目的:探讨模拟微重力环境下人HaCaT细胞的热损伤效应。方法:取人HaCaT细胞，采用随机数字表法分为模拟微重力热损伤(SMGTI)组、正常重力热损伤(NGTI)组和正常重力假伤(NGFI)组。NGFI组和NGTI组细胞于培养瓶中常规培养，SMGTI组细胞应用旋转细胞培养系统模拟微重力培养。将SMGTI组和NGTI组细胞置于45 ℃热水中10 min制作热损伤模型，NGFI组细胞置于37 ℃温水中10 min致假伤。伤后12 h，倒置相差电子显微镜下观察3组细胞形态。伤后2、6、12 h，取3组单细胞悬液，流式细胞仪检测细胞周期，实时荧光定量反转录PCR检测热休克蛋白70(HSP70)与基质金属蛋白酶9(MMP-9)及半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3(caspase-3)mRNA表达量，实验重复3次。伤后2、6、12 h，取3组细胞培养上清液，酶联免疫吸附测定法检测肝素结合性表皮生长因子(HB-EGF)浓度，实验重复3次。各组各时间点样本数均为3。对数据行析因设计方差分析、单因素方差分析、LSD检验、Kruskal-Wallis H检验和Mann-Whitney U检验。 结果:(1)伤后12 h，NGFI组细胞形态规则，细胞间排列规则，未见细胞碎片。NGTI组细胞形态较规则，细胞碎片较少，细胞间排列较NGFI组紧密。SMGTI组不规则形态细胞较多，大小不一，可见死亡细胞碎片。(2)NGTI组伤后2 h G1期细胞百分比较NGFI组和SMGTI组明显升高( P<0.05)，伤后6、12 h较NGFI组和SMGTI组明显降低( P<0.05)。NGTI组伤后2 h的G2/M期细胞百分比较SMGTI组明显降低( P<0.05)，NGTI组伤后6、12 h G2/M期细胞百分比较NGFI组和SMGTI组明显升高( P<0.05)。NGTI组伤后2、6、12 h S期细胞百分比较SMGTI组明显升高( P<0.05)，NGTI组伤后2、6 h S期细胞百分比较NGFI组明显降低( P<0.05)。(3)伤后2、6 h，NGTI组细胞HSP70 mRNA表达量为2.50±0.30、3.99±0.35，较NGFI组明显升高(1.14±0.15、0.82±0.27， P<0.05)，较SMGTI组明显升高(1.17±0.53、1.65±0.59， P<0.05)。伤后2、6、12 h，SMGTI组细胞MMP-9 mRNA表达量较NGTI组明显升高( Z＝-2.319、-2.882、-2.908， P<0.05)。伤后各时间点，NGTI组细胞caspase-3 mRNA表达量与NGFI组、SMGTI组相近( P>0.05)。(4)伤后2、6、12 h，NGTI组细胞培养上清液中HB-EGF浓度较NGFI组明显降低( P<0.01)。伤后2、6 h，SMGTI组细胞培养上清液中HB-EGF浓度较NGTI组明显升高( P<0.01)。 结论:模拟微重力条件下热损伤人HaCaT细胞的增殖、分泌功能以及创伤修复相关蛋白表达呈现复杂、多元的变化，这为进一步研究失重条件下损伤修复提供了理论基础。

目的:评估尾部悬吊模拟失重大鼠视乳头周围视网膜和脉络膜厚度的变化。方法:60只大鼠分为对照组（15只）和尾部悬吊（简称尾悬）组（45只）。尾悬组采用-30°尾部悬吊建立模拟失重效应动物模型。分别在尾悬前及尾悬4、8周后采用光学相干断层扫描增强深度成像（enhanced depth imaging-optical coherence tomography，EDI-OCT）测量两组大鼠视乳头周围视网膜厚度；分别在尾悬前及尾悬4、8、10、12周后采用EDI-OCT测量两组大鼠脉络膜厚度。结果:尾悬组大鼠在不同时间点视乳头周围视网膜厚度差异有统计学意义（ F=30.89， P<0.001），且随着尾悬时间延长，其厚度呈下降趋势。尾悬8周后，尾悬组视乳头周围视网膜厚度与对照组比较差异有统计学意义（ t=5.73， P<0.001）。尾悬组大鼠在尾悬4、8、10、12周后脉络膜厚度与对照组比较，差异均有统计学意义（ t=6.32、12.78、9.69、6.39， P值均<0.001）；不同时间点尾悬组大鼠脉络膜厚度差异有统计学意义（ F=51.08， P<0.001）；随着尾悬时间延长，脉络膜厚度及其与尾悬前的差值均呈上升趋势，8周后达到峰值，后略有下降。 结论:随着尾悬时间延长，尾悬组大鼠的视乳头周围视网膜厚度总体呈下降趋势；脉络膜厚度变化值总体呈上升趋势，达到峰值后略有下降。

