失重状态下肌萎缩研究进展

失重条件下人和动物生理状态会发生一系列的变化,其中骨骼肌萎缩和力量下降较为显著,目前其发生的机制仍不明确且缺少特效的干预措施。本文从肌肉湿重及肌纤维横截面积的变化、肌纤维类型的变化、肌纤维超微结构的变化、肌梭的适应性变化四个方面进行简要阐述,探讨肌肉萎缩的可能发生机制。     

失重/模拟失重对内皮细胞的影响实验研究进展

血管内皮作为血管壁的衬里,参与调节组织器官的局部血流和机体其它生理进程,在维持血管完整性和内环境稳定中发挥关键作用。内皮细胞对包括重力在内的机械应力刺激极为敏感,重力变化可对其形态和功能构成不同程度的影响。研究发现,失重/模拟失重通过诱导内皮细胞细胞骨架重塑、质膜caveolae重布,使其合成分泌血管活性物质、炎性介质的能力以及细胞表面粘附分子表达发生改变,这些分子变化又对内皮细胞的生长、增殖、凋亡、迁移和血管生成等具有精细调控作用。本文综合评述了失重/模拟失重对内皮细胞功能的影响,同时围绕文献报道中一些尚存争议的观点进行了适当讨论。     

肌卫星细胞在失重肌萎缩中的可塑性变化及机制

肌卫星细胞在骨骼肌生长发育和出生后骨骼肌损伤修复中起着重要的作用,但是有关肌萎缩中肌卫星细胞的可塑性变化、作用及其机制尚不清楚.本研究采用小鼠尾悬吊模拟失重效应诱导失重肌萎缩,动态分析了失重肌萎缩发生过程中不同类型肌纤维的肌卫星细胞数量和增殖、分化潜能可塑性的改变,发现在失重肌萎缩过程中,处于安静状态的肌卫星细胞显著增多、激活增殖的肌卫星细胞显著减少,而具有成肌分化潜能的肌卫星细胞有持续减少趋势.此外,在失重肌萎缩比目鱼肌单根肌纤维移出的体外培养中,证明了失重肌萎缩肌纤维肌卫星细胞可塑性降低的特征性变化.进一步,通过对比分析Smad3基因敲除及其同窝野生型小鼠,在失重肌萎缩中肌卫星细胞可塑性的差异性变化,揭示了Smad3在调控失重肌萎缩肌卫星细胞可塑性变化中的关键作用.     

低氧暴露诱导肌萎缩发生的机制探讨

高海拔地区常伴随着诸多不利环境因素,使初上高原者处于应激状态,对机体代谢系统产生一系列不良影响,其中之一就是诱发骨骼肌萎缩。肌萎缩是一种肌肉功能减退的反应,表现为肌纤维横截面积减小,肌纤维类型转变和肌肉力量、耐力下降。高原环境造成的肌萎缩与低氧环境密切相关。高原训练是竞技体育中一种提高氧运输能力、心脏供血能力及最大摄氧量的有效训练方式,但此过程中造成的骨骼肌质量丢失会影响运动员力量和耐力的发挥,不利于运动表现;同时,随着高原旅游和低氧减肥的兴起,世居平原大众进入高原后发生的肌量丢失和肌力下降也会影响其健康状态。低氧暴露所诱发的肌萎缩程度由低氧浓度和暴露时长所决定,是一个多器官、多组织参与的整体调控骨骼肌蛋白代谢失衡的过程,且在不同类型的肌纤维中表现不同。但目前关于低氧暴露导致肌萎缩的机制还不完全清楚。因此,本文将就该问题相关研究进展进行综述,以期进一步阐明低氧诱导肌萎缩的生物学机制,从而利用低氧刺激更好地提高运动成绩和服务大众健康。     

心管发生的分子机制

心管的发生是心脏发育早期最重要的事件之一.它由左右两团心脏前体细胞逐渐相互靠拢合并成一条位于腹侧正中的线性心管,然后再进行环化和房室化.心管发生的分子机制与两个方面有关:其一为心脏前体细胞的迁移,在斑马鱼中8个基因与之有关;其二为心管的装配,has等基因与之有关.     

