空間細(xì)胞生物學(xué)研究的新進展

夏偉強 ，樊尚春 ，邢維巍 ，劉長庭，王俊鋒，李天志

（1. 北京航空航天大學(xué) 儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院，北京 100191；2. 中國人民解放軍總醫(yī)院，北京 100853）

0 引言

空間生物醫(yī)學(xué)（Space Biology and Medical Science）是研究宇宙空間環(huán)境中各種因素影響生物體功能的一般規(guī)律性以及進行相關(guān)醫(yī)學(xué)研究的學(xué)科。世界空間生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展可以歸納為3個發(fā)展階段[1-3]。

第一個階段是為實現(xiàn)載人航天，探索太空生存環(huán)境階段。這個階段的研究是為了解近似繞地軌道飛行條件對動物的影響，間接了解空間條件對人的影響，判斷把人送上天是否有危險，研究生存條件和保護裝置。

第二個階段是研究空間環(huán)境對航天器搭載人體、植物、動物等的直接影響階段。體現(xiàn)在對空間飛行效應(yīng)現(xiàn)象的觀察。通過生命體的直接反應(yīng)，了解人對于空間環(huán)境的適應(yīng)性以及返回后的再適應(yīng)。

第三個階段是生物機理研究階段以及分子細(xì)胞生物學(xué)階段，并且還在繼續(xù)深化研究。控制實驗條件，采用多學(xué)科的方法，在有機體的分子、細(xì)胞、器官系統(tǒng)和整體等各種結(jié)構(gòu)層次上探索微重力的效應(yīng)。研究輻射、振動、高溫、密閉環(huán)境等已知與未知的復(fù)雜太空環(huán)境的影響。

微重力可以借助旋轉(zhuǎn)生物反應(yīng)器這樣的裝置產(chǎn)生[4]。借助回轉(zhuǎn)器的轉(zhuǎn)動，作用于物體上的重力方向連續(xù)不斷改變，轉(zhuǎn)動一周（360°），可以認(rèn)為，由于重力矢量方向改變，使生物體來不及感受重力的作用，其結(jié)果就像沒有受到重力的作用一樣，產(chǎn)生出類似于微重力環(huán)境下的現(xiàn)象。利用模擬微重力進行地面細(xì)胞培養(yǎng)實驗已經(jīng)大范圍地展開，但是人工微重力與天然微重力并不完全相同，嚴(yán)格上說回轉(zhuǎn)器并不能“模擬”微重力，但可能模擬微重力的部分效應(yīng)，主要是細(xì)胞對重力矢量方向紊亂的響應(yīng)。微重力細(xì)胞生物學(xué)實驗一直面臨如何將浮力對流消失引起的細(xì)胞培養(yǎng)傳質(zhì)條件改變的影響與細(xì)胞對重力的直接感應(yīng)有效區(qū)分開來的問題。并且，空間問題是復(fù)雜的、可變的、混合因素的問題，妨礙了確定微重力對某一因素的直接影響，這就很難通過地面控制來模擬研究，所以必須在空間環(huán)境下進行研究[1-2]。

近30年的研究表明對人體有影響的空間環(huán)境主要是輻射和微重力[5-7]。輻射可引起細(xì)胞損傷和基因突變，可通過足夠的防護減輕其損傷；微重力的影響十分廣泛，通過十多年的研究已經(jīng)查明，重力不僅能在整體水平上、而且必定能在細(xì)胞水平上影響生命過程[1-2]。空間飛行對人類淋巴細(xì)胞，肺的胚細(xì)胞系以及其他細(xì)胞類型的細(xì)胞生理有廣泛影響已經(jīng)得到證實，其影響包括繁殖的改變，基因表達(dá)的改變，信號傳導(dǎo)的改變，形態(tài)改變，能量代謝的改變等。在1999年發(fā)射的“FOTON 12”航天器上所進行的研究重點是放到細(xì)胞中的信號傳導(dǎo)上，如重力刺激傳導(dǎo)中鈣和相關(guān)蛋白的作用，重力對細(xì)胞骨架的影響和它在細(xì)胞所接收的信號傳導(dǎo)中的作用，在器官形成中重力變化對感應(yīng)細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞之間聯(lián)絡(luò)形成的影響等。另外，研究細(xì)胞對環(huán)境其他干擾因素（包括飛行器發(fā)射和再入大氣層時強烈的超重與振動）的應(yīng)激反應(yīng)無疑是很重要的。雖然適當(dāng)?shù)姆雷o可以短時性地降低其影響，但是可能的增強輻射損害也必須考慮[8-9]。