航空航天活动过程中特殊力学环境导致的生理变化一直是力学生物学研究的重要组成部分.本文综述了2023年度空间失重环境力学生物学研究进展,主要聚焦失重的生物学效应,包括在细胞、模式动物和人体水平在空间真实环境和地面模拟失重条件下得到的研究结果,以期助力航空航天力学生物学的发展研究,并为航天员或地面相关人群的健康防护或对抗措施研究提供帮助.

目的 探究骨髓间充质干细胞(BMSCs)对微重力环境下大脑的保护和分子调节机制.方法 以后肢去负荷(HU)模型模拟失重生理效应,将小鼠分为:对照组,HU模型组、BMSCs治疗组,每组 6 只,对比分析模拟微重力对小鼠大脑造成的损伤及BMSCs对损伤的修复作用;利用RT-qPCR检测大脑皮质中关键促炎因子Il-6、Il-1β和Tnf-α的表达水平;利用免疫组织化学染色检测大脑皮质中小胶质细胞(IBA1 阳性)和星形胶质细胞(GFAP 阳性)的比例;利用Western blot 检测细胞凋亡与衰老相关蛋白BAX、BCL-2、p21、p53 的表达水平.结果 与野生小鼠相比,后肢去负荷小鼠大脑皮质的Il-6、Il-1β和Tnf-α的表达水平显著上升(P＜0.05),BAX、p21 和p53 蛋白的表达水平显著升高(P＜0.05),BCL-2蛋白的表达水平显著降低(P＜0.05),小胶质细胞(IBA1 阳性)和星形胶质细胞(GFAP阳性)的比例升高(P＜0.05);经过BMSCs治疗以后,HU小鼠大脑皮质的Il-1β的表达水平显著降低(P＜0.05),BAX、p21 和p53 蛋白的表达水平显著降低(P＜0.05),BCL-2蛋白的表达水平显著升高(P＜0.05),小胶质细胞(IBA1 阳性)和星形胶质细胞(GFAP阳性)的比例减少(P＜0.05).结论 BMSCs通过抑制炎性反应、抗细胞凋亡与衰老来缓解模拟失重对小鼠大脑产生的不利影响.

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-α ELISA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.

随着载人航天器的发射,人体及航天器将不可避免地携带真菌到太空环境中.目前已发现空间站、航天器以及航天员身上存在多种真菌.在失重环境下,人体免疫力会降低,一些致病真菌的生物学性状会发生变化,潜在致病性增强,对航天员的健康构成威胁.本文主要就近年来模拟失重及太空环境条件下几种常见真菌的形态结构、增殖、毒力、耐药性的影响进行综述.研究表明,太空环境和模拟失重环境可使真菌形态结构发生变化,促进大部分真菌增殖,可使部分真菌毒性和耐药性增强,但相关生物学性状及形成机制还有很多不确定性,如毒力和耐药性,有待深入研究.

目的:探讨回转模拟失重对与人脐静脉内皮细胞(HUVECs)共培养的人主动脉平滑肌细胞(HASMCs)增殖及凋亡的影响.方法:建立HUVECs与HASMCs共培养模型,以细胞回转器模拟失重效应,分为正常重力组和模拟失重组;共培养48 h时,观察HASMCs形态,采用Western blot检测2组HASMCs细胞增殖细胞核抗原(PCNA)、B淋巴细胞瘤-2(Bcl-2)及Bcl-2相关X(Bax)蛋白表达,分析模拟失重对共培养的HASMCs细胞增殖及凋亡的影响.结果:共培养48 h时,与正常重力组比较,模拟失重组HASMCs形态由长梭形变为多角形或不规则形;PCNA及Bax蛋白表达显著下降(P＜0.05)、Bcl-2蛋白表达显著增高(P＜0.05).结论:模拟失重48 h可抑制与HUVECs共培养的HASMCs增殖和凋亡.

