模拟微重力条件下几种植物的过氧化物酶同工酶谱分析

对模拟微重力条件下的人参果、马铃薯和草莓处理后进行了过氧化物酶同工酶谱分析实验。结果表明 ,在模拟微重力条件下过氧化物同工酶的活性明显增强     

模拟微重力条件下几种植物的过氧化物酶同工酶谱分析

对模拟微重力条件下的人参果、马铃著和草莓处理后进行了过氧化物酮同工酶谱分析实验。结果表明,在模拟微重力条件下过氧化物同工酶的活性明显增强。     

微重力及模拟微重力对植物生长的影响

重力对地球上生物的生长、发育、代谢及繁殖等具有重要影响.植物细胞的重力敏感性已被众多研究所证明,在空间微重力环境或地面模拟微重力环境下,植物表现特殊的微重力反应.微重力或模拟微重力会对植物体生长产生一系列的影响.综述微重力及模拟微重力对植物生长的影响,并对近期这一领域的研究进行了概括.     

模拟微重力效应对心肌细胞一氧化氮水平的影响及其相关机制的研究

空间微重力导致的心肌收缩功能下降是航天医学的重要问题, 其发生机制尚不清楚. 采用电子自旋共振(ESR)、免疫细胞化学和核酸原位杂交等技术研究了模拟微重力效应对心肌细胞一氧化氮(NO)水平、诱导型一氧化氮合成酶(iNOS)表达的影响及其调控的信号转导途径, 以探讨模拟微重力影响心肌细胞收缩功能的可能机制. 结果表明, 模拟微重力导致心肌细胞NO水平增高, iNOS蛋白及其mRNA表达上调; 非选择性的蛋白激酶抑制剂staurosporine和选择性的蛋白激酶C ( PKC )抑制剂calphostin C均可显著抑制模拟微重力下心肌细胞NO水平增高, 说明模拟微重力对iNOS表达的调节至少是部分地依赖于PKC途径. 结果提示, 心肌细胞NO途径对模拟微重力条件敏感, 该途径可能在模拟微重力影响心肌细胞收缩功能的机制中发挥重要作用.     

在不同营养条件下铜绿微囊藻对模拟微重力胁迫的响应

通过测定在不同重力水平和营养条件下培养的铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的各项生理生化指标,研究了培养基的营养物质浓度对微囊藻细胞响应模拟微重力胁迫的影响。结果表明,在正常浓度的BG-11(富营养)和营养盐浓度减为1/10的BG-11(贫营养)培养基中培养的微囊藻对模拟微重力胁迫都很敏感,培养2d后多项生理生化指标显著改变;但是在富营养和贫营养条件下,模拟微重力的作用效果是截然不同的。对培养在BG-11中的微囊藻细胞来说,模拟微重力抑制其生长和光合活性,导致细胞内色素(叶绿素a和类胡萝卜素)、蛋白(藻蓝蛋白和可溶性蛋白)和毒素含量显著升高,向外分泌的毒素含量降低;而对培养在1/10BG-11中的藻细胞来说,模拟微重力促进其生长和光合活性,导致细胞内色素、蛋白和毒素含量降低,并使得毒素分泌增强。模拟微重力或营养限制单独作用所造成的影响相似,且后者的作用效果强于前者。当二者同时存在时,模拟微重力可以部分抵消营养限制对微囊藻生长和代谢的影响,这可能是由于模拟微重力下藻细胞的生长受到抑制而导致营养需求降低,也可能是由于模拟微重力提高了藻细胞利用营养物质的效率。总之,微囊藻对模拟微重力胁迫的响应与培养基的营养条件有关。     

