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模拟微重力对K562细胞增殖和分化的影响
目的 在航天飞行条件下航天员会出现"航天飞行性贫血",其分子机制尚不明确,实验观察了美国国家航空航天局(NASA)旋转式细胞培养系统模拟的微重力环境对重组人红细胞生成素(Epo)诱导K562细胞增殖分化的影响.方法 利用NASA旋转式细胞培养系统模拟的微重力环境,细胞计数分析细胞增殖情况,联苯胺染色法检测血红蛋白合成情况,应用免疫荧光和流式细胞术检测血型糖蛋白A(GPA)和转铁蛋白受体CD71在细胞表面的表达情况,应用荧光染料标记的鬼笔环肽和紫杉醇分别显示纤维型肌动蛋白和微管.结果 旋转培养的K562细胞的细胞增殖速度显著低于地面对照组;旋转培养还显著抑制Epo诱导的血红蛋白合成,联苯胺阳性细胞从Epo处理常规培养组的(15.0±1.2)%降为旋转培养组的(9.0±0.9)%;旋转培养还抑制GPA和CD71在细胞表面的表达.此外,旋转培养还促进微管解聚.结论 结果表明,旋转培养模拟微重力环境能抑制Epo诱导的K562细胞的增殖和分化;而模拟微重力环境使细胞骨架解聚可能使定位于细胞表面的蛋白(如GPA、CD71以及Epo受体等)在运输到细胞表面的过程发生障碍,从而降低对Epo的反应能力.
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红花苷对模拟微重力下细胞迁移的作用
目的 观察红花苷修复模拟微重力下人脐静脉内皮细胞(HUVECs)细胞迁移抑制的作用并探讨其机制.方法 MTT比色法选出红花苷干预HUVECs的佳浓度；模拟失重-2D回转仪模拟失重培养HUVECs,分为正常重力对照组、模拟微重力组、红花苷微重力组.采用透膜侵袭小室模型检测细胞迁移；激光共聚焦显微镜观察红花苷干预后细胞骨架纤维状肌动蛋白(F-actin)的形态及对黏着斑(FAs)的影响.结果 与正常重力对照组比较,模拟微重力组细胞迁移数下降(P＜0.01)；红花苷微重力组较模拟微重力组细胞迁移数增加(P＜0.05).正常重力对照组的F-actin呈现明显极化、微丝集结成束,模拟微重力可导致F-actin骨架重构,极化下降并呈现弥散特点；而红花苷微重力组的F-actin排列有序,伪足较模拟微重力组增多,方向性显著增强.模拟微重力组较正常重力对照组FAs数量(VN)、面积(VA)及FAs到细胞边缘距离(DS)显著降低(P＜0.05)；红花苷微重力组较模拟微重力组VN、VA、DS显著升高(P＜0.05).结论 红花苷可改善模拟微重力作用导致的HUVECs迁移抑制,修复模拟微重力作用导致的HUVECs骨架F-actin的重构,改善FAs的生成及定位.
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微重力及太空飞行对微生物影响的研究进展
随着航天事业的迅猛发展,太空感染问题亟待深入研究.微生物是存在于自然界的一群体形微小、结构简单的微小生物.随宇航员和太空飞行器进入太空的微生物,在失重环境下生长变化,时刻威胁着宇航员的健康及飞行器的安全.本文主要对模拟微重力及太空飞行环境中微生物的生物学特性变化,包括微生物形态结构、生长速率、细胞代谢、毒力、生存能力和基因表达等方面做一综述,以期进一步对微重力及太空飞行环境下微生物属性变化进行研究.
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模拟微重力对许旺细胞三维培养影响的初步研究
目的初步探讨模拟微重力对许旺细胞三维培养的影响.方法分别把粘附在聚羟基乙酸支架上生长3、7、10及14天的许旺细胞和新鲜分离的原代许旺细胞悬液连同聚羟基乙酸支架送入转壁式生物反应器(RWVB)中旋转培养5天,观察细胞在支架上的生长情况及超微结构的改变.结果粘附在支架上的许旺细胞进入模拟微重力环境后细胞变圆变小,核染色质聚集,细胞器水肿扩张,核/浆比例明显增大,微丝微管松散紊乱,细胞在3天内快速凋亡或碎裂溶解;尚未贴壁的原代许旺细胞进入模拟微重力环境后在支架表面均匀贴壁生长、增殖,蛋白合成活跃,个别细胞内可见髓鞘样结构,5天内未见细胞死亡现象.结论贴壁生长3～14天的许旺细胞进入模拟微重力环境后表现为快速凋亡、溶解,而未贴壁的原代许旺细胞进入模拟微重力环境后则功能活跃表达及快速增殖,可用于构建比较理想的许旺细胞三维培养体系.