模拟失重条件下大鼠比目鱼肌肌梭神经营养因子3表达降低

本研究旨在探讨模拟失重对大鼠比目鱼肌肌梭神经营养因子3(neurotrophin-3,NT-3)表达的影响。采用大鼠尾部悬吊法建立模拟失重动物模型,按体重配对原则随机将大鼠分为5组,即尾悬吊3d组、7d组、14d组、21d组和正常同步对照组。采用免疫组织化学ABC染色法及酶联免疫吸附实验法(ELISA)检测大鼠比目鱼肌肌梭NT-3的表达。结果显示,大鼠比目鱼肌梭外肌中未见到NT-3表达;正常对照组大鼠比目鱼肌肌梭中,核袋1和核袋2纤维NT-3呈现强阳性表达;模拟失重后,梭内肌纤维的NT-3免疫染色反应进行性降低;NT-3的ELISA定量检测结果显示,正常组、尾悬吊3d组、7d组、14d组和21d组大鼠比目鱼肌NT-3的含量分别为(14.23±1.65)、(14.11±1.53)、(13.09±1.47)、(12.45±1.51)和(9.85±1.52)pg/mg。统计比较显示,尾悬吊14d后,大鼠比目鱼肌NT-3的含量较正常对照组明显减少(P<0.05);而尾悬吊21d后,大鼠比目鱼肌NT-3的表达进一步减少(P<0.01)。以上结果表明,模拟失重可致大鼠比目鱼肌肌梭NT-3的表达明显减少,并且随着模拟失重时...     

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。     

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．     

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     

模拟失重大鼠心肌收缩性能降低涉及细胞钙转运机制

本研究采用离体乳头肌灌流技术,观察了模拟失重４周大鼠大鼠心肌收缩性能的变化。同时采取改变细胞外液中Ｃａ＾２＋浓度,用Ｌａ＾３＋置换细胞膜部位Ｃａ＾２＋,以及快速冷却等干预实验方法,探讨模拟失重大鼠心肌收缩性能发生改变的可能机制。结果表明：模拟失重大鼠乳头肌钙反应的时间明显缩短;冷挛缩实验中的ＥＳＣ／ＲＣＣ６０与ＲＣＣ１／ＲＣＣ６０比值也显著降低。这些均提示模拟失重大鼠心肌收缩性能降低可能与心肌细胞     

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。     

肥胖诱导的骨骼肌萎缩机制研究进展

骨骼肌是人体氨基酸和蛋白质的主要贮存、代谢库,其正常功能和代谢过程受到多种病理因素的影响。骨骼肌萎缩发生于骨骼肌稳态严重失衡状态下,对患者生活和社会医疗造成了沉重负担。近年来,由于世界肥胖人群数量激增,肥胖诱导的骨骼肌萎缩正日益成为公共卫生的严峻挑战之一。肥胖诱导的骨骼肌萎缩过程涉及多种信号分子或通路的改变,如泛素蛋白酶系统、自噬溶酶体系统、胰岛素/IGF1-PI3K-Akt、肌肉生长抑制素、白细胞介素-6、肿瘤坏死因子等;这些信号分子或通路在肥胖状态下被激活或抑制后,可共同影响蛋白质合成/分解平衡进而造成骨骼肌萎缩。基于上述信号分子或通路,系统总结并讨论了肥胖诱导的骨骼肌萎缩机制,以期为寻找缓解/治疗肥胖诱导的肌萎缩靶点和进一步开发利用天然植物化学物提供理论依据。     

失重对细菌的影响及机制研究进展

失重是主要空间环境因素之一,人体及航天器会携带细菌到太空。失重会造成沙门氏菌、大肠埃希菌、铜绿假单胞菌等表型改变,出现增殖、毒力、生物被膜和环境抵抗力等方面的改变。而且,失重会引起人体免疫力下降,被细菌感染机会增加。文章就失重对细菌的影响及机制进行综述,以期能为相关研究提供新思路。     

