地面模拟失重实验方法概况

虽然载人航天事业已得到突破性的进展,但航天员对失重的适应和返回地球后的再适应,无论在理论上还是实践中都是尚未攻克的技术难题。航天失重环境下航天飞行综合征的发生机理及对抗措施,仍是航天医学的重要课题。在地面上无法创造长期的失重环境,但根据失重对机体产生的生理效应可实现地面模拟失重实验。本文概述了地面模拟失重的人体实验、动物实验概况,为更好开展地面模拟失重条件下相关研究提供参考。     

立位加下身负压方法及其应用

航天员长期失重飞行后返回地面时,无一例外出现立位耐力降低。为了选拨心血管调节功能良好的航天员,美苏多采用单纯立位和下身负压方法。但由于前者下肢血液潴留较少,后者不存在静水压差对颈动脉窦压力感受器刺激,均未取得满意效果。考虑到长期失重后立位时,回心血量下降及对压力感受器的刺激量都大于飞行前,我们采用了立位加下身负压方法(简称负-立方法)模拟航天员返回地面后站立时心血管系统遇到的刺激量。经过几年实践,证明此     

模拟失重实验动物模型的建立与评价

随着航天技术不断发展，航天员太空飞行的时长不断增加。研究发现，航天失重环境可能会使航天员的生理和心理发生一定变化，对航天员的身体健康产生一些影响。为探究这些影响的机制并找出合理的对抗措施，使用实验动物建立模拟失重模型进行深入的研究至关重要，选择与人体组织器官、生理机能和习性相似的实验动物建立模拟失重模型，能更好地帮助相关研究。失重模型应参照能否模拟出由于失重引起心血管骨骼、肌肉等主要系统的变化，来评估模拟失重模型是否成功建立。本文对现有的地面模拟失重动物模型建立和相关研究情况进行了概述，以期为开展相关研究工作提供参考借鉴。     

航天飞行人体生理变化与医学问题

在短期和长期近地轨道航天飞行中,失重环境会引起人体机能发生诸多变化,可能出现生理不适或病症。回顾国内、外载人飞行相关数据与医学保障经验,简要介绍航天飞行中及返回着陆后人体的生理变化与可能出现的医学问题,以及相应的预防干预策略。     

长期失重的地面模拟——卧床及其生理研究

航天员对失重的适应和返回地球后的再适应问题,无论在理论上和实践中都未彻底解决。因此,空间适应的机理和“空间适应综合征”的防治,仍是航天医学的重要课题。在地面无法创造长期失重环境,但根据失重对机体的影响,可采用失重模拟实验。其中卧床或头低位卧床是国内外应用最广泛的一种方法。本文概述了模拟失重卧床实验的目的、方法、研究内容、主要结果及国内外研究概况。     

航天飞行后心血管失调的外周效应器机制假说

作者及其同事曾用尾部悬吊大鼠模型模拟失重时的血液头向转移和重新分布变化,较系统地研究了模拟失重下心肌与动脉血管结构和功能的适应性改变。联系２０世纪９０年代空间研究与地面模拟研究最新进展,多们认为,除血量减少因素外,心血管系统的两个主要效应器－心肌和动脉血管平滑肌,在失重时发生的适应性结构和功能改变可能是导致航天飞行后心血管失调的重要原因之一。     

失重/模拟失重条件下心肌萎缩的发生机制

心肌能够应对内外环境改变而发生重塑。失重/模拟失重等去负荷条件可导致心肌萎缩、心脏功能下降。从系统和细胞分子层面揭示失重/模拟失重造成心肌萎缩的机制对于航天飞行后心血管功能紊乱的对抗研究至关重要。失重/模拟失重导致机体血流动力负荷下降、代谢需求降低和神经内分泌变化;同时导致包括钙相关信号、NF-κB通路、ERK通路、泛素-蛋白酶体途径以及自噬等通路的改变,上述变化在心肌萎缩的发生发展过程中发挥着关键调控作用。本文从系统和细胞分子层面对失重/模拟失重引起心肌萎缩的发生机制进行综述。     

失重或模拟失重对大脑功能的影响研究进展

在失重或模拟失重环境中,机体会经历一系列的生理和心理变化。大脑作为"中央控制器",其基本功能是控制运动、感觉、认知、情感和记忆等。大脑功能受损将直接影响航天任务的完成,影响航天事业的发展。因此,失重或模拟失重对大脑的影响是航天医学亟待解决的重要问题。综述了失重或模拟失重对大脑功能影响的研究现状,并且从其对神经系统、血管的影响说明其作用机制,以期为解决失重对大脑功能造成的影响相关研究提供参考。     