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尾部悬吊大鼠胸主动脉、肺动脉超微结构变化的动态观察
目的 观察模拟微重力时大小循环动脉血管超微结构重塑随时间变化的差异,为微重力后立位耐力降低的机制研究积累资料.方法 用透射电镜观察-30°尾部悬吊7 d(TS7组)、14 d(TS14组)及对照组大鼠胸主动脉、肺动脉壁超微结构的变化.结果 TS7组胸主动脉内皮细胞表面出现绒毛状突起,部分线粒体空泡变性,内皮下基膜有分层,内弹力板较厚,且厚度不均匀,内弹力板下出现大量的胶原纤维;TS14组胸主动脉内皮细胞变性较明显,部分内皮细胞基质致密化,基膜复层化,内弹力板有破碎,弹力纤维增多.TS7组肺动脉部分内皮细胞突起,细胞内出现脂滴,内皮细胞基膜出现分层状改变,弹力板变薄、断裂,其下方可见收缩型平滑肌及合成型平滑肌细胞;TS14组肺动脉内皮细胞空泡变性较明显,内弹力板未见明显改变,弹力板内外均可见较多的胶原纤维和弹力纤维,内弹力板下方以收缩型平滑肌为主.结论 TS7组大鼠胸主动脉和肺动脉出现损伤和增殖并存,以肺动脉较明显;TS14组肺动脉趋于形成新的稳定结构,而胸主动脉新稳定结构还未形成.模拟微重力时大小循环血管发生了结构重塑,大小循环血管重塑的时间过程不同归因于模拟微重力初期由下体转移而来的体液进入大小循环高峰期的时间差.
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运动在模拟失重尾吊大鼠模型中的应用及对肌骨系统改善的研究进展
大鼠作为模拟人类骨骼状态的常用实验动物模型,被广泛用来探寻对抗骨质疏松的有效措施,其中运动疗法既安全又有效.宇航员长期处于微重力环境会发生失重性骨质疏松,相应的大鼠尾吊模型作为地面模拟微重力效应的实验模型已得到广泛应用.文中综述了应用在尾吊和非尾吊大鼠实验中的运动训练,力图涵盖运动训练对抗大鼠骨质疏松的国内外研究进展,并对今后模拟微重力下大鼠运动方式的研究方向做了展望.
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模拟微重力条件下心肌细胞骨架的灰度统计特征分析
微重力条件下细胞的细胞骨架形态会发生弥散性变化.由于细胞骨架的结构十分复杂,目前对于该变化主要是定性地描述.本研究对模拟微重力条件下培养的乳鼠心肌细胞(回转组)和正常条件下培养的心肌细胞(对照组)细胞骨架的微管图像提取灰度统计特征,试图利用灰度方差、偏度及峰度等参数量化细胞骨架的灰度特征.结果发现所选的参数对量化微管的灰度特征有不同程度的统计意义,其统计结果表明微管图像的灰度在模拟微重力条件下弥散性下降.利用灰度方差、偏度和峰度进行多元判决,对模拟微重力条件下培养的心肌细胞和正常条件下培养的心肌细胞微管的误判率仅为16.7%.这说明图像的灰度统计特征参数对细胞骨架的定量分析不失为一种好的方法.
