模拟失重对成骨细胞细胞周期影响的实验研究

目的失重条件下骨质脱钙的机理,从目前飞行及地面实验结果看,倾向于认为骨形成受到抑制是其主要原因,特别是成骨细胞数目的减少和活性的降低。本实验旨在探讨成骨细胞增殖及细胞周期的变化,以进一步阐明空间骨丢失的机理。方法利用回转器模拟失重,观察成骨细胞增殖周期受模拟失重的影响以及三花接骨散对抗这种影响的效果。结果模拟失重作用２４ｈ后,成骨细胞增殖即已明显受到抑制;模拟失重作用下,Ｇ１期细胞显著增多,Ｓ与Ｇ２＋Ｍ期细胞显著减少;模拟失重作用１２ｈ后,经１２ｈ以上正常生长,细胞周期可恢复至对照水平;三花接骨散促进Ｇ１期细胞减少,Ｓ与Ｇ２＋Ｍ期细胞增多,具有对抗失重效应的功能。结论成骨细胞在失重环境中,Ｇ１期向Ｓ期的转化过程受到抑制,从而导致Ｇ１期细胞增多,Ｓ期与Ｍ期细胞减少,使成骨细胞的增殖受到抑制。同时细胞周期具有一定的恢复能力;而三花接骨散具有对抗失重效应,促进成成细胞Ｇ１期向Ｓ期的转化过程,促进成骨细胞增殖的功效。     

模拟失重和辐照对鼠心肌细胞和成骨细胞的影响

为观察观察失重和辐射对细胞和功能的影响，用回转器模拟失重，＾６０Ｃｏ－γ射线辐照体外培养的心肌和成骨细胞 。     

模拟失重下空间诱变菌感染巨噬细胞炎症相关microRNAs的筛选及生物信息学分析

目的探索模拟失重下空间诱变大肠杆菌(T1-13)感染巨噬细胞RAW264.7后差异表达的microRNAs(miRNAs)及其意义。方法采用第二代测序技术检测模拟失重染菌组与对照组巨噬细胞miRNAs差异表达,通过生物信息学预测差异miRNAs的靶基因,并对靶基因进行GO功能富集分析、KEGG信号通路分析以及STRING蛋白互作分析。结果模拟失重染菌组与对照组间筛选出33个差异miRNAs,下调23个,上调10个。这些miRNAs互补结合的靶基因参与了MAPK通路、WNT通路、轴突导向以及TGF-β等信号通路,其中关键下调的靶基因是MAPK9,MAPK14,MAP3K7,MAP3K14,PIK3CA,PIK3CB,PIK3CD,MYC,JUN,SMAD4;关键上调的靶基因是AKT3,MAPK8,MAPK9,MAPK10,MAP2K1,PIK3CD。结论模拟失重下空间诱变大肠杆菌感染巨噬细胞后miRNAs表达出现显著差异,这些miRNAs可能通过调控MAPK,WNT以及TGF-β等通路参与失重条件下炎症反应的发生。     

红松球果提取物对模拟失重诱导成骨细胞功能下降的防护作用

目的从天然产物中寻找到对模拟失重诱导成骨细胞功能下降具有防护作用的提取物,为治疗失重性骨丢失提供潜在药物。方法从120多种天然产物中筛选出11种进行研究,筛选出对成骨细胞增殖活性具有较强效果的天然产物;在模拟失重下,将筛选出的天然产物作用于成骨细胞,并通过其对成骨细胞功能的影响评价其在防护骨丢失上的作用。结果红松球果提取物(extract of pine cone polyphenol,EPCP)显示出最强的成骨细胞增殖活性。模拟失重下,不同剂量的松树球果提取物对成骨细胞周期、细胞凋亡和碱性磷酸酶活性分别显示出了不同的防护作用。其中高剂量组可以显著提高模拟失重下成骨细胞碱性磷酸酶的活性,促进细胞周期运转并且抑制细胞凋亡。结论通过对天然产物促成骨细胞增殖活性进行筛选,所获得的EPCP对失重诱导的成骨细胞功能下降具有良好的防护作用。     