同時，在空間微重力條件下，由于重力引起的沉降和對流趨于消失，細(xì)胞（或微組織）可以均勻懸浮于介質(zhì)中，為細(xì)胞的真正三維生長、正常分化和高密度培養(yǎng)創(chuàng)造了良好的條件，不但有利于提高介質(zhì)的利用率和單位容積的產(chǎn)量，也有利于獲得更加均一、純凈的培養(yǎng)產(chǎn)物，從而使空間細(xì)胞培養(yǎng)成為目前國際看好的3大空間生物技術(shù)（蛋白質(zhì)結(jié)晶、細(xì)胞培養(yǎng)、生物分離）之一[10]，也是空間生命科學(xué)研究和空間生物加工的重要組成部分?？臻g細(xì)胞培養(yǎng)不僅對解釋一系列生命現(xiàn)象很有價值，而且可以用于特殊藥品或化學(xué)物質(zhì)的制備。近期發(fā)現(xiàn)，一種能引起食物中毒的沙門氏菌，在太空飛船零重力的情況下度過12 d后，其致病幾率幾乎是地上細(xì)菌的3倍。這將有助于發(fā)明出效果更好的抗生素，此疫苗如能夠應(yīng)用于人類臨床實驗，將是首次基于太空研究的醫(yī)學(xué)成果[11-12]。

隨著航天技術(shù)及航天醫(yī)學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展，空間細(xì)胞生物學(xué)的研究不斷深化，同時與細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)、傳感技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)相結(jié)合，為我們進行新的研究提供了可能。

1 空間細(xì)胞裝置的研究現(xiàn)狀及未來發(fā)展

1.1 細(xì)胞裝置的研究現(xiàn)狀

隨著航天技術(shù)的發(fā)展，空間細(xì)胞培養(yǎng)裝置已成為在微重力條件下進行相關(guān)研究的必備工具。然而由于空間環(huán)境與地面環(huán)境相差十分顯著，在對空間細(xì)胞培養(yǎng)裝置進行設(shè)計時，除了作為細(xì)胞培養(yǎng)裝置的基本要求外，還應(yīng)考慮空間環(huán)境的特殊之處，合理考慮裝置的傳質(zhì)特性、傳熱特性和可操作性[13]。

空間細(xì)胞培養(yǎng)裝置必須能在空間提供一個細(xì)胞生長的環(huán)境條件，這些條件包括適宜的溫度、充分的營養(yǎng)和溶氧、均勻穩(wěn)定的pH值、低有毒分泌物濃度和合理的力學(xué)環(huán)境等。這些技術(shù)和措施的采用都是為細(xì)胞的培養(yǎng)（發(fā)育、生長、分化）創(chuàng)造盡可能接近理想的條件（溫度、養(yǎng)料、濕度、氧氣、pH值），為研究人員對細(xì)胞培養(yǎng)過程提供更多的監(jiān)測、觀察和控制手段，以求獲得盡可能多的、真實的、有意義的信息和結(jié)果。

多年來，空間細(xì)胞培養(yǎng)一直為眾多國家所重視并進行了廣泛的研究，而且已取得許多有重要意義的進展[13-14]。為了開展空間細(xì)胞生物學(xué)的研究，具有適合于空間研究使用的細(xì)胞組織培養(yǎng)傳感系統(tǒng)是必要的。早期主要航天國家細(xì)胞培養(yǎng)裝置概況如表1所示。

表1 早期的細(xì)胞培養(yǎng)裝置Table 1 Early space cell culture devices

經(jīng)過30多年的研究和發(fā)展，空間細(xì)胞培養(yǎng)設(shè)備和技術(shù)取得了長足的進步，走過了從簡單到復(fù)雜，再到逐步完善和成熟的歷程。經(jīng)歷了由簡單生長環(huán)境到精密可控細(xì)胞生長環(huán)境；從靜態(tài)的批量培養(yǎng)到動態(tài)的連續(xù)灌流式培養(yǎng)；從單一培養(yǎng)容器到微型化和自動化的微流控芯片培養(yǎng)；從人簡單地參與靜態(tài)圖像拍攝到在線自動觀測、顯微觀測，甚至進行遙控操作的細(xì)胞培養(yǎng)的發(fā)展變化。