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香菇多糖对抗模拟微重力环境培养的淋巴细胞免疫功能抑制的实验研究
本研究旨在探索香菇多糖对抗旋转式细胞培养系统(rotary cell culture system,RCCS)模拟微重力环境下淋巴细胞免疫功能降低的作用.体外分离培养小鼠脾淋巴细胞,在正常重力环境和RCCS模拟微重力环境下分别添加10、20和40 μg/ml的香菇多糖溶液,培养24、48和72 h取样,用MTT法、ELISA和流式细胞术分别检测香菇多糖对细胞增殖度、细胞因子分泌量和表面标志表达的影响.结果表明,10、20和40 μg/ml香菇多糖在处理时间内对小鼠脾淋巴细胞增殖无明显促进作用；不同浓度的香菇多糖均可提高小鼠脾淋巴细胞在模拟微重力环境下IL-2和IFN-γ的分泌量和促进小鼠脾淋巴细胞表面CD4和CD8分子的表达.结论:香菇多糖具有对抗模拟微重力环境造成的淋巴细胞免疫功能降低的作用.
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模拟微重力环境下虫草多糖促进淋巴细胞增殖和CD分子表达的实验研究
本研究旨在探索旋转式细胞培养系统(RCCS)模拟微重力环境下虫草多糖促进淋巴细胞增殖和表面CD分子表达的作用.体外分离培养小鼠脾淋巴细胞,在RCCS模拟微重力环境中分别添加6.25、12.5、25和50 μg/ml的虫草多糖溶液培养,在24、48和72 h检测虫草多糖对淋巴细胞增殖及表面CD分子表达的作用.结果表明,模拟微重力环境抑制了淋巴细胞的增殖能力,25和50 μg/ml虫草多糖对淋巴细胞的增殖和CD4、CD8的表达均具有促进作用,但50μg/ml虫草多糖促进淋巴细胞增殖的作用随对间延长变为抑制作用.结论:适宜浓度范围内的虫草多糖具有对抗模拟微重力环境下淋巴细胞增殖能力下降和表面CD分子表达减少的作用,为筛选对抗失重效应、促进免疫力的药物提供理论依据和实验基础.
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模拟失重对HaCaT细胞增殖及细胞骨架的影响
目的 研究模拟微重力环境对人永生化角质形成细胞(HaCaT)生长增殖及细胞骨架的影响.方法 应用RCCS建立模拟微重力细胞培养系统,将HaCaT细胞随机(随机数字法)分为模拟微重力组(SMG)和正常重力对照组(NG),经32 h、36 h和42 h培养后收集两组细胞,应用流式细胞仪技术检测细胞生长周期;ELISA检测细胞上清液hb-EGF浓度;激光共聚焦显微镜和荧光素FITC标记技术观察经42 h培养的两组HaCaT细胞骨架形态变化.采用SPSS 23.0统计学软件进行统计学分析,以P<0.05为差异有统计学意义.结果 流式细胞仪检测结果显示,与NG组比较,SMG组HaCaT细胞经32 h、36 h和42 h培养,三个时相点的G1和G2/M期细胞数显著增加,S期细胞数显著减少(P<0.05).SMG组HaCaT细胞随培养时间延长,G1期细胞数呈减少趋势.ELISA结果显示,SMG组HaCaT细胞经32 h和36 h后hb-EGF浓度较NG组明显下降(P<0.01).激光共聚焦显微镜观察荧光素FITC标记的HaCaT细胞,发现模拟微重力培养42 h后,HaCaT细胞的荧光强度减弱,微丝排列紊乱,结构破坏明显,部分模糊不可见,细胞间伪足较少且不规则.结论 RCCS模拟微重力环境抑制HaCaT细胞周期转化和增殖,影响hb-EGF自分泌机能,并导致细胞骨架结构发生变化.
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改良纤维蛋白胶软骨膜块在模拟微重力培养下修复关节软骨缺损
目的 观察在模拟微重力条件下改良纤维蛋白胶支架软骨膜块修复关节软骨缺损的影响.方法 将兔软骨细胞种植到经抑肽酶和氨甲环酸改良的纤维蛋白胶支架材料上,然后分别在旋转培养仪和培养板中培养,体外培养2周.然后将培养出的软骨膜块植入于动物关节软骨缺损模型中,并设立对照组定期进行大体、组织形态学观察、生化指标检测及组织工程学评分.结果 ①采用改良支架的复合物经体外培养2周,基本保持了原有塑形;②修复关节软骨效果由好至差的顺序为旋转培养组、普通培养组、单纯改良支架组、空白对照组.组织工程学评分通过统计学处理各组之间存在显著性差异(P=0.01).结论 ①经过改良的纤维蛋白胶支架,其降解速率与软骨组织基质形成同步,能长时间支持体内、外软骨组织的形成,并适合旋转培养,是软骨组织工程中适宜的支架;②旋转培养仪提供的模拟微重力环境,可以提高工程化软骨的质量,为实现关节软骨损伤的修复提供有效途径.