强骨抗萎方对模拟失重条件下体外培养成骨细胞的影响

目的　探讨复方强骨抗萎方对模拟失重条件下体外培养成骨细胞的影响 ,拟揭示该方对抗骨丢失的分子生物学机制。　方法　分离乳鼠颅骨成骨细胞 ,体外培养后 ,分为正常对照、失重模型、强骨抗萎方大剂量 ( 2 .0 % )、中剂量 ( 1.0 % )和小剂量 ( 0 .5 % ) 5组。置回旋器 ,30r/min ,连续回旋 6 0h模拟失重 ,观察该方对回旋 12h、36h和 6 0h时大鼠成骨细胞碱性磷酸酶 (ALP)和骨钙素(BGP)生成及ALP基因转录水平 (mRNA)的影响。　结果　与正常对照组比较 ,模型组成骨细胞在回旋 12h、36h和 6 0h不同时间点的细胞培养液中的ALP活性均明显降低 ,其中 12h和 6 0h时差异显著 (P <0 .0 5 ) ;且ALPmRNA表达低微 ;BGP活性均减低 ,6 0h时差异显著 (P <0 .0 5 )。与模型组比较 ,中药复方不同剂量组于回旋不同时间点细胞培养液中的ALP活性均有不同程度升高 (P <0 .0 5 ) ;ALPmRNA表达活性也较高 ;但BGP活性无明显变化。　结论　该方能改善模拟失重条件下成骨细胞的功能 ,缓解其分化抑制状态 ,促进骨基质的形成和成熟。     

失重对成骨细胞基因表达和细胞功能影响的研究进展

骨骼可以适应包括重力在内的各种机械刺激，并对骨形成与骨吸收之间的平衡进行调整。失重状态下的骨质减少主要归因于骨形成的减少，这与成骨细胞功能下降有关，表现为细胞增殖粘附能力下降，与分化成熟相关的物质(碱性磷酸酶，骨钙素和I型胶原)的mRNA及蛋白合成均减少，多种生长因子的分泌量以及细胞对其反应性下降。成骨细胞功能下降的机制尚不明确，有假说认为失重时细胞形态的改变导致了基因表达与功能的变化。     

模拟失重对前成骨细胞MC3T3-E1内钙离子浓度的影响

目的：研究模拟失重对前成骨细胞MC3T3-E1内钙离子浓度的影响。方法：利用回转器模拟失重条件培养前成骨细胞MC3T3-E1 48h。然后将细胞用Fluo-3AM标记,使用激光共聚焦显微镜和流式细胞仪检测细胞内钙离子浓度。结果：模拟失重条件培养后,细胞内钙离子浓度检测显示,与对照组相比,模拟失重组细胞内钙离子浓度降低。流式细胞仪结果显示,与对照组相比,模拟失重组细胞的荧光阳性率显著降低,提示模拟失重可以抑制细胞活性。结论：模拟失重导致前成骨细胞MC3T3-E1内游离钙离子浓度降低,并可能抑制细胞活性。     

模拟失重和辐照对大鼠心肌细胞和成骨细胞的影响(英文)

为观察模拟失重和辐射对细胞结构和功能的影响 ,用回转器模拟失重 ,60 Co -γ射线辐照体外培养的心肌和成骨细胞。结果表明 :( 1 )模拟失重时 ,心肌细胞的直径缩小近40 % ;对细胞骨架有明显的影响 ,微丝分布不均匀 ,无明显的方向性 ;对成骨细胞分裂、增殖活性有明显的影响 ,呈现分裂功能降低 ,增殖活性受抑制 ;( 2 ) 2Gy60 Co -γ射线辐照对培养心肌细胞超氧化物歧化酶 (SOD)、丙二醛 (MDA)含量及乳酸脱氢酶 (LDH)活性有较显著影响 ,特别是辐射和模拟失重共同作用时 ,则呈现一定的协同效应趋势。     