模拟微重力诱导PC12细胞衰老的初步探讨

目的：构建模拟微重力条件下PC12细胞的培养体系,探讨模拟微重力对PC12细胞衰老的影响。方法：用Cytodex-3型微载体作为PC12细胞的贴附载体,旋转细胞培养系统所提供10-2g的微重力环境进行模拟微重力条件下的细胞培养。在倒置显微镜下观察PC12细胞的生长情况;用扫描电镜观察PC12细胞超微结构的变化;衰老相关β半乳糖苷酶（SA-β-gal）特异性染色对衰老的PC12细胞进行评估。结果：光镜下模拟微重力培养的PC12细胞表现出类衰老细胞的形态,扫描电子显微镜下观察发现其微绒毛增多。SA-β-gal染色的结果显示在模拟微重力的作用下,PC12细胞SA-β-gal的活性升高。结论：模拟微重力可以引起PC12细胞衰老样的形态变化,以及SA-β-gal的活性升高。     

模拟微重力诱导PC12 细胞衰老的初步探讨

目的:构建模拟微重力条件下PC12细胞的培养体系,探讨模拟微重力对PC12细胞衰老的影响。方法:用Cytodex-3型微载体作为PC12细胞的贴附载体,旋转细胞培养系统所提供10-2g的微重力环境进行模拟微重力条件下的细胞培养。在倒置显微镜下观察PC12细胞的生长情况;用扫描电镜观察PC12细胞超微结构的变化;衰老相关β半乳糖苷酶(SA-β-gal)特异性染色对衰老的PC12细胞进行评估。结果:光镜下模拟微重力培养的PC12细胞表现出类衰老细胞的形态,扫描电子显微镜下观察发现其微绒毛增多。SA-β-gal染色的结果显示在模拟微重力的作用下,PC12细胞SA-β-gal的活性升高。结论:模拟微重力可以引起PC12细胞衰老样的形态变化,以及SA-β-gal的活性升高。     

γ辐照与模拟微重力效应对大鼠终末分化PC12细胞损伤的研究

目的:通过研究γ60Co-射线辐照与模拟微重力效应对大鼠终末分化PC12细胞的损伤,分析空间环境对哺乳动物细胞的损伤。方法:利用大鼠终末分化PC12细胞为材料,通过检测地面对照组、γ~(60)Co-射线辐照组、模拟微重力效应对照组、γ~(60)Co-射线辐照复合模拟微重力效应组的微核率、微核细胞率及HPRT基因突变频率,分析模拟空间环境对哺乳动物细胞的损伤。结果:随着γ~(60)Co-射线辐照剂量的增加,微核率、微核细胞率及HPRT基因突变频率均增加,呈现比较良好的效应关系,而γ~(60)Co-射线辐照复合模拟微重力效应组各项指标均低于γ~(60)Co-射线辐照组。结论:γ~(60)Co-射线辐照及模拟微重力效应均能诱发大鼠终末分化PC12细胞染色体的损伤和HPRT基因的突变,而模拟微重力效应降低PC12细胞损伤的机制还有待进一步研究。     

微重力环境影响植物生长发育的研究进展

微重力是最独特的空间环境条件之一,研究微重力对不同植物种类以及不同植物部位的影响是空间生物学的重要内容之一,对于建立生物再生式生命保障系统意义重大。生物再生式生命保障系统是未来开展长期载人空间活动的核心技术,其优势在于能在一个密闭的系统内持续再生氧气,水和食物等高等动物生活必需品,植物部件是生物再生式生命保障系统的重要组成部分。了解和掌握微重力对植物生长发育的影响,有助于采取有效的作业制度确保其正常生长发育和繁殖,是成功建立生物再生式生命保障系统的首要关键。该文就植物在空间探索中的地位和作用,地面模拟微重力的装置以及国内外有关微重力对植物的影响做一综述。现有的研究结果包括,未来长期的载人航天任务需要植物通过光合作用为生物再生式生命保障系统提供部分动物营养、洁净水以及清除系统中的固体废物和二氧化碳;三维随机回旋装置是目前地面上模拟微重力效应的主要装置之一,尤其适用于植物材料的长期模拟微重力处理;国内外有关微重力对植物影响的报道生理生化水平多集中在植物的生长发育和生理反应,比如表型变化或者与重力相关的激素或者钙离子的再分配,细胞或亚细胞水平主要有细胞壁、线粒体、叶绿体以及细胞骨架等,基因和蛋白质表达水平的研究对象主要为拟南芥。由于实验方法和材料之间的差异,微重力对不同植物或者植物不同部位在各个水平的影响效果并不一致,未来需要开展更多的相关研究工作。     

