收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

模拟失重对大鼠承重骨组织细胞凋亡的影响

麦燕兴  
【摘要】:研究背景 地球上,正常人体的运动系统承受两种刺激:重力(被动刺激)和运动(主动刺激)。两者相结合、相互作用通过一系列生理、生化过程维持骨组织的结构来适应这种力学环境。空间飞行中的最重要环境特征之一就是微重力(失重)。失重是物体只表现为质量而不表现为重量的特殊力学环境-微重力(10-6-10-9g)环境,是航空航天过程中人类必须面临和克服的问题,已有的研究表明,失重可导致心血管系统、骨骼系统、免疫系统等的生理甚至病理改变。研究认为,上述生理变化的产生是失重通过感觉传入信息变化、体液头向转移和重力负荷力学作用消失三个不同层次的生理效应发生作用。 骨质疏松是一种常见的代谢性骨病,以单位体积内骨量减少,骨矿物质沉积减少,而骨的成分含量不变为特点。骨质疏松分为原发性骨质疏松与继发性骨质疏松。失重性骨质疏松属于继发性骨质疏松的一种,是以力学因素为主所致的骨质疏松。失重导致骨骼系统病理生理改变的相关研究表明,长期载人航天飞行中,航天员长时间生活在太空中,会因失重导致航天员出现废用性骨质疏松。失重导致的废用性骨质疏松主要表现为骨量丢失、骨矿盐含量下降、骨密度降低、骨生物力学性能下降,粪钙和尿钙排出量增加,血钙升高,出现负钙平衡。在失重环境,人体所发生的一系列适应性改变中,大部分系统的变化具有一定自限性,在航天飞行中会达到新的平衡状态,不再继续发展,只有骨骼系统的变化呈现出进行性的过程,因此,长期的失重环境,骨矿盐的持续丢失是航天飞行中人类所面临的严重生理反应之一,也是妨碍人类长期太空停留和探索外星球的主要障碍之一。航天医学界非常重视失重条件下骨代谢的研究,虽然进行了大量的研究工作,但骨丢失的机理仍未阐明,虽已采取了各种防护措施,仍不能有效地防止失重环境下负重骨的骨丢失。由于国际空间站的建立、火星探测计划的实施,人类在太空中停留的时间将进一步延长,如没有有效的防护措施,骨的持续大量丢失,有可能导致高钙血症、肾结石、软组织钙化、病理性骨折等病理变化。因此,预防失重状态下骨丢失的研究已成为国内外航天医学领域的重点和热点。 人体的骨组织由骨祖细胞、骨细胞、成骨细胞、破骨细胞等构成。成骨细胞、骨细胞是骨组织中最重要的力学感受细胞,目前大量研究已证实,失重和模拟失重导致的骨丢失是一个以骨形成抑制起主导作用,并以成骨细胞数量减少、骨矿形成障碍和骨成熟延迟为特征的病理生理过程。由于微重力下成骨细胞、骨细胞等缺乏必要的机械力刺激,使其增殖和分化功能下降,导致成熟成骨细胞、骨细胞数量减少,骨形成下降,这是造成空间骨丢失的主要原因。目前关于失重性骨丢失的研究焦点和热点主要是成骨细胞、骨细胞对微重力的响应、信号传导、基因表达和功能变化等。 研究目的:建立大鼠尾部悬吊模拟失重模型,研究模拟失重对骨组织中细胞凋亡的影响,并从Fas/FasL途径上探讨失重引起骨组织中细胞凋亡的机制。 研究方法: 1、模型制备:5周龄雄性SD大鼠36只随机分为(7d、14d及21d)尾吊模拟失重组和相应对照组;尾吊模拟失重组大鼠用透气胶带粘贴于尾部近2/3部两侧,透气胶布远端悬挂于自由滑动的塑料环,使大鼠呈头低位,身体与地面呈30°,后肢自由悬空不负重;对照不予处理,于相同笼具等量饮食饲养。 2、对各模型组大鼠反应的观察:观察尾吊期间大鼠活动、饮食、体重变化、皮毛尾部色泽;建模后7d、14d及21d取血清行骨代谢生化指标测量,取右侧胫骨近端制备石蜡切片。 3、骨代谢生化指标测量:利用美国杜邦(Dimension AR)全自动生化分析仪分别测血清钙(偶氮胂Ⅲ法)、磷(磷钼酸比色法)、碱性磷酸酶(硝基苯磷酸二钠比色法)。根据抗原与抗体竞争性结合的原理,严格按使用说明操作,用放免法在SN-697型放射免疫分析仪上测骨钙素。 4、骨组织原位细胞凋亡检测:取右侧胫骨近端制备石蜡切片,原位细胞凋亡检测技术检测骨组织中细胞凋亡。TUNEL (TdT-mediated dUTP nick end labeling)技术原理是生物素标记的dUTP在脱氧核糖核苷酸末端转移酶(TdTEnzyme)的作用下,可以连接到凋亡细胞或凋亡小体中由核酸内切酶切断的DNA短链的3'末端缺口,并与连接过氧化酶(HRP)或碱性磷酸酶(AP)的链霉亲和素特异性结合,后者可催化底物显色,特异准确地定位正在凋亡的细胞,因而在光学显微镜下即可观察凋亡细胞。 