模拟失重对流体剪切应力致大鼠颅骨成骨细胞PGE2分泌的影响

目的：为探讨失重环境对骨骼细胞的力学信号转导功能的影响,细胞这种功能的变化在失重性骨质稀少中的作用,以及空间飞行锻炼效果不良与之的关系。观察了模拟失重对流体剪切应力致大鼠成骨细胞PGE2分泌的影响。方法：传统代培养的大鼠乳鼠颅骨成骨细胞分为两组,一组在地面重力环境下剪切应力作用1h,检测细胞分泌前列腺素E2的变化。结果在1G重力环境下培养的成骨细胞中,在一定的时间范围内（5－60min),细胞PGE2的分泌反应随剪切应力作用时间的延长而显著增强（P＜0．01）;而在一定的剪切应力范围内（0．5－1．5Pa),细胞PGE2的分泌反应与应力水平无明显关系,即应性下降,即0．5Pa应力上无PGE2的分泌反应（P＜0．01）,1．5Pa应力作用下PGE2的分泌延缓并且分泌水平下降（P＜0．01）。结论：成骨细胞对流体剪切应反应在模拟失重环境下有下调性改变／     

模拟失重对流体剪切应力诱导成骨细胞环氧合酶-2表达的影响

目的 探讨模拟失重对成骨细胞力学信号转导功能的影响。方法 体外传代培养的大鼠乳鼠颅骨成骨细胞分为两组，一组置于回转器中培养，另一组则在地面重力环境下培养，60h后，将成骨细胞置于流室系统中进行刺激实验。流体剪切应力（FSS）分别为0．5Pa和1．5Pa，作用时间分别为30min和60min。其后进行免疫组化染色和图像分析。结果 在1G组，相同时间不同水平FSS作用诱导的环氧合酶－2（COX－2）蛋白表达无显著差异，FSS作用30min与60min所诱导的COX－2蛋白表达差异有显著性意义（P＜0．01）；模拟失重环境下COX－2蛋白表达发生下调性变化，仅在1．5Pa FSS作用60min的成骨细胞中检测到蛋白表达。相同时间和FSS下，模拟失重组与1G组COX－2蛋白表达水平的差异有显著性意义（P＜0．01）。结论 模拟失重时成骨细胞撂学信号转导功能发生了显著的下调性改变。     

微重力与模拟微重力条件下的肺循环变化

微重力或模拟微重力时体液头向转移,首先波及肺循环,肺部血液和体液增加,并在肺各部之间存在着差异。肺血管充盈,扩张,并在模拟微重力动物模型中观察到肺微血管损伤,对肺循环调节功能变化的研究减少,作者认为对肺血管反应性的观察将有助于了解肺循环变化的机制。     

模拟微重力对大鼠睾丸中睾酮合成相关基因表达的影响

目的研究雄性大鼠在模拟微重力下睾丸组织中类固醇激素合成相关基因表达的变化,探讨微重力对睾丸中睾酮合成的影响,以及这种影响与血浆睾酮含量变化的关系。方法建立无隐睾尾部悬吊大鼠的模拟微重力模型;采用酶联免疫竞争（ELISA）法测定大鼠血浆睾酮的含量;逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）法检测睾丸组织中类固醇激素合成急性调节蛋白（StAR）、细胞色素P450-17α-羟化酶（P450c17）、3β-羟甾脱氢酶（3β-HSD）的mRNA水平的变化。结果雄性大鼠在模拟微重力条件下7d后,睾丸重量极显著减轻（P〈0.01）,血浆睾酮含量极显著下降（P〈0.01）,睾丸组织中StAR、P450c17、3β-HSD的mRNA水平显著下调（P〈0.05）。结论模拟微重力引起雄性大鼠睾丸中StAR、P450c17、3β-HSD的表达下调,使睾酮合成途径受阻,导致睾酮分泌减少,进而造成血浆睾酮含量下降。     