槲皮素对模拟微重力条件下体外培养大鼠心肌细胞骨架的影响

采用细胞免疫双荧光染色观察离体培养的大鼠心肌细胞微丝和微管分布 ,探讨模拟微重力条件下槲皮素对心肌细胞骨架分布的影响。结果表明 :模拟微重力条件下心肌细胞微丝、微管在近胞核区的分布增多 ;模拟微重力处理的同时加入槲皮素 ,则使近胞核处微丝、微管分布明显减少 ,微丝束的粗细与对照组无异。提示模拟微重力可显著影响心肌细胞微丝、微管的分布 ,槲皮素可对抗该效应而发挥其心肌细胞保护作用 [动物学报49(1) :98～ 10 3 ,2 0 0 3]。     

模拟微重力对恶性胶质瘤细胞U87 影响的实验研究

目的:探讨模拟微重力(Modeled microgravity,MMG)对恶性胶质瘤细胞U87形态、生长增殖、基质金属蛋白酶-2、-9(Matrix metalloproteinase 2,MMP-2、Matrix metalloproteinase 9,MMP-9)及神经胶质酸性蛋白(Glial fibrillary acidic protein,GFAP)表达的影响。方法:常规培养U87细胞,传代培养3代后分为两组,正常重力组(Normal gravity,NG组)及模拟微重力干预组(Modeled microgravity,MMG组),相应条件下培养24 h,48 h和72 h。倒置显微镜观察U87细胞形态改变,细胞计数法及四甲基偶氮唑盐微量酶反应比色法(3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide,MTT法)检测模拟微重力干预和干预后U87细胞生长增殖情况;Western Blot检测不同培养时间后胶质瘤细胞U87 MMP-2、MMP-9及GFAP蛋白的表达情况。结果:模拟微重力条件下培养72 h后,U87细胞轮廓不规则,边缘圆钝,触角变少;模拟微重力条件下,U87细胞生长速度明显减慢,并且经模拟微重力干预48 h和72 h后的胶质瘤细胞经传代再培养,其增殖率也明显低于正常重力组;同时,U87细胞MMP-2及MMP-9蛋白表达水平与模拟微重力处理时间呈时间依赖性下降,而GFAP蛋白表达水平则呈时间依赖性升高。结论:模拟微重力影响U87细胞的形态、生长及表型。     

模拟微重力对拟南芥幼苗的生物学效应

对正常条件和模拟微重力条件下生长的拟南芥幼苗进行比较试验,结果表明模拟微重力会产生如下影响:(1)影响拟南芥幼苗的生长发育;(2)影响拟南芥光合特性;(3)影响拟南芥的生理特性;(4)影响拟南芥植株的钙离子分布。此外,运用基因芯片技术探讨模拟微重力对拟南芥基因表达的影响。     

外源Ca2+对模拟微重力环境中鱼腥藻细胞质膜透性和光合特性的影响

以鱼腥藻为材料,研究了外源Ca^2 对模拟微重力环境中微藻细胞膜透性的影响。实验结果表明：提高培养基中的Ca^2 浓度可减轻由模拟微重力造成的膜透性增大,有助于稳定细胞膜结构和功能。同时,外源Ca^2 降低了藻细胞光系统Ⅱ（PSⅡ）的光化学效率（以荧光参数Fv/Fm 表示）下降的由度,表明外源Ca^2 对模拟微生重力环境下鱼腥藻细胞光合作用的损伤,有良好的防护效应。     