近期，已經(jīng)進行過飛行實驗的典型生物反應(yīng)器有動態(tài)細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)（Dynamic Cell Culture System，DCCS）和灌注生物反應(yīng)器（Perfusion Bioreactor）。此外還出現(xiàn)了商業(yè)性生物研究單元（Commercial Biological Research Unit，CBRU）和發(fā)展出新的無損傷光學(xué)檢測儀，可用于空間或地面的細(xì)胞、組織和器官的觀測與診斷。約翰遜空間飛行中心推出的微重力生物反應(yīng)器，可以在一個較大的應(yīng)力范圍內(nèi)對重力的作用進行模擬研究，成為組織工程的重要工具。至今已經(jīng)發(fā)展了4～5代用于生物和細(xì)胞培養(yǎng)的空間飛行裝置，并融入在線檢測裝置。圖1是NASA、歐空局（ESA）和加拿大空間局（CSA）的幾個成功應(yīng)用的空間生物培養(yǎng)裝置[15]。

圖1 近期成功應(yīng)用的空間細(xì)胞裝置Fig. 1 Space cell devices applied successfully recently

1.2 空間細(xì)胞裝置的未來發(fā)展

1.2.1 細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)新發(fā)展

空間細(xì)胞培養(yǎng)研究裝置的發(fā)展基于地面的細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展。近年，基于地面的細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)取得了令人矚目的成就[16-17]：一方面是從細(xì)胞層面上對基本生物學(xué)過程的認(rèn)識，另一方面是細(xì)胞生物學(xué)應(yīng)用由全層面擴展到生理學(xué)上。

大量基于地面細(xì)胞培養(yǎng)應(yīng)用研究的開展[18-20]，例如病毒檢測、具體動物組織細(xì)胞代謝、人體組織的早衰研究等，為空間細(xì)胞研究提供了技術(shù)經(jīng)驗。作為信息科學(xué)與生物醫(yī)學(xué)高度交叉融合學(xué)科，隨著生命科學(xué)、生物技術(shù)與醫(yī)學(xué)的飛速發(fā)展和工程技術(shù)的進步，在地面，各種形式、結(jié)構(gòu)、尺寸和用途的培養(yǎng)裝置或生物反應(yīng)器已相當(dāng)普及，細(xì)胞培養(yǎng)已經(jīng)發(fā)展成為一個新的工程學(xué)科，創(chuàng)造著越來越大的社會效益和經(jīng)濟效益，并且為空間技術(shù)應(yīng)用提供了可能。例如最近有文獻提出一種利用微流體技術(shù)，微型三維灌注細(xì)胞培養(yǎng)平臺（如圖2所示），提供均勻穩(wěn)定的細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境、高效的介質(zhì)輸送以及細(xì)胞裝載，同時減少人工介入，可以實現(xiàn)更高精度和高產(chǎn)量的基于細(xì)胞培養(yǎng)的實驗[21]。這項技術(shù)可以向空間環(huán)境應(yīng)用擴展，滿足空間環(huán)境下對細(xì)胞培養(yǎng)的小體積、微功耗、精確智能三維培養(yǎng)實驗。

圖2 微型三維細(xì)胞培養(yǎng)平臺Fig. 2 Micro-3D cell culture platform

瑞士Hamilton公司生產(chǎn)的BioLevitator 3D細(xì)胞培養(yǎng)儀（圖3）利用磁性微球載體和磁懸浮技術(shù)，使貼有細(xì)胞的微球載體懸浮在培養(yǎng)液中，確保了高質(zhì)量、高密度的細(xì)胞繁殖，突破了傳統(tǒng)有蓋培養(yǎng)皿、培養(yǎng)瓶或微孔板等的細(xì)胞培養(yǎng)耗時繁瑣和細(xì)胞產(chǎn)量微小等的局限性[22-23]。通過模擬體內(nèi)細(xì)胞生長環(huán)境，在GEMs?上生長的細(xì)胞具有更好的三維形態(tài)結(jié)構(gòu)，而且允許直接分析GEMs?的細(xì)胞，無需先用酶消化收獲細(xì)胞，因此適合大多數(shù)細(xì)胞培養(yǎng)，包括原代細(xì)胞和干細(xì)胞。作為綜合的細(xì)胞培養(yǎng)儀，不需要其他外圍設(shè)備，所需人工操作極少，可用于進行大量細(xì)胞培養(yǎng)。