肌管细化是失重性肌萎缩结构和功能变化的基础

本文通过新生大鼠原代培养获取骨骼肌肌管,利用水平回转器模拟失重效应,通过F-actin/G-actin以及F-actin/pERK免疫细胞化学染色,观察研究了模拟失重对肌管形态、微丝及磷酸化ERK表达的影响。通过建立的航天飞行失重性肌萎缩的细胞学模型研究发现:回转后肌管变细,F-actin染色减弱伴有G-actin染色增强,同时pERK染色减弱。表明回转模拟失重条件下肌管发生萎缩、微丝解聚并伴随信号转导活性分子磷酸化ERK表达下降。提示肌管细化是失重性肌萎缩结构和功能变化的结构基础     

模拟失重对大肠杆菌K12基因表达及表型的影响

【目的】通过低剪切力模拟失重(Low-shear modeled microgravity,LSMMG)连续传代培养大肠杆菌,检测大肠杆菌在模拟失重条件下的表型变化及基因改变。【方法】利用旋转细胞培养系统模拟失重环境对大肠杆菌K12进行连续传代培养,对菌株进行增殖速率、耐酸性和生物膜形成的测定,以此评估LSMMG对大肠杆菌K12表型的影响。利用转录组测序检测模拟失重条件下差异表达的基因,与表型作比对。【结果】模拟失重导致大肠杆菌增殖速率降低,耐酸性下降,生物膜形成能力增强;模拟失重条件下,营养代谢相关差异表达基因有25个,其中20个表达下降,2个与耐酸相关基因表达均下降。【结论】模拟失重会引起大肠杆菌表型及相应的基因变化,其中生物膜形成能力的增强可能对航天飞行造成潜在威胁。     

模拟失重大鼠对间断性人工重力反应的系统特异性（英文）

业已证实,生理系统最低重力暴露的需求存在较大差异。例如,在血管与骨这两个截然不同系统之间的初步比较研究得知,两者不仅在组织水平的力学调控机制差异较大,且失重性骨质丢失还与钙沉积-吸收的变化有关。间断性人工重力对血管的有效防护作用可能与血管拥有在1 G重力环境下恢复其原有预应力和张力整合状态的"记忆"功能有关。除长期的钙沉积-吸收过程,骨组织还涉及成骨细胞和破骨细胞更为复杂的张力整合模型机制。细胞水平的钙动力学模型(Cell ML)业已提出,我们希望生理组学能够利用这类模型框架进一步解释骨组织对间断性人工重力反应性低下的机制;并评估"间断性"或"连续性"人工重力方案何者更适用于未来探索级航天飞行任务。     

太空微重力环境对人体的影响及防护措施

实践十号卫星的成功返回,验证了生命在太空中繁衍的可能性。随着一次次发射成功,人类涉足太空越来越频繁,"太空移民"似乎离人类不再遥远。然而,太空中微重力、强辐射、高真空、强磁场、超低温等环境特点会对人体造成巨大影响,其中以微重力对人体的影响最为显著,包括感觉神经系统紊乱、体液头向分布、心血管系统功能失调、肌肉萎缩、骨质流失和心理问题等。为克服微重力对人体的不利影响,保证航天员健康及飞行任务的顺利进行,采用了一系列防护措施,主要包括飞行前的严格选拔和训练、飞行中采用防护措施和飞行后的康复治疗。     

失重对人体生理功能的影响及其对抗措施

1995年 3月 2 2日 ,当健壮的 Polyakov走出“联盟”号宇宙飞船时 ,他创下了在“和平”号空间站上停留 4 38天的世界纪录 ,证明了人可以连续数月在太空中生活、工作。此前 ,人们对于太空航行可能出现的危害曾展开过丰富的想象。目前航天失重 (微重力 )的研究已取得令人瞩目的成就 :一方面 ,关于不同作用时间、不同幅度、不同作用方向重力 ,直到重力完全消失 (失重 )生理影响的统一理论体系业已形成 ;另一方面 ,所提出的一系列防护措施 ,对于实现载人航天目标已发挥关键作用。本文拟重点介绍人类探索失重生理影响所取得的成就 ,并简要阐述对…     

人在太空

太空中怎么行走？ 航天员住失重环境中的感受与地面完全不一样。进入失重状态以后最先感觉到的是漂浮。由于缺乏重力的向下吸引，双脚自然离开地板，身体悬浮在空中。这时正常行走已不可能，航天员只能用双手推拉舱壁来帮助身体移动。     