5、骨组织Fas蛋白含量测定:取右侧胫骨近端制备石蜡切片,免疫组织化学方法检测骨组织中Fas蛋白含量。免疫组化是应用免疫学基本原理-抗原抗体反应,即抗原与抗体特异性结合的原理,通过化学反应使标记抗体的显色剂(酶、金属离子、荧光素、同位素)显色来确定组织细胞内抗原(多肽和蛋白质),对其进行定位、定性及定量的研究。 统计方法: 所有数据采用x±s表示,用SPSS 13.0统计软件进行统计分析,组间两独立样本t检验、单向方差分析、重复测量方差分析及双因素方差分析(析因分析)进行统计分析,LSD.SNK多重检验,当方差不齐时选用Dunnett's T3、Dunnett'sC多重检验,P0.055为差异具有显著性意义。 研究结果: 1、大鼠尾吊情况:尾吊期间大鼠活动、进食无受限,无反转咬尾、尾部缺血坏死及感染现象,动物成活,悬吊3d后两组大鼠体质量基本保持稳定增长(P0.05); 2、骨代谢生化指标测量:7d、14d、21d尾吊模拟失重组大鼠血清中ALP、BGP含量均显著低于相应对照组,有统计学差异(7d,14d及21d ALP:P=0.000,0.000,0.0030.01:BGP:P=0.026,0.010,0.0400.05);但血Ca、P浓度均较相应对照组升高,7d模型组显著升高,有统计学差异(Ca:P=0.004,0.0000.01;Pi:P=0.000,0.0010.01),14d及21d尾吊模拟失重组与相应对照组无统计学差异(Ca:P=0.1620.05;Pi:P=0.0670.05); 3、骨组织原位细胞凋亡检测:正常对照组大鼠胫骨干骺端小梁骨区域(成骨区)骨小梁排列规整、阳性染色(深棕色)细胞核数量少,而尾吊模拟失重组大鼠胫骨干骺端小梁骨区域(成骨区)骨小梁变细、数量减少、排列紊乱、小梁间隙增宽,可见大量成骨细胞、骨细胞及骨髓间充质细胞核呈阳性染色(深棕色)。各模型组骨组织中成骨细胞、骨细胞及骨髓间充质细胞凋亡指数明显高于相应对照组,有统计学差异(7d,14d,21d P=0.000,0.000,0.0000.01),随着尾吊时间延长,14d、21d模拟失重组骨组织中细胞凋亡指数比7d模拟失重组有所下降,差异有统计学意义(与7d比,14d,21d P=0.000,0.0000.01),而21d模拟失重组较14d模拟失重组骨组织中细胞凋亡指数有所下降,差异有统计学意义(21d与14d比:P=0.0000.01)。 4、骨组织Fas蛋白含量测定:大鼠骨组织Fas染色阳性细胞范围广泛,包括成骨细胞、骨细胞以及骨髓间充质细胞,正常对照组大鼠胫骨干骺端小梁骨区域(成骨区)骨小梁排列规整,仅有少量成骨细胞、骨细胞及骨髓间充质细胞胞膜或胞浆呈阳性染色。尾吊模拟失重组胫骨干骺端小梁骨区域(成骨区)骨小梁变细,数量减少,排列紊乱,小梁间隙增宽,可见大量成骨细胞、骨细胞及骨髓间充质细胞胞膜或胞浆呈阳性染色,且染色深。各模型组骨组织中Fas蛋白含量均高于相应对照组,有统计学差异(7d,14d,21d P=0.000,0.000,0.0000.01),且随着尾吊时间延长,模拟失重组中Fas蛋白表达有所减少,各组间有统计学差异(与7d组比,14d,21d P=0.001,0.0000.01;21d与14d比,P=0.0000.01)。 研究结论: 1、本实验所建立尾吊模拟失重环境大鼠模型,成功模拟了体液头向转移和负重骨脱负荷两个失重对机体作用的主要生理效应,大鼠应激反应小,为地面模拟失重环境的研究提供了较好的动物模型; 2、模拟失重环境影响骨代谢生化指标。血钙升高,出现负钙平衡。 3、模拟失重环境大鼠骨组织中Fas蛋白的表达增加。 4、模拟失重环境诱导骨组织中成骨细胞、骨细胞及骨髓间充质干细胞的细胞凋亡。 5、Fas蛋白的表达与成骨细胞、骨细胞凋亡率密切相关,由此推断,模拟失重环境促进了Fas蛋白的表达,从而诱导了骨细胞、成骨细胞的凋亡。 6、随着尾吊模拟失重时间延长,骨组织中Fas蛋白表达及细胞凋亡率有下降趋势,说明模拟失重的早期对骨组织细胞凋亡的影响最为显著,从而推断失重性骨质疏松应着重于早期防治。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 ;《航天医学与医学工程》2008年第21卷分类索引[J];航天医学与医学工程;2008年06期
