大鼠离体比目鱼肌肌条灌流，分析间断强直收缩张力峰值N75％恢复的时间（TR75），发现在间断强直收缩疲劳期，TR75呈现先快速延长然后缓慢缩短的过程。

“对分课堂”模式在心血管内科住院医师规范化培训中的运用

目的探讨“对分课堂”模式在住院医师规范化培训中的应用可行性和价值。方法本研究采用问卷调查的方法对2019年在空军军医大学西京医院心血管内科参与对分课堂教学模式进行培训的带教教师和住院医生进行了教学效果方面的初步了解。结果80.00%以上的带教教师和住院医师认为提升了住院医师学习的主动性、积极性、临床思维能力、探索精神;86.67%及以上的带教教师认为压力适中或压力较小、有效完成学习目标、培训过程顺利、可获益以及赞同继续开展。结论对分课堂模式有助于提高住院医师学习的主动性、积极性,培养临床思维能力、探索精神,达到提升规范化培训质量的目的。

钙蛋白酶介导模拟失重大鼠心肌肌钙蛋白抑制亚基的降解

本文旨在观察尾部悬吊模拟失重大鼠心肌钙蛋白酶(calpain)与钙蛋白酶抑素(calpastatin)表达的变化,以探讨心肌肌钙蛋白抑制亚基(cardiac troponin I,cTnI)降解的可能机制。采用尾部悬吊模拟失重大鼠模型,Western blotting技术观测心肌calpain-1、calpain-2与calpastatin的表达;PD150606抑制calpain活性,分析cTnI降解程度的变化。结果显示:与同步对照组相比,悬吊2周与4周组大鼠心肌calpastatin表达呈显著性降低(P<0.05),calpain-1表达未改变,calpain-2表达略有降低;但是,心肌calpain-1/calpastatin及calpain-2/calpastatin的比值在悬吊2周与4周组明显增高(P<0.05,P<0.01)。悬吊4周组cTnI降解显著高于对照组(P<0.01);然而,用calpain非特异性抑制剂PD150606处理后,对照组及悬吊组cTnI的降解均被显著抑制(P<0.01)。这些结果提示模拟失重大鼠心肌calpain活性增高可能增加cTnI的降解。