模拟微重力效应对果蝇运动及睡眠的影响

本研究旨在探讨利用模拟微重力效应研究微重力对果蝇运动及睡眠影响的可行性.通过研制能够在模拟微重力环境下实时监测果蝇行为的随机定位仪,监测短时间(3 d)模拟微重力处理过程中,及长时间(10 d、20 d、30 d)处理后雄蝇运动和睡眠的变化;选取受影响较显著的短时间处理组,研究模拟微重力效应对生物钟核心基因(period (per)、timeless(tim)、clock (clk)、cycle (cyc)、cryptochrome (cry))、神经递质多巴胺(dopamine,DA)和5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)关键合成酶(多巴脱羧酶、酪氨酸羟化酶、色氨酸羟化酶)的编码基因ddc、pale和trh表达水平及DA和5-HT含量的影响.结果显示:短时间暴露下,雄蝇夜晚的运动量增加、单位时间运动次数增加、睡眠时间和次数减少、生物钟基因tim、clk、cyc、cry及神经递质合成相关编码基因ddc、pale和trh的表达水平均显著上升;长时间处理后对雄蝇运动和睡眠的影响较小.本研究认为利用模拟微重力效应研究微重力对果蝇运动及睡眠的影响是可行的,相关研究结果对航天医学研究具有借鉴意义.     

模拟微重力诱导的细胞微丝变化影响COL1A1启动子活性

细胞骨架系统是细胞内的重力感受系统。已知微重力导致的细胞形态、功能、信号传导等多种变化均与细胞骨架系统变化有关,但微重力对相关基因调控的影响知之甚少。本研究以构建的基因工程细胞株（EGFP-ROS）为对象,以回转器模拟微重力效应,利用增强型绿色荧光蛋白（enhanced green fluorescence protein,EGFP）荧光半定量和细胞微丝荧光染色分析技术,探讨回转模拟微重力条件下,细胞微丝系统对Ⅰ型胶原α1链基因（collagen type Ialpha chain 1 gene,COL1A1）启动子活性的影响。空间飞行和回转模拟微重力后,细胞微丝解聚、张力纤维减少,表明微重力可降低细胞微丝结构的有序性,诱导细胞骨架重排。适合剂量的细胞松弛素B处理EGFP-ROS细胞诱导微丝骨架解聚,同时导致COL1A1启动子活性增加,细胞荧光强度增强,并呈现剂量依赖性。因此,一定程度的细胞微丝系统破坏将导致COL1A1启动子活性的增强,证明细胞微丝骨架系统参与了微重力对COL1A1启动子活性调节,且在微重力信号传导中起重要作用。     

回转器模拟微重力刺激对不同品系稻田鱼腥藻代谢特性的影响

以稻田鱼腥藻空间搭载克隆株 (AoSR1 6)、回复再搭载克隆株 (AoSR1 6 1 7)和原始出发株 (AnabeanaoryzaHB2 3)为材料 ,通过回转器模拟微重力刺激实验 ,对不同品系稻田鱼腥藻的微重力生物学效应进行了分析。结果发现 ,模拟微重力刺激对稻田鱼腥藻不同品系均表现出一定的生长刺激效应 ,尤为空间飞行后的克隆株更为明显。比较三个品系在微重力刺激下的光合与呼吸活性 ,原始出发株的光合与呼吸活性明显高于空间搭载株。在回转器培养情况下 ,具有高固氮酶活性的克隆株 (AoSR1 6和AoSR1 6 1 7)所固定的氮 ,除了用于藻细胞正常的生命活动外 ,主要用于其生长增强效应 ,而藻胆蛋白累积量和氨分泌量较之对照培养时要少得多。对回转器培养后的稻田鱼腥藻进行单克隆分离 ,结果没有出现类似于空间搭载实验的性状分离现象。     