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模拟微重力条件下重组骨保护素融合蛋白 (rhOPG-HSA)对破骨前体细胞Raw264.7抑制效应的研究
目的 探讨在模拟微重力(Simulated microgravity,SMG)条件下重组骨保护素融合蛋白(rhOPG-HAS)对破骨前体细胞Raw264.7的抑制效应.方法 在SMG条件下,分别培养破骨前体细胞Raw264.7与成骨细胞MC3T3-E1,利用ELISA法检测MC3T3-E1细胞培养液中骨保护素活性,用巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)以及可溶性破骨细胞分化因子(sRANKL)诱导Raw264.7分化为破骨细胞,通过抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)染色法鉴定rhOPG-HAS抑制破骨细胞能力,利用半定量RTPCR测定破骨细胞中TRAP的表达.结果 SMG条件下,骨保护素活性在72 h后显著降低(P<0.01);Raw264.7细胞经M-CSF及sRANKL诱导3、4、5 d后,与阴性对照组相比,TRAP阳性染色的破骨细胞用rhOPG-HAS处理后明显减少(P<0.05),RT-PCR测定结果表明破骨细胞TRAP的表达降低(P<0.05).结论 SMG条件下,rhOPG-HAS能够抑制破骨前体细胞Raw264.7的分化.
关键词： 模拟微重力 重组骨保护素融合蛋白 破骨前体细胞 抑制效应 -
蛇床子素对模拟微重力引起的骨质流失的防治作用
目的 研究蛇床子素对模拟微重力导致大鼠骨质流失的防治作用.方法 将Wistar大鼠随机分为3组:对照组(Ctrl)、尾吊组(HLS)、尾吊给药组(OST).4周后取后肢骨用双能骨密度仪及万能试验机分别测量各组股骨骨密度及生物力学,并通过microCT分析骨小梁参数;用Van Gieson(VG)染色观察胫骨形态变化.通过qRT-PCR检测胫骨骨保护素(OPG)和核因子-κB受体激活剂配体(RANKL) mRNA表达水平.用ELISA试剂盒检测血清中骨特异性碱性磷酸酶(BALP)、骨钙素(OCN)和抗酒石酸酸性磷酸酶-5b(TRACP-5b)的含量变化.结果 与对照组相比,尾吊组大鼠股骨骨密度及生物力学参数显著降低(P＜0.05),与尾吊组相比,尾吊给药组骨密度及生物力学显著上升(P＜0.05);尾吊组骨小梁体积分数(BV/TV)、厚度(Tb.Th)显著降低(P＜0.01),间距(Tb.Sp)显著升高(P＜0.01),尾吊给药后BV/TV、Tb.Th及Tb.Sp显著降低(P＜0.01);VG染色观察尾吊组胫骨骨小梁间隙变大,数量减少,而尾吊给药组骨小梁骨髓腔减少,数量增多;尾吊组血清BALP和OCN浓度显著降低(P＜0.05),TRACP-5b浓度显著升高(P＜0.05),当给予蛇床子素后,BALP浓度显著升高(P＜0.05),而TRACP-5b浓度显著降低(P＜0.05);尾吊组胫骨OPG/RANKL比值显著降低(P＜0.05),尾吊给药后,OPG/RANKL比值显著升高(P＜0.05).结论 蛇床子素可通过促进骨形成和抑制骨吸收两方面有效防治模拟微重力导致的骨质流失.
