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。     

失重效应模拟实验方法及对机体功能影响的研究进展

我国载人航天已经进入中长期飞行阶段,失重是航天员在长期的航天飞行和空间驻留时面临的一种极端的航天特因环境,除了会对航天员的身体健康产生严重的影响,还极易诱发神经精神功能紊乱,包括反应、判断、决策等认知功能减退。由于航天飞行的特殊性,在地面采用实验模拟航天失重,探究失重对机体的影响,并找到防护措施是至关重要的。因此,本文从失重效应模拟实验方法出发,综述模拟失重对机体功能的影响。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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     

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。     

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。     

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     

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．     

机体对重力的感应及机制

重力在地球进化的过程中是恒定的,但是重力对地球上许多物理、化学、生物及生态变化过程发挥的重要作用表明,重力从本质上来说必定是一个能改变地球生命的重要的物理作用力。从重力在生物进化中的作用、失重状态下机体的生理变化及相应的细胞学改变来分析重力对机体的影响以及机体对重力的感应机制。     

运动裨益心血管健康:从分子机制到临床应用

缺乏体力活动是心血管疾病的重要危险因素之一.运动能够显著改善心血管代谢和功能,降低多种危险因素,防治心血管疾病,且简单易行、身心愉悦.运动裨益心血管健康是一种全身系统性效应,其主要机制包括减轻氧化应激及慢性炎症状态,激活Akt-eNOS为主的"生存信号"改善心血管胰岛素敏感性和机体代谢,促进干细胞动员,增强自噬及心肌线粒体功能,提高心血管抗损性等,其中,运动改善线粒体功能在运动健康效应中发挥关键作用.近年研究表明,机体自带"内源性药箱",运动促进多种组织器官分泌运动因子,通过内分泌或旁分泌方式介导组织器官间交互作用,参与代谢及心血管保护.在临床实践中,适当的运动干预目前已成为多种心血管疾病治疗和康复的必要辅助手段.但心血管疾病防治的运动处方,尤其是个体化的具体运动方式选择及运动量的掌控等问题尚待解决.通过多组学等方法进一步阐明运动裨益心血管健康的分子机制不仅有助于人们深入认识运动的健康效应,还可为通过调动机体内源性保护机制防治心血管疾病和制定更精准的心血管康复运动处方提供科学依据和新思路.     

应激机体适应的心血管分子基础的相关研究

心血管系统是多种应激因素作用的首要靶器官,它在应激机体的适应调控中具有非常重要的作用,对其分子基础的认识才刚刚开始。应激机体适应的心血管分子基础涉及到一个复杂的细胞内调控网络和多种内源性物质。本文就信号分子、受体、细胞内信息传导因素、相关的应激基因、效应蛋白等以及之间的关系作了综述。     

载人航天的生理学问题

在科学技术高度发展的今天,载人航天已变成了现实。这不仅是空间旅行,而且也对现代生理学、医学提出了许多新的问题,其中“失重”对机体的影响,是科学家们最注意的问题之一。早在六十年代前,就有人报告过在失重时可观察到下肢变得软弱无力.其后,从生物火箭、失重飞机和失重水槽试验以及其它实际观察得知,短期失重,即使几秒、几十秒钟的失重,对人体生理、心理、工作能力等方面会有一定影响,但这种影响是轻微的、暂时的,有些影响可经过一定时间的训练或锻炼,人体完全可以适应,这就     

中华蜜蜂种群遗传分化与环境适应机制研究进展

中华蜜蜂Apis cerana cerana是我国十分关键和重要的传粉媒介昆虫，在不同栖息地中广泛分布，表现出飞行敏捷、采蜜期长和适应性强等优点。但近些年中华蜜蜂正面临前所未有的种群多样性下降，为保护这些特定的中华蜜蜂种群的遗传资源，研究人员基于几何形态学、分子生物学和基因组学等技术手段对中华蜜蜂遗传分化和环境适应机制进行了研究，而在我国这些多样化的中华蜜蜂种群为揭示其种群适应性进化规律提供了绝佳材料。本文从中华蜜蜂种群遗传分化与环境变化的相关性、形态变异与环境适应、环境适应性生理和行为改变及这些表型变化的遗传机制4个方面综述了相关研究进展。研究发现，物理屏障和生态环境的变化，特别是海拔和纬度相关环境变化是造成中华蜜蜂种群分化的主要原因。气候因子中，温度、氧气、辐射和湿度等对中华蜜蜂环境适应性的形态发育和生理生态特征产生重要影响。形态特征的变化主要体现在体型大小和体色上，代谢生理和行为改变是其环境适应的重要策略。基于现代基因组学和分子生物学技术的种群遗传学和种群基因组学研究发现，与社会分工行为、学习感知行为、信息感知、生长发育、温度适应和代谢等相关的基因或通路受到自然选择作用，这为中华...     

模拟急性失重致左心功能代偿提高及其调节特性——人体超声斑点追踪应变研究

航空航天失重条件下,循环系统重力方向的流体静压梯度改变引起回心血量增加,心脏形态和功能发生相应改变,其变化特征及代偿机制尚不清楚.本研究旨在明确模拟急性航空负重力及航天微重力条件下心脏前负荷及心脏功能变化的特点及其主要代偿机制,为航空航天心脏保护提供理论依据.研究共纳入健康男性志愿者27例,通过旋转床模拟急性微重力(0...     

活细胞结构力学与荧光张力检测探针

微观力学效应决定着细胞形态结构变化,胞内动力蛋白、肌球蛋白和驱动蛋白等马达分子,构成了细胞微丝微管骨架结构组装的原始驱动力.而以细胞骨架结构为支架的力学感受器,也反馈性调节着细胞力学信号及其生物学效应,组成细胞结构调控必不可缺的力学基础,两者协同调控了机体生理和病理活动.本文从生物微观力学效应和信号入手,介绍了一种基于荧光共振能量转移(FRET)原理的活细胞结构力学检测新技术,将微观结构力学变化转换为光学信号,并采用克隆技术将其插入α辅肌动蛋白、β肌动蛋白及血影蛋白等骨架及相关蛋白质,观察活细胞、组织甚至动物整体水平结构力学变化,为癌细胞侵袭转移、分裂增殖、细胞极化、反分化以及太空失重等生物物理医学研究探寻新的途径.     

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。     

社会行为发育的行为神经内分泌效应

发育过程中行为神经内分泌环境能够调节解剖和生理的长期变化,产生深远的行为效应,所以神经内分泌环境在幼体发育及其行为生理特征的形成中起重要作用。本文综述了神经垂体激素、类固醇激素及它们的受体在社会行为发育中的行为神经内分泌效应;指出该领域有待解决的问题和进一步研究的方向;希望能使人们重视人类发育过程中双亲行为和激素作用对儿童社会行为及其相关神经内分泌特征的影响。