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7 517个差异甲基化位点和997个差异甲基化区域,涉及4 892个基因.结肠组织的DNA分析显示,共筛选出70 340个差异甲基化位点和12 004个差异甲基化区域,影响12 877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.

随着航天技术的发展,宇航员在太空中的健康风险也随之增加,这使得远程医疗技术在太空探索中的应用价值愈发凸显.在外太空环境中,多种外源性和内源性因素可能会以多种方式影响人类健康.随着深空探索的推进和航天技术的发展,宇航员在太空中健康问题的风险增加,远程医疗技术在太空探索中具有重要应用价值,关系着宇航员的生命健康和任务的成功.本文阐述了近年来远程医疗技术的研究进展,从远程医疗诊断与救治、智能手术机器人、人工智能的应用等方面进行分析,讨论了国内外相关领域的最新进展,为开展长期空间飞行的医学保障工作提供参考.

空间环境中的特殊因素会导致航天员肠道菌群及其代谢产物的失调,对机体会产生系统性的生理影响.本文综述了近年来太空飞行/模拟空间环境对肠道菌群及其代谢产物影响的研究进展.太空飞行/模拟空间环境(space flight/simulated space environment,SF/SPE)可导致侵袭性致病菌的增多及有益菌的减少,肠道炎症加剧与通透性增加,也会引起菌群的有益代谢物减少或有害代谢物增加,进而导致机体内代谢的紊乱,或可诱发其他系统的损伤,从而不利于航天员的健康与工作效率.总结太空飞行/模拟空间环境对肠道菌群产生的影响,可为该领域的后续研究与航天员的在轨健康防护提供科学依据.

近年来,随着国内外航空航天事业的蓬勃发展,人类对太空的探索逐步加深.然而,在太空飞行期间,宇航员暴露于微重力环境下,每月有 1%～2%的骨质流失.骨质的流失会增加骨质疏松和骨折的风险,威胁着宇航员的身体健康和长期太空任务的可行性.因此,研究者通过太空实验和地面模拟微重力实验探索发病机制并寻求有效的预防和治疗措施.本文将对微重力诱导的骨量丢失机制、对抗措施以及地面常用模拟实验技术加以概述.

空间环境中微重力等因素可以诱导肠道沙门菌在生长、抵抗力、毒力、遗传特性等方面发生重大变化.本文就空间环境及模拟微重力对肠道沙门菌生物学效应的影响及其相关机制进行综述,以期为太空飞行中感染性疾病的预防和治疗提供新的策略.

本研究以自主研发的聚偏二氟乙烯膜(PVDF)细胞培养技术进行了梅花鹿(Cervus nippon)体细胞的航天培养及生物诱变,并分析了其细胞在航天诱变后的生长曲线和核型特性.采用耳缘皮肤组织块贴壁培养的方法进行体细胞的原代培养;胰蛋白酶消化的方法完成细胞的传代培养;依照程序降温的方法完成细胞的冷冻保存;每天计数24孔板每孔的活细胞数并利用Excel 97-2003绘制出细胞的生长曲线,采用IBM SPSS Statistics 23统计软件回归分析程序中的非线性回归分析子程序Logistic曲线模型分析细胞生长曲线的拟合度;以常规染色体标本制备技术,利用细胞遗传工作站(AI)软件对梅花鹿体细胞的染色体核型进行分析.实验结果表明,新开发的PVDF膜细胞培养技术可有效保持梅花鹿体细胞在太空飞行过程中的存活并成功回收、传代建系.通过细胞传代培养观察发现,该体细胞经航天诱变后保持正常的成纤维细胞特征,生长曲线呈“S”型,航天诱变组体细胞在培养4d进入对数生长期,与对照组体细胞在培养2d进入对数生长期相比其细胞增殖速度减慢.拟合生长曲线分析表明,航天诱变组细胞生长拟合度值与对照组相似,但细胞增殖拐点时间、拐点细胞量分析结果证明,航天诱变后的体细胞增殖速度减慢.核型分析显示,航天诱变梅花鹿体细胞染色体数保持2n=66,染色体形态正常,核型为66 (XX),其中32对常染色体,1对性染色体.本研究建立了哺乳动物在航天运行条件下的细胞培养PVDF新技术,并分析了航天诱变对于梅花鹿细胞生物学特性变化的影响,为以后进行相关研究提供了基础信息和技术支持.

在载人航天技术迅猛发展的今天,空间环境的特殊性(高真空、空间辐射、微磁场及微重力等)对机体产生的一系列影响是制约载人航空发展的重要因素.宇航员在进行外太空飞行后出现的立位耐力不良、骨质疏松、肌肉萎缩等多种生理及病理改变是由太空的特殊环境作用于各种细胞引起的.已有大量研究通过搭载空间飞行器或模拟器对微环境下细胞发生的变化及机制进行了探讨.微重力下细胞骨架的形态,细胞的周期与分化,基因的表达和信号转导均发生了变化.然而,微重力条件下细胞骨架蛋白,调控细胞周期与分化的各类蛋白质如何变化仍有待进一步研究.

1961年,苏联成功发射世界上第一艘载人飞船东方一号,航天员作为人类使者开始了探索太空的旅程.1961年,美国实施“双子星座”计划,历时5年,其中一项任务就是要求宇航员观察其视力在飞行中的变化,表明当时科学家已经在考虑失重环境对人类眼睛的影响[1].201 1年,Mader等[2]对7位在太空中工作了6个月的宇航员的眼部进行检查,发现他们的眼球出现了不同程度的多种改变,包括:眼压一过性升高,视乳头水肿,脉络膜皱褶,眼球变扁,远视偏移,近视力减弱,视网膜神经纤维层增厚,视网膜棉绒斑等.其实,在此之前的数年里,美国NASA(National Aeronautics and Space Administration)太空医学部就已发现,经过长期太空作业的宇航员会出现不同程度的上述眼部症状.在回归地面生活后,这些眼部病理改变在数周内逐渐修复,但部分病例可持续近两年[3].宇航员的眼部生理病理变化及其机制引起了许多学者的重视,并对此进行了多方面的探讨和研究.笔者对长时间太空作业的宇航员眼部出现的生理病理变化及其机制综述如下.

目的 分析鉴定“实践十号”卫星搭载飞行12天对金黄色葡萄球菌代谢水平的影响.方法 金黄色葡萄球菌通过“实践十号”卫星搭载飞行12天,培养富集后通过非靶向代谢组学分析,运用UPLC/MS的方法,分析主成分(PCA分析),并通过正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA分析),研究卫星搭载对金黄色葡萄球菌代谢影响的相关潜在差异生物标志物.结果 共发现10种显著差异潜在生物标志物,这些差异生物标志物多参与金黄色葡萄球菌的氨基酸代谢和RNA代谢.结论 太空飞行可影响金黄色葡萄球菌的代谢水平,非靶向代谢组学技术可为研究空间环境对金黄色葡萄球菌代谢的影响提供技术支持和理论依据.

长时间、远距离、多乘员的载人飞行或星球基地驻留任务中,会产生大量的固体废物.固体废物的稳定化、安全化及资源化处理是载人航天环控生保系统面临的重要挑战,对于保障航天员安全,提高系统物质闭合度、降低地面物资补给,以及减少太空垃圾产生等具有重要意义.本文对载人航天任务背景下国内外固体废物收集、压缩、干燥、氧化、热解、气化及生物处理等技术研究进展进行了综述,对各项技术的适应性进行了初步分析,力求为我国后续开展固体废物处理研究提供借鉴和参考.