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。

太空微重力环境对航天员身体各系统造成的损伤，直接影响其工作效率。分析太空微重力环境和地面模拟微重力环境对认知和情绪的影响、潜在机制及干预措施的相关研究，发现微重力环境导致学习、记忆、空间定向等方面的功能障碍，引起焦虑和抑郁情绪。微重力环境相关的认知和情绪损伤机制复杂，包括神经元损伤、大脑结构改变、神经递质失调、突触功能异常、氧化应激损伤和能量代谢紊乱等。天然提取物等药物手段、重复经颅磁刺激等物理干预及益生菌等新疗法有望减轻微重力暴露所致的认知损伤及情绪障碍。随着我国航天医学的发展，微重力环境对认知和情绪损伤的潜在机制及干预措施仍有待深入研究。

宇航员进入微重力环境后可出现一系列眼部改变，这些改变若得不到及时干预或治疗，将导致宇航员出现长期或永久的视力损害，不仅影响飞行任务的执行，还威胁宇航员的人身安全。尽管目前宇航员出现这些眼部改变的确切机制尚不明确，但相关研究已发现，宇航员进入微重力环境后会出现颅内压升高、神经系统改变、生化改变及淋巴、静脉系统循环障碍，这些可能都参与了疾病的发生与发展。现归纳国内外近50年来关于宇航员进入微重力环境后出现的眼部改变及其可能的发生机制，以期寻找针对这些眼部改变的预防和治疗措施，为宇航员筛查、训练及防治工作提供相关理论支持。

目的 探讨模拟微重力环境下miR-194-3p对成骨细胞功能变化的调控作用,为极端力学环境下成骨细胞的力学响应机制提供理论基础.方法 利用细胞旋转培养系统建立细胞水平微重力环境,分别采用MTT、RT-PCR、Western blot、荧光双染色法和茜素红染色法检测转染miR-194-3p抑制剂前后MC3T3-E1 成骨细胞增殖、分化、凋亡和矿化的变化情况.结果 模拟微重力环境下miR-194-3p表达上调,成骨细胞的增殖、分化和矿化均受到一定程度的抑制,同时促进了成骨细胞的凋亡.转染miR-194-3p抑制剂后,miR-194-3p表达显著下调,且能部分逆转由微重力导致的细胞成骨细胞增殖减弱、成骨分化标志物如ALP、OCN和COL-I基因和蛋白表达降低、骨矿化结节减少和成骨细胞凋亡数目增加的情况,说明miR-194-3p能有效改善微重力暴露下成骨细胞功能异常的情况.结论 模拟微重力环境下miR-194-3p可能作为一种负调控因子,通过调控成骨细胞功能参与其力学响应的进程.

目的:了解胶原蛋白肽对模拟微重力条件下培养的鼠T淋巴细胞功能的影响.方法:分离小鼠的脾细胞,采用旋转式细胞培养系统模拟微重力条件,采用有丝分裂源刀豆球蛋白A刺激T淋巴细胞,并分别加入不同浓度的胶原蛋白肽,检测淋巴细胞的增殖能力及培养上清中细胞因子的水平.结果:模拟微重力可以使脾脏T淋巴细胞的增殖能力受到抑制,产生细胞因子的水平下降,而胶原蛋白肽能促进模拟微重力条件下培养的淋巴细胞增殖及细胞因子分泌.结论:胶原蛋白肽可能通过调节淋巴细胞的增殖功能及细胞因子的分泌,减轻模拟微重力环境下对T淋巴细胞的抑制作用.

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 探讨模拟空间环境下神经胶质细胞外泌体的可视化快速检测方法.方法 通过2 Gy、5 Gy辐照,12h、24 h微重力的处理方式,建立模拟空间环境下神经胶质细胞的损伤模型,将条件培养基和试剂盒提取的外泌体转移至神经元,明确神经胶质细胞对神经元产生的影响.通过膜嵌入型荧光染料分子对外泌体进行活细胞荧光标记,以荧光强度为指标对条件培养基中的外泌体释放规律进行可视化监测.探究不同保存条件、保存时间对外泌体的数量和粒径的影响.结果 首先,本实验证实模拟空间环境下受损胶质细胞释放的胞外囊泡可在一定程度上保护神经元,而外泌体在这一过程中发挥决定性作用,并确定神经系统外泌体可视化检测方案与传统外泌体验证方案的结论一致;其次,本实验建立了可用于半定量分析的外泌体数量和粒径经验曲线,为细胞培养基中外泌体的快速检测提供了新思路.最后,本实验明确了培养基样本的最佳保存条件,为航天飞行后培养基样本的地基/天基在线分析奠定了基础.结论 通过荧光标记可实现外泌体的快速检测和分析,并用于模拟空间环境下神经胶质细胞损伤的探究.

目的:研究微重力场下宇航员对抗性训练对骨小梁和成骨细胞的力学行为影响,从一定程度上揭示微重力场下对抗性训练防治废用性骨质疏松的生物力学机理.方法:建立包含骨小梁、成骨细胞和骨髓的松质骨有限元模型,将骨小梁和成骨细胞定义为各向同性线弹性材料,模拟研究地球重力场(1×g)和微重力场(0×g)下,人体静止(应变幅值为0με)及不同强度的运动状态时(应变幅值分别为100、700、2 000和3 000με)骨小梁、成骨细胞的力学微环境(液体流速、液体压力、von Mises应力、应变)的变化规律.结果:地球重力场和微重力场下,人体运动时成骨细胞表面的液体流速均高于静止状态,且地球重力场下成骨细胞表面的液体流速高于微重力场.微重力场下,相比静止状态,运动可明显提高骨小梁、成骨细胞的液体压力,且相同运动条件下骨小梁、成骨细胞的液体压力无较大差异;不同强度的对抗性训练均可对骨小梁、成骨细胞产生一定的应力刺激,而骨小梁的von Mises应力与对抗性训练强度呈正相关;成骨细胞的应变值明显高于骨小梁,而且骨小梁、成骨细胞应变均与加载位移呈正相关.结论:微重力场下,宇航员进行对抗性训练可明显改善骨组织和成骨细胞的力学微环境,有助于维持骨密度,从而减轻废用性骨质疏松症.

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.

目的 探讨淫羊藿苷对模拟微重力环境大鼠骨丢失的防治作用.方法 取2 月龄Wistar雄性大鼠30 只,采用随机数字表法分为对照组、尾吊组、淫羊藿苷组,每组 10 只.尾吊组、淫羊藿苷组均建立尾吊模型,淫羊藿苷组给予淫羊藿苷 50 mg/kg灌胃,对照组和尾吊组则给予等体积蒸馏水,每周称体质量1 次.给药 28d后麻醉下腹主动脉采血处死大鼠,检测股骨骨密度并进行生物力学检测,观察并分析胫骨的HE染色结果,进行胫骨Mirco-CT检测,测定血清骨代谢生化指标.结果 尾吊组和淫羊藿苷组大鼠体质量下降,但差异无统计学意义;淫羊藿苷组骨密度、骨生物力学参数较尾吊组均有所改善;淫羊藿苷组骨小梁形态、数量与厚度较尾吊组均有显著改善;淫羊藿苷组骨钙素(osteocalcin,OCN)水平较尾吊组明显增加,抗酒石酸酸性磷酸酶 5b(tartrate-resistant acid phosphatase-5b,TRACP-5b)水平较尾吊组明显降低.结论 淫羊藿苷对模拟微重力环境大鼠骨丢失具有良好的防治作用.