2 袁明,姜世忠;中国航天医学进展[J];空间科学学报;2005年04期
3 ;航天医学与医学工程总目录[J];航天医学与医学工程;2008年06期
4 曹新生,吴兴裕,吴燕红,孙标,张乐宁,张立藩;间断性人工重力作用对模拟失重大鼠股骨的防护效应[J];中国应用生理学杂志;2001年04期
5 董颀,沈羡云,马永烈,杨鸿慧,孟京瑞,张淑静;模拟失重大鼠血液流变学异常与肌肉退行性变化的中药防护[J];现代临床医学生物工程学杂志;2005年03期
6 ;《航天医学与医学工程》2006年第19卷分类索引[J];航天医学与医学工程;2006年06期
7 ;《航天医学与医学工程》2006年第19卷总目次[J];航天医学与医学工程;2006年06期
8 余志斌,张立藩,陈杰;模拟失重可能降低大鼠心肌肌浆网功能[J];航天医学与医学工程;1994年04期
9 何杨举;短期模拟失重大鼠不同部位动脉血管反应性变化的比较[J];第四军医大学学报;1997年06期
10 杨玉华,高淳;失重或模拟失重对人体交感肾上腺活动的影响[J];航天医学与医学工程;1997年03期
11 李莹辉,丁柏,汪恭质,岳茗,谭映;药物对模拟失重条件下心肌细胞功能的保护作用[J];中华航空航天医学杂志;1999年02期
12 马进,张立藩,杨天德;模拟失重大鼠动脉平滑肌收缩反应性的变化[J];中华航空航天医学杂志;1999年02期
13 贾铁利,张津丽,郑超,王哲;短期模拟失重对大鼠创面愈合的影响[J];现代康复;2001年16期
14 向求鲁,沈羡云,孟京瑞,刘光远;模拟失重时兔脏器血流量反应特性研究[J];空间科学学报;1989年02期
15 钱锦康,张洪志,杨光华,王宝珍,温秀兰;大花红景天对悬吊大鼠和职业运动员的防护作用(英文)[J];航天医学与医学工程;1993年01期
16 余志斌,张立藩;失重/模拟失重对心肌结构与功能的影响[J];航天医学与医学工程;1995年04期
17 石宏志,王宝珍,高建义,钱锦康,范全春;中药对抗模拟失重引起的“脾气虚”的效应[J];航天医学与医学工程;1999年03期
18 毛秦雯,张立藩,马进,张远强,黄威权,甄志强;模拟失重大鼠脑血管周围肽能神经支配的可塑性变化[J];第四军医大学学报;2001年02期
19 孙会品,孙喜庆,王冰,姚永杰,耿捷,石菲;间断性头高位45°对模拟失重兔颈静脉及肠系膜静脉顺应性的影响[J];第四军医大学学报;2005年05期
20 沈羡云;孟京瑞;向求鲁;;不开窗兔耳微循环观察方法[J];海军医学杂志;1991年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 巴福森;武惠斌;吴元亮;张红;;模拟失重条件下微生物的变化[A];中国宇航学会航天医学工程专业委员会、中国空间科学学会空间生命专业委员会联合学术研讨会论文摘要集[C];2001年
2 王宝珍;李勇枝;程张红;刘国印;辛冰牧;;观察中药对卧床模拟失重引起“血瘀”证的防治效果[A];第五次全国中西医结合血瘀证及活血化瘀研究学术大会论文汇编[C];2001年
3 贾斌;郑琪;张卫菊;谢丽;骞爱荣;商澎;;亚磁场及中性悬浮模拟失重对MLO-Y4细胞周期及凋亡的影响[A];2011年空间生命与生命起源暨航天医学工程学术研讨会论文集[C];2011年
4 薛军辉;马进;张作明;谢满江;;模拟失重可引起大鼠脑动脉与肠系膜小动脉血管平滑肌细胞内Ca~(2+)的差异性改变[A];2011年空间生命与生命起源暨航天医学工程学术研讨会论文集[C];2011年
5 熊江辉;李莹辉;杨唐斌;聂捷琳;张德良;赵保路;;一氧化氮对模拟失重下心肌细胞功能的影响[A];第五届全国自由基生物学与自由基医学学术讨论会论文摘要汇编[C];2000年
6 张舒;张勇;王冰;吴兴裕;;模拟失重环境下BMP-2对成骨细胞诱导作用变化的研究[A];中国空间科学学会空间生命专业委员会2003年中国空间生命科学与航天医学会议论文摘要集[C];2003年
7 刘成林;李瑞先;;悬吊模拟失重对大白鼠骨成分的影响[A];中国营养学会第四届全国学术会议论文摘要汇编[C];1984年