体外缺血缺氧条件下大鼠骨髓间充质干细胞凋亡发生的机制研究

目的：研究体外大鼠骨髓间充质干细胞（Bone marrow-derived mesenchymal stem cells, BMSCs）在缺血缺氧条件下发生凋亡的作用机制。方法：采取大鼠骨髓,以密度梯度离心分离出单个核细胞（MNCs）,于体外培养并由牛垂体提取物（PEX）诱导扩增传代培养出骨髓间充质干细胞（MSCs）。经形态学和流式细胞仪检测MSCs表面标志物鉴定后,骨髓间充质干细胞（BMSCs）在缺血缺氧条件下培养,通过Annexin V／PI双染细胞凋亡检测比较不同组别细胞的凋亡率和蛋白印迹法（western blot）来观察细胞中蛋白的变化。结果：①经形态学观察和流式细胞仪检测MSCs表面标志物鉴定,提示骨髓间充质干细胞培养成功。②对照组（无缺血缺氧）与缺血缺氧组比较,缺血缺氧组的凋亡率显著性增加,而通过磷酸化Akt的表达量显著性增加提示PI3K（Phosphoinositide-3kinase）／Akt（ProteinkinaseB,PKB）信号通路被激活（P〈0．05）;同时缺血缺氧组与缺血缺氧＋PI3K／Akt抑制剂（LY294002）组比较,缺血缺氧＋PI3K／Akt抑制剂（LY294002）组的凋亡率显著降低,而通过磷酸化Akt的表达量显著减少提示PI3K/Akt信号通路被抑制（P〈0．05）。结论：PI3K／Akt信号通路对体外缺血缺氧条件下培养的骨髓间充质干细胞凋亡发生有关键性作用。     

体外缺血缺氧条件下大鼠骨髓间充质干细胞凋亡发生的机制研究

目的:研究体外大鼠骨髓间充质干细胞(Bone marrow-derived mesenchymal stem cells,BMSCs)在缺血缺氧条件下发生凋亡的作用机制。方法:采取大鼠骨髓,以密度梯度离心分离出单个核细胞(MNCs),于体外培养并由牛垂体提取物(PEX)诱导扩增传代培养出骨髓间充质干细胞(MSCs)。经形态学和流式细胞仪检测MSCs表面标志物鉴定后,骨髓间充质干细胞(BMSCs)在缺血缺氧条件下培养,通过Annexin V/PI双染细胞凋亡检测比较不同组别细胞的凋亡率和蛋白印迹法(western blot)来观察细胞中蛋白的变化。结果:①经形态学观察和流式细胞仪检测MSCs表面标志物鉴定,提示骨髓间充质干细胞培养成功。②对照组(无缺血缺氧)与缺血缺氧组比较,缺血缺氧组的凋亡率显著性增加,而通过磷酸化Akt的表达量显著性增加提示PI3K(Phosphoinosi-tide-3kinase)/Akt(ProteinkinaseB,PKB)信号通路被激活(P<0.05);同时缺血缺氧组与缺血缺氧+PI3K/Akt抑制剂(LY294002)组比较,缺血缺氧+PI3K/Akt抑制剂(LY294002)组的凋亡率显著降低,而通过磷酸化Akt的表达量显著减少提示PI3K/Akt信号通路被抑制(P<0.05)。结论:PI3K/Akt信号通路对体外缺血缺氧条件下培养的骨髓间充质干细胞凋亡发生有关键性作用。     

改良的大鼠模拟失重模型制备方法*

目的: 介绍一种改良的尾部悬吊使后肢去负荷的制备大鼠模拟失重模型的方法。方法: 90只成年雄性SD大鼠随机分为对照组,经典尾吊组和改良尾吊组(每组30只)。经典尾吊组利用医用胶带和纱布制作大鼠尾套后悬吊大鼠尾部。改良尾吊组在上述操作基础之上,在尾套内增加聚乙烯发泡棉隔层,以缓冲纱布对尾部的挤压,保证远端血液循环。对照组尾部不做特殊处理。尾吊4周后观察尾部损伤和尾套脱落等并发症,测量大鼠体质量及右侧比目鱼肌湿重。结果: 与对照组相比,经典尾吊组的比目鱼肌湿重/体质量比值显著减少,但体质量无显著差异,大鼠尾部远端出现缺血坏死损伤的发生率为40.0%,尾套脱落的发生率为26.7%,模型成功率为33.3%;与经典尾吊组相比,改良尾吊组的尾部损伤程度明显降低,远端缺血坏死率为13.3%, 尾套脱落率为3.3%,模型成功率为83.3% (P均＜0.05)。结论: 采用改良尾吊法建立大鼠模拟失重模型能够显著减少鼠尾坏死和尾套脱落发生率,简单易行,提高了模型制备的成功率。     