模拟微重力条件下昆明小鼠早期胚胎体外发育及其G6PD基因表达

目的 研究模拟微重力条件下培养的小鼠早期胚胎体外发育与1g重力条件下体外发育的差异。方法 检测葡萄糖代谢关键酶6-磷酸葡萄糖脱氢酶（G6PD）在昆明小鼠早期胚胎体外不同重力条件下培养各个时期基因的转录与表达。结果 模拟微重力培养条件下,胚胎体外发育受到明显的抑制,模拟微重力不利于小鼠胚胎的体外发育。用CZB＋10％FCS进行培养,2-细胞期培养的囊胚率为零,显著低于常规培养的23．92％;4-细胞期培养的囊胚率为18．44％,显著低于常规培养的80．12％。利用G6PD的内、外两对引物,检测昆明小鼠早期胚胎体外发育各个阶段的G6PD基因的转录与表达。从2-细胞期开始体外常规培养的胚胎,发育至4-、8-细胞胚胎、桑椹胚、囊胚及退化囊胚都有G6PD基因的转录与表达。在模拟微重力条件下,从2-细胞期开始培养的胚胎,发育至4-细胞期、桑椹期、囊胚期胚胎和退化桑椹胚皆有G6PD基因的转录和表达,而退化的2-细胞胚胎没有检测到G6PD基因的转录与表达。结论 两种培养方式之间,G6PD基因的转录与表达不存在差异,说明早期胚胎都存在磷酸戊糖途径。     

模拟失重对心血管功能的影响及下体负压的对抗作用

总结了近年来本实验室有关模拟失重对心血管功能影响及下体负压对抗作用的研究，讨论了模拟失重致立位耐力不良的机理可能与心血管功能降低，脑血流降低及内分泌改变等有关，以及采用数学模型方法探讨失重致立位耐力降低机制的作用意义，重点论述了下体负压对抗方案问题。     

回转器模拟微重力对白色念珠菌致病性的影响

目的观察回转器模拟微重力对白色念珠菌致病性的影响。方法回转器处理白色念珠菌SC5314,观察模拟微重力对菌株生长、小鼠的致死能力、小鼠肾脏和大脑的菌落形成、巨噬细胞破坏作用的影响。检测cAMP分子在回转模拟微重力过程中的作用及Gβ-Gα-AC-cAMP信号通路蛋白的基因表达情况。结果回转模拟微重力导致白色念珠菌生长显著加快;对小鼠的致死速度加快;诱导巨噬细胞凋亡的作用显著增强。模拟微重力导致菌株细胞cAMP的水平显著升高;外源性cAMP显著促进菌丝生成,增加其对小鼠的致死率;模拟微重力导致Gβ基因表达显著增加,而其它与cAMP产生的相关基因没有明显变化。结论回转器模拟微重力显著增加白色念珠菌致病性,可能是通过激活Gβ-Gα-AC-cAMP信号转导途径实现的。     

回转器模拟微重力对拟南芥生物特性的影响

目的研究模拟微重力条件对拟南芥生长过程中生理、生化特性以及亚显微结构的影响。方法通过回转仪模拟微重力环境,利用激光共聚焦扫描显微镜和Ca2+荧光探针对生长7 d的拟南芥幼苗进行细胞微管骨架变化、Ca2+分布以及相关酶活力进行研究测定。结果在模拟微重力条件下拟南芥植株生长慢于对照;拟南芥叶片细胞的微管骨架有序性降低,微管数量显著增加,其排列模式呈现多样化,叶绿体含量有所减少;根尖Ca2+分布趋向均匀化,并且Ca2+向叶片组织的转运增加;过氧化物酶、过氧化氢酶活力以及抗坏血酸含量显著增加,超氧化物歧化酶活力有所增加,匀浆蛋白含量有所减少。结论模拟微重力环境对拟南芥的生物特性有显著影响,拟南芥幼苗应激反应明显。     

西洋参醇提取液对模拟高原暴露小鼠的抗疲劳作用研究

目的探讨西洋参醇提取液对模拟高原环境暴露小鼠的抗疲劳作用。方法 100只雄性昆明小鼠随机分成5组（n=20）,分别是溶剂对照组、红景天阳性对照组（0.87 g.kg-1）、西洋参低、中、高（0.29、0.86、8.6 g.kg-1）剂量组。小鼠在模拟海拔5000 m高原环境的低压舱中饲养,灌胃给药,对照组给予等量蒸馏水,连续灌胃10 d后,检测小鼠力竭游泳时间、血糖、血乳酸水平和肝糖原含量。结果与对照组比较,西洋参低、中、高剂量组醇提取液显著延长了小鼠力竭游泳时间、升高了小鼠静息血糖,低、中、高剂量组显著降低了血乳酸曲线下面积,但高剂量组降低了肝糖原含量。结论西洋参醇提取液具有在高原低氧环境下抗小鼠运动性疲劳的作用,尤以低、中剂量为佳。     