目的 研究常压和失重状态下抗抑郁新药阿姆西汀(ammuxetine)的大鼠药代动力学差异.方法 建立高效快速测定大鼠血浆中阿姆西汀药物浓度的超高效液相色谱质谱联用法(UPLC-MS/MS).建立SD大鼠Morey-Holton尾吊模型,失重组大鼠尾吊10d,以常压组大鼠为对照,两组分别单次灌胃给予10 mg/kg盐酸阿姆西汀,于0、0.167、0.5、0.75、1、2、3、4、6、8、12和24 h眼眶取血,分离血浆,采用UPLC-MS/MS测定该药在生物样品中的药物浓度,并计算药物的动力学参数.结果 在1～500 ng/ml浓度范围内,血浆中阿姆西汀的线性关系良好,日内与日间精密度均＜12％,低、中、高3个浓度(2、100和400 ng/ml)提取回收率为96.2％～111.5％,无明显基质效应.相比常压组,模拟失重组药代动力学发生显著变化.其中,药物半衰期、达峰浓度和生物利用度的差异有统计学意义(P＜0.05),相对生物利用度为398.2％.结论 相比常压下,模拟失重10d后阿姆西汀药代动力学特性显著改变.

目的 探究模拟微重力效应下骨细胞钙池操纵Ca2+通道(store-operated calcium channels,SOC)的活性变化以及其可能机制,阐明失重性骨丢失的发生机制.方法 以小鼠骨细胞(MLO-Y4)为对象,分为回转模拟微重力效应组(simulated microgravity,SM)和正常重力组(control,CON).分别旋转培养24、48 h后,激光共聚焦显微镜检测毒胡萝卜素引发细胞内质网钙库耗竭后胞内Ca2+浓度水平,以反映SOC通道的活性;免疫荧光染色法观察膜骨架spectrin和内质网膜蛋白IP3R的分布情况,研究SOC通道功能变化的可能机制.结果 在内质网钙库释放Ca2+时期,24、48 h SM组的胞内Ca2+浓度水平与CON组相比均无显著差异,而在胞外Ca2+经SOC通道内流时期,24hSM组只在前4 min比CON组有显著性下降,48 h SM组在整个时期均比CON组有显著性下降.与CON组相比,SM组膜骨架spectrin向细胞边缘聚集,而ER膜蛋白IP3R则向ER核被膜区域聚集,且48 h组更为显著.结论 模拟微重力效应可抑制骨细胞SOC通道活性.骨细胞膜骨架spectrin以及内质网膜上蛋白IP3R位置分布变化,可能影响SOC通道激活过程中蛋白间的构象耦合,进而降低骨细胞SOC通道的活性.

目的 探讨尾吊模拟失重14d对大鼠视网膜中央动脉血流动力学及眼轴变化的影响.方法 25只大鼠随机均分为5组:正常组,尾吊1d组,尾吊4d组,尾吊7d组,尾吊14 d组,采用尾悬吊法建立模拟失重效应动物模型.彩色多普勒超声诊断仪测量大鼠视网膜中央动脉血流动力学及眼轴变化,血流动力学参数包括:收缩期最大血流速度(peak maximum systolic velocity,PSV),舒张末期血流速度(the end diastolic velocity EDV),搏动指数(pulsatility index,PI),阻力指数(resistance index,RI);彩色眼底照相观察大鼠视盘及视网膜变化.结果 大鼠尾吊1d后PSV及EDV增高(P＜0.05);尾吊14 d组同尾吊1d组相比,PSV及EDV降低(P＜0.05).与对照组相比,各组PI、RI差异均无显著性意义.与尾吊4d组相比,尾吊7d组眼轴变短(P＜0.05),同尾吊7d组相比,尾吊14d组眼轴变短(P＜0.05).各组观察期间,彩色眼底照相未见明显视盘水肿、视网膜出血、渗出等病变.结论 14 d尾吊模拟失重对大鼠眼底血流有一定影响.随尾吊时间延长,眼轴变短,观察期内未见大鼠视盘及视网膜明显损伤.