模拟微重力下秀丽隐杆线虫的力学感知和肌萎缩的发生机制——太空飞行线虫试验地面平行对照研究部分

目前,微重力导致肌萎缩的分子机制尚不清楚,重力感知是该事件发生的关键环节．为了回答这一问题,在此之前首先实施了太空线虫试验,这部分结果已经在本刊报道过．而本次研究主要是在地面上建立了模拟微重力环境,观察处理后秀丽隐杆线虫（C.elegans）体壁肌细胞结构和功能的变化,一方面用于验证太空试验,同时比较两种处理结果的异同,以便于评价地面模拟微重力的有效性．经过14天19．5h旋转模拟微重力处理后,对线虫生存率和运动能力进行了观察,并检测了几个重要的肌相关基因表达和蛋白质水平．模拟微重力下线虫生存率没有明显变化,但运动频率显著下降,爬行轨迹也发生了轻微改变,运动幅度降低,提示线虫运动功能出现障碍．从形态学上观察发现：肌球蛋白A（myosin A）免疫荧光染色显示模拟微重力组肌纤维面积缩小,而肌细胞致密体（dense-body）染色可见荧光亮度下降．这些结果直接提示模拟微重力使线虫出现了肌萎缩．随后Western blotting试验结果揭示,模拟微重力组线虫体壁肌的主要结构蛋白——myosin A含量减少,进一步确证了微重力性肌萎缩发生．在基因水平,旋转后抗肌萎缩蛋白基因（dys-1）表达明显上升,而hlh-1,unc-54,myo-3和egl-19的mRNA水平均下调,提示dys-1在骨骼肌感知和传导力学信息方面有重要作用,而hlh-1,unc-54,myo-3和egl-19则分别从结构和功能两个途径促进了微重力性肌萎缩的发生和发展．本次试验所得到的结果同太空飞行试验结果十分相似,一方面强化了太空试验结论,另一方面说明在地面上模拟微重力对生物体进行研究是有效可行的,将有助于提高太空试验的质量．     

Mg~(2+)和SeO_3~(2-)对鸡胚软骨细胞受模拟微重力不良影响的拮抗

在回转模拟微重力条件下 ,研究了鸡胚负重软骨细胞骨架的微管系统和碱性磷酸酶活性两项指标的变化 ,以及 1mg/L亚硒酸钠和 5mmol/LMg2 + 对这些指标的影响 .流式细胞仪对微管含量的测定显示回转后微管蛋白含量的减少 ,说明微管系统受到不良影响 .碱性磷酸酶活性比对照组明显降低 ,表明模拟微重力能降低软骨细胞的钙化能力 .如果在回转前加入SeO2 -3 和Mg2 + ,发现SeO2 -3 可以在一定程度上拮抗模拟微重力引起的微管蛋白及碱性磷酸酶活性改变 ,而Mg2 + 基本上可以完全拮抗模拟微重力对这两项指标的不良影响     

Mg2+和SeO2-3对鸡胚软骨细胞受模拟微重力不良影响的拮抗

在回转模拟微重力条件下,研究了鸡胚负重软骨细胞骨架的微管系统和碱性磷酸酶活性两项指标的变化,以及1 mg/L亚硒酸钠和5 mmol/L Mg2+对这些指标的影响.流式细胞仪对微管含量的测定显示回转后微管蛋白含量的减少,说明微管系统受到不良影响.碱性磷酸酶活性比对照组明显降低,表明模拟微重力能降低软骨细胞的钙化能力.如果在回转前加入SeO2-3和Mg2+,发现SeO2-3可以在一定程度上拮抗模拟微重力引起的微管蛋白及碱性磷酸酶活性改变,而Mg2+基本上可以完全拮抗模拟微重力对这两项指标的不良影响.     

微重力条件下细胞培养和组织工程研究进展

随着空间生命科学研究的发展,人们将细胞、组织培养技术与微重力环境相结合产生了组织工程研究的一个新领域——微重力组织工程。模拟微重力条件下细胞培养和组织构建研究表明,微重力环境有利于细胞的三维生长,形成具有功能的组织样结构,培养后的三维组织无论从形态上还是基因表达上都更接近于正常的机体组织。这种微重力对细胞的作用效应,将可能为未来组织工程和再生医学研究提供一条新途径。该文概述了近十年来国内外微重力组织工程相关研究的最新进展。