模拟微重力动态培养构建组织工程化软骨修复猪关节软骨缺损研究

目的:通过大型动物实验探讨模拟微重力动态培养系统构建组织工程化软骨修复关节软骨缺损的效果。方法:10~12月龄的五指山猪8头,分别在每头猪髌骨切迹上建立4个软骨缺损模型,左右膝关节各2个缺损,共32个,取缺损位置的软骨组织进行细胞分离培养扩增后复合三维Ⅰ型胶原上,分别置于旋壁式生物反应器与培养板中培养7 d,一方面取适量的样本进行HE染色、DAPI染色检测;另一方面将复合物回植修复猪关节缺损。每头猪关节缺损随机分为4组:微重力动态培养组(A)、普通静态培养组(B)、单纯支架组(C)、空白对照组(D),每个膝关节随机分配两组。术后12周处死实验动物,取实验标本进行核磁共振(MRI)、大体观察及组织学检测。结果:MOCART核磁共振评分:A组为74.37±3.90、B组为66.87±4.96、C组为58.75±3.30、D组为43.12±3.47,差异具有统计学意义(P<0.05);O’Driscoll组织学评分:A组为16.00±1.41、B组为12.37±1.69、C组为8.37±0.83、D组为3.25±1.26,各组之间差异具有统计学意义(P<0.05)。结论:模拟微重力动态培养模式构建的组织工程化软骨较普通培养更有利于软骨缺损的修复。     

回转器模拟微重力对大肠杆菌基因和蛋白表达的影响(英文)

目的研究回转器模拟微重力对革兰氏阴性菌大肠杆菌(Escherichia coli)基因与蛋白表达的影响。方法采用回转器模拟微重力效应,连续2周作用于大肠杆菌ATCC 25922菌株,选取16个靶基因,RT-PCR反应检测处理菌株和对照菌株基因表达的变化;提取菌体蛋白进行双向电泳,电泳图谱采用ImageMaster 2D Platinum软件分析,找出差异表达蛋白,进行基质辅助激光解吸飞行时间质谱(MALDI TOF/TOF质谱)分析。结果在模拟微重力效应作用下,处理菌株与对照菌株相比,16个靶基因中有4个靶基因表达上调,5个下调;15个差异表达蛋白点,其中4个表达上调蛋白质谱鉴定为抗转录终止蛋白NusG、固氮铁蛋白、硫醇过氧化物酶,1个表达下调蛋白为未知蛋白,2个新增蛋白为谷氨酰胺ABC转运周质蛋白,1个表达消失蛋白为IclR转录调节蛋白家族。结论模拟微重力效应可引起大肠杆菌基因及功能蛋白表达的变化。     

模拟失重对苯吸入染毒大鼠细胞免疫及微核形成的影响

目的探讨模拟失重对苯吸入染毒大鼠免疫系统及遗传毒性的影响。方法将60只雄性SD大鼠随机分为空白对照组、15 mg/m3苯组、30 mg/m3苯组、尾吊对照组、15 mg/m3苯尾吊组,30 mg/m3苯尾吊组,每组10只。非染毒大鼠吸入新鲜空气,染毒大鼠放入0.9 m3透明染毒柜中,分别吸入苯15 mg/m3和30 mg/m3,连续染毒30天。结果尾吊可使体重明显降低,并可减少苯对脾脏器系数的影响;加剧苯对白细胞、淋巴细胞、NK细胞活性和巨噬细胞功能的影响;可促进苯对外周血淋巴细胞和骨髓细胞微核率升高。结论模拟失重可促进苯吸入染毒大鼠机体的细胞免疫紊乱和遗传毒性作用。