模拟失重对大鼠肠道菌群影响的研究

目的：研究模拟失重条件下大鼠肠道菌群变化情况。方法：选择性培养基分别对肠球菌、肠杆菌、类杆菌、乳杆菌以及双歧杆菌进行定量测定,扫描电镜观察大鼠盲肠上皮细胞的组织变化。结果：过路菌群中肠杆菌和肠球菌数量增加显著;原籍菌群中双歧杆菌减少十分明显,乳杆菌的数量也有不同程度的减少,而类杆菌的数量有增加的趋势。SD大鼠盲肠出现了肿胀细胞,上皮细胞颈毛排列紊乱、稀疏。结论：模拟失重条件下大鼠肠道微生态出现平衡失调。     

模拟失重对大鼠情绪影响的初步研究

目的:研究模拟失重状态对大鼠情绪产生的影响。方法:从20只雄性SD大鼠中挑选16只分成正常组和模拟失重组(n=8),采用摄食和体重测定、旷场试验、糖水偏好度测试及情绪唤醒程度评定四种方法,对大鼠进行情绪检测。结果:①模拟失重组大鼠摄食量下降,体重增加速率较正常组显著减小;②模拟失重14 d后,大鼠的运动力下降,爬格数显著低于正常组(P<0.05),自我修饰次数比正常组明显增多,洗脸与理毛次数均显著高于正常组(P<0.01);③与正常组比较,模拟失重大鼠具有更高水平的情绪唤醒度;④模拟失重14 d对大鼠的糖水偏好度无显著影响。结论:模拟失重14 d使大鼠出现抑郁、紧张和焦躁等负面情绪,出现一定程度的神经质反应,但不会出现快感缺乏。     

废用性肌萎缩的信号机制研究进展

长时间废用会导致骨骼肌明显萎缩,主要表现为肌纤维横截面积的减少及慢肌纤维向快肌纤维类型的转换等。新近的研究表明,NF-κB是废用性肌萎缩过程中重要的信号转录因子I,GF-1/PI3K/Akt通路的抑制也参与了废用性肌萎缩的发生,其它诸如TGF-β/Smad、p38通路的参与和氧化应激等机制在废用时均导致蛋白质功能的改变。本文主要对上述参与废用性肌萎缩中的信号通路进行综述。     

水动力条件下藻类动态模拟

藻类动态变化是其内部生理特征和外部驱动因素综合作用的结果。除了藻类自身生理因素及光、温度、营养盐等因素,水动力作用使底泥发生再悬浮所造成的营养盐的内源释放对藻类的影响也非常重要。1999年5月8日~6月24日在太湖湖泊生态系统研究站大型生态实验槽中进行了模拟水动力条件下的太湖藻类动态实验,并应用国外先进的PHREEQC软件从生物化学和生态动力学角度建立了藻类生态动力学模型。模型不仅考虑了氮循环及磷循环,还考虑了水动力条件引起的内源释放问题,根据2003年4月26~4月30日在河海大学环形水槽所做的底泥释放实验结果建立了水流和各形态氮磷营养盐释放的定量化关系。由于目前太湖的野外监测资料存在较明显的时空不一致性,模型参数率定的精度受到了较大影响。从室内模拟实验出发,通过对生态槽实验结果的模拟,确定和验证了模型的各参数值,计算结果显示模拟值能较好地拟合实验测量值,表明所建藻类生态动力学模型能较好地描述藻类及各种营养盐的动态变化,这对揭示藻类“水华”暴发机理有一定的意义。