亚磁场及其生物响应机制

根据亚磁生物学的研究历史和空间亚磁环境的实际情况,本文定义磁感应强度总量在“0<|B|≤5 μT”区间内的静态弱磁场为亚磁场．亚磁场能对生命活动的多个方面,特别是中枢神经系统产生负面影响．随着月球与火星航天计划的开展,航天员将长期暴露于亚磁空间中．这可能对宇航员的身心健康带来潜在的危害．亚磁场生物学效应及其机制的研究,将为相关载人航天的空间防护提供理论基础,已成为空间生物科学以及航天医学等相关领域的新热点．     

宇宙航行影响生长激素的形成

用人生长激素抗衰老的想法不断得到航天项目研究结果的支持,虽然不是直接的.在几乎失重的航天飞行过程中,大鼠的生长激素分泌明显减少.Pennsylvania State University和空间局Ames Research Center(Mountain View,CA)的科学家共同研究了空间旅行的大鼠.这些大鼠分别于1985,1987和1989年,在美国和苏联的飞船上航行了7、12或14天.这些大鼠体内的生长激素水平比地球上的对照大鼠     

空间微重力环境及其地基模拟微重力条件对干细胞影响的研究

空间医学研究发现,空间飞行可导致心血管功能障碍、骨密度丢失、肌肉萎缩、免疫功能下降、内分泌功能紊乱、空间运动疾病等多种生理及病理变化。生物个体的表现是通过细胞水平表现出来的。因此,     

“实践十号”搭载大肠杆菌代谢组学分析

【背景】随着载人飞行时间的延长,微生物安全问题越来越凸显。载人航天疾病谱显示感染性疾病是航天员在轨常发的疾病之一,影响航天员健康。大肠杆菌是人体肠道存在的正常菌群,也是条件性致病菌,可引起感染性疾病,因此有必要分析研究太空环境对大肠杆菌代谢的影响。【目的】通过"实践十号"返回式科学实验卫星搭载大肠杆菌近地轨道飞行12 d后,分析鉴定大肠杆菌在太空环境下代谢水平的变化。【方法】应用非靶向代谢组学技术对卫星搭载的大肠杆菌K12及地面同种对照组进行质谱分析,通过主成分分析(PCA分析)和正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA分析)找出组间潜在的差异生物标志物。【结果】通过分析鉴定,共发现12种显著差异生物标志物,其中搭载组11种参与能量代谢和甘油磷脂代谢的生物标志物含量上调,1种脂肪酸含量下调。【结论】太空飞行可提高大肠杆菌能量代谢与甘油磷脂代谢水平,相关代谢产物的变化提示太空飞行可能会促进大肠杆菌增殖。     

模拟失重对人成骨样细胞凋亡的影响

为了探讨失重对人成骨样细胞凋亡情况的影响及对相关分子的作用,采用双向多样本回转器模拟失重效应,将培养的人成骨样细胞MG-63随机分为静止对照组、水平旋转对照组和失重实验组(用回转器模拟失重条件),在实验的12 h取细胞用流式细胞仪检测早期凋亡情况,同时检测bcf-2、NF-κB(p65)mRNA和P53的表达.结果显示,在模拟失重12 h时,MG-63细胞表现出一定的早期凋亡趋势,且bcl-2、NF-κB(p65)的表达明显降低,P53表达增加,提示失重可能通过影响这几种凋亡相关因子的表达,启动成骨细胞凋亡,从而破坏骨形成和骨吸收之间的平衡.成骨细胞凋亡的启动可能是航天员骨丢失的原因之一.     

卧床前后压力感受性反射机能变化的研究

许多数据表明长期失重以后立位耐力降低可能与压力感受性反射功能的改变有关。本文比较了两组被试者15天低动力卧床前后的立位耐力。以血压调节模型为基础分析了两种不同方式卧床前后单纯立位和下身负压加立位时压力感受性反射功能的改变,并用颈部加压及下身负压对中枢调节功能改变进行了观察。结果表明严格的头低位卧床后,立位耐力下降及压力感受性反射功能改变明显大于半日平卧半日倚坐者。而压力感受性反射功能的改变,特别是中枢神经系统调节功能的紊乱,是卧床后立位耐力降低的主要原因。从这种考虑为基础,作者提出了改变失重或模拟失重状态下的血液分布,调整对压力感受器的刺激,可能是预防心血管失调的有效方法。