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模拟微重力对小鼠肝kupffer细胞增殖及相关基因表达的影响
目的 探讨旋转式细胞组织培养系统(RCCS)模拟微重力对小鼠肝Kupffer细胞增殖及相关基因表达的影响.方法 应用RCCS建立模拟微重力细胞培养系统.将小鼠肝原代Kupffer细胞随机分为模拟微重力组(SMG)和正常重力组(NG).分别于培养第3、5、7天收获细胞.采用血球计数板进行细胞计数,流式细胞仪检测细胞周期,实时荧光定量PCR测定PCNA、Ki-67、ERK、CDK2以及CyclinB基因表达水平.结果 培养第3天时,SMG组细胞计数明显低于NG组(2.6±0.1比3.1±0.2,P＜0.05),培养第5、7天SMG组明显高于NG组(6.9±0.4比5.9±0.2,P＜0.05;8.4±0.3比6.5±0.3,P＜0.05).流式细胞仪检测结果显示,培养第3天SMG组G0/G1期比例明显高于NG组(78.1±0.2比59.7±1.2,P＜0.05),S期、G2/M期比例明显低于NG组(12.0±0.4比27.6±0.9,P＜0.05;9.9±0.3比12.7 ±0.4,P＜0.05);培养第5天,SMG组G0/G1期比例低于NG组(69.5±1.5比74.8±0.7,P＜0.05),S期、G2/M期比例高于NG组(21.2±1.5比17.3±0.4,P＜0.05;9.3 ±0.4比7.9±0.4,P＜0.05);培养第7天,SMG组G0/G1期比例依然低于NG组(73.9±1.9比81.7±1.3,P＜0.05),S期、GJM期比例亦高于NG组(18.9±1.9比12.1±0.8,P＜0.05;7.3±0.2比6.2±0.6,P＜0.05).实时荧光定量PCR结果显示,与NG组相比,SMG组PCNA、Ki-67、ERK、CDK2以及CyclinB基因表达在培养3天时均下调,第5和7天呈现明显上调趋势.结论 在RCCS模拟失重应激损伤期,小鼠肝Kupffer细胞增殖功能受到抑制,以后Kupffer细胞增殖能力在相关基因的参与调节下得以恢复并被激活强化.
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应用旋转细胞培养系统建造组织工程化人工软骨的实验研究
组织工程学的兴起,为临床上修复因各种原因导致的软骨缺损带来了希望[1,2].旋转细胞培养系统(RCCS)具有模拟微重力、高密度培养细胞、组织的特性[3].目前,国外已经将其广泛用于组织工程研究领域.本研究旨在应用RCCS进行组织工程化人工软骨的再造研究,探讨RCCS提供的外部环境对形成组织工程化人工软骨的影响.
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模拟微重力对变异链球菌gtfs mRNA表达的影响
目的：观察变异链球菌在模拟微重力环境下形态学的变化，及对其葡糖基转移酶基因(gtfs)mRNA表达的影响。方法：采用旋转培养系统(rotary cell culture system，RCCS)建立模拟微重力细菌培养模型，将变异链球菌分为模拟微重力组和对照组。在37℃厌氧环境(80％N2，20％CO2)下培养24h，收集模拟微重力组及对照组菌体，通过扫描电镜、透射电镜观察细菌的形态学变化；并通过Q-PCR方法检测模拟微重力对变异链球菌gtfB，gtfC，gtfD mRNA表达的影响。结果：扫描电镜图片显示，模拟微重力组细菌之间的不定形胶冻样物质明显少于对照组；透射电镜观察显示模拟微重力组细菌的荚膜部分减少，分裂状态下的细菌两极不对称。模拟微重力条件下变异链球菌gtfB、gtfC、gtfD mRNA表达水平呈下降趋势，与对照组之间差异均有统计学意义(P<0.01)。结论：模拟微重力环境下变异链球菌的超微结构有显著改变，对其gtfB、gtfC、gtfD mRNA表达有明显的抑制作用。
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模拟微重力条件下的膜式水气分离器的实验研究
目的 研究中、长期载人航天任务中微重力条件下的水气分离问题.方法 利用自行研制的水气分离组件和不同材质、规格的亲水微孔滤膜,对不同压力和配比的水/气混合物进行分离实验,并研究了重力对分离的影响.结果 将4～6 L/h水、2 500 mL/min O2组成的混合流体分离成不含水的气流和含气量<1%的液流,对液流中含有的微量气体的来源和含量进行分析,证明重力对分离过程无影响.结论 水气分离组件设计合理,亲水微孔滤膜具有在微重力条件下进行水气分离的能力,需进一步研究并有广阔的应用前景.
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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7d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.
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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7 d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.
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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1 g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.