8 张晓铀;丁柏;聂捷琳;;药物对模拟失重环境下成骨细胞的防护效应研究[A];中国空间科学学会空间生命专业委员会2003年中国空间生命科学与航天医学会议论文摘要集[C];2003年
9 马进;任新玲;程九华;张立藩;;模拟失重所致大鼠股动脉血管反应性变化与动脉收缩蛋白相关[A];中国生理学会、中国神经科学会2005年神经内分泌免疫学术研讨会论文摘要汇编[C];2005年
10 马进;任新玲;程九华;张立藩;;模拟失重所致大鼠股动脉血管反应性变化与动脉收缩蛋白相关[A];中国生理学会、中国神经科学会2005年神经内分泌免疫学术研讨会论文摘要汇编[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 石菲;回转模拟失重对静脉内皮细胞血管生成能力的影响及信号转导机制研究[D];第四军医大学;2012年
2 章烨;模拟失重对肺微血管内皮细胞的影响[D];中国人民解放军军医进修学院;2010年
3 暴军香;模拟失重大鼠血管、心肌与肾组织局部肾素—血管紧张素系统的改变[D];中国人民解放军第四军医大学;2003年
4 张林;模拟失重加辐射大鼠神经—内分泌—免疫网络的变化和太空燮理汤的作用[D];北京中医药大学;2005年
5 邹琳;模拟失重所致人肺微血管内皮细胞凋亡的机制研究[D];中国人民解放军军医进修学院;2010年
6 谢满江;平滑肌离子通道机制在模拟失重致血管适应性变化中的作用[D];第四军医大学;2005年
7 孟庆军;模拟失重下血管分化性改变的局部调节机制—L-RAS与收缩蛋白[D];第四军医大学;2002年
8 张乐宁;模拟失重下脑血管的适应性变化及间断性重力作用的对抗效果[D];第四军医大学;2001年
9 李静;模拟失重致人脐静脉内皮细胞异常和红花甙修复效应的实验研究[D];第四军医大学;2009年
10 张勇;模拟失重环境下BMP-2对成骨细胞诱导作用变化的研究[D];第四军医大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 麦燕兴;模拟失重对大鼠承重骨组织细胞凋亡的影响[D];南方医科大学;2011年
2 张淑;模拟失重对比目鱼肌凋亡的影响及药物干预研究[D];新乡医学院;2012年
3 王磊;三维回转模拟失重对人牙周膜成纤维细胞生物学性能的影响[D];第四军医大学;2011年
4 苏嘉霖;模拟失重状态下成骨细胞胰岛素样生长因子1基因表达与降钙素的干预[D];南方医科大学;2011年
5 卢东源;回转模拟失重对人脐静脉内皮细胞自噬活性的影响研究[D];第四军医大学;2011年
6 宫宇;模拟失重后大鼠血液细胞阻抗特及其模型研究[D];宁波大学;2012年
7 於进文;模拟失重大鼠动脉血管氧化应激的变化及间断人工重力的影响[D];第四军医大学;2012年
8 裴士杰;模拟失重状态下大鼠抗肺炎链球菌感染能力的变化[D];安徽医科大学;2012年
9 马乐萍;尾吊状态下大鼠骨骼肌MGF、Dystrophin与M-Cad表达的研究[D];中北大学;2012年
10 司建国;模拟失重对大鼠骨折愈合的实验研究[D];中国医科大学;2002年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 中国人民解放军航天员大队航天员 刘伯明;漫步太空 为国争光[N];黑龙江日报;2008年
2 杭仁;在模拟失重中“适应”太空[N];大众科技报;2008年
3 本报驻法国记者 毛文波;悬浮在空中的手术台[N];科技日报;2006年
4 吉星本报记者 赵宇清;为太空行走提供逼真环境[N];黑龙江日报;2008年
5 韩文强;吴一福;失重致立位耐力下降机制被揭示[N];中国医药报;2005年
6 本报特派记者 赵波;揭秘太空超人训练营[N];中国国防报;2008年
7 本报驻巴黎记者  宋斌;法国完成首例“太空外科手术”[N];光明日报;2006年
8 记者 廉丹;中外媒体探访北京航天城[N];经济日报;2009年
9 通讯员 刘培香 记者 李丽云;哈工大9项新技术伴“神七”飞天[N];科技日报;2008年
10 本报记者  徐建东 王静;“新科学宫”:三项东北第一迷少年[N];哈尔滨日报;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978