圖 3 Hamilton BioLevitator?3D細(xì)胞培養(yǎng)儀Fig. 3 Hamilton BioLevitator?3D for cell culture

這些基于地面的最新細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，無論體積、微功耗設(shè)計還是細(xì)胞培養(yǎng)自動化、細(xì)胞生長環(huán)境控制等都滿足空間應(yīng)用條件，為設(shè)計空間細(xì)胞裝置提供了技術(shù)基礎(chǔ)。雖然移植到空間環(huán)境應(yīng)用還需要進行必要的改進，但是在設(shè)計空間細(xì)胞培養(yǎng)裝置時是可以成為必要的參考。

1.2.2 細(xì)胞傳感技術(shù)新發(fā)展

先進的細(xì)胞成像技術(shù)作為信息科學(xué)與生命科學(xué)的交叉學(xué)科，一直是科學(xué)家研究的熱點。將細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)以及細(xì)胞研究方法和先進的細(xì)胞傳感技術(shù)相結(jié)合，提供了細(xì)胞研究的新方向。近些年，隨著基于計算機技術(shù)的圖像增強與處理技術(shù)飛速發(fā)展，借助共焦顯微鏡和激光掃描顯微鏡等顯微成像技術(shù)，通過添加高靈敏度熒光染料，熒光成像技術(shù)取得了突破性進展。雙光子成像技術(shù)、二次諧波成像技術(shù)、全內(nèi)反射技術(shù)成像、熒光能量轉(zhuǎn)移成像技術(shù)等可實現(xiàn)低損傷活體單細(xì)胞成像，這些熒光成像技術(shù)已成功實現(xiàn)商業(yè)化。借助這些技術(shù)，細(xì)胞顯微成像向著更高的分辨率、多維成像、更高的成像速度、多色彩成像、更小的細(xì)胞損傷、多光子活體成像等方向發(fā)展。這些技術(shù)處在科學(xué)發(fā)展的活躍領(lǐng)域，提供研究細(xì)胞過程新方法。

除了成像技術(shù)本身外，顯微成像系統(tǒng)的智能化是另一個研究重點。國外主要顯微技術(shù)廠商（包括萊卡、奧林巴斯、尼康等）都推出具有自動功能的智能顯微系統(tǒng)。將顯微觀察的全自動控制和圖像采集方式轉(zhuǎn)換全部自動完成。可以方便通過計算機軟件進行圖像最優(yōu)化、數(shù)字共聚焦、三維/多維重建、定位、測量和圖像分析，并具備自動拼圖、目標(biāo)追蹤、測量等功能。最突出的成果如圖4所示，為奧林巴斯公司智能生物圖像導(dǎo)航儀及激光掃描共聚焦顯微鏡[24]。它將智能化技術(shù)和最先進的熒光顯微技術(shù)集成，具有全內(nèi)置、高智能、全自動的特點，可以自動識別標(biāo)本類型、自動聚焦、自動曝光、自動生成多視野圖像。這項技術(shù)成果和圖2所示細(xì)胞培養(yǎng)機一起被美國《科學(xué)家》（The Scientist）雜志評為2009年度“生命科學(xué)領(lǐng)域十大最創(chuàng)新產(chǎn)品”之一。

圖4 奧林巴斯智能生物圖像導(dǎo)航儀及激光掃描共聚焦顯微鏡Fig. 4 Olympus bio imaging navigator and confocal laser scanning biological microscope

1.2.3 空間細(xì)胞系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

世界各國通過人體和動物、植物搭載實驗，開展空間環(huán)境對于地球生命影響的宏觀研究，并且通過空間細(xì)胞搭載，在空間環(huán)境對細(xì)胞影響的研究上也取得了巨大的成就。近年，為了進一步地深入研究失重生理效應(yīng)發(fā)生的分子機理，從分子和基因水平解釋失重環(huán)境誘導(dǎo)的生理病理改變，在太空中進行細(xì)胞搭載實驗時，結(jié)合最新的細(xì)胞傳感技術(shù)進行實時測量，逐步受到各國關(guān)注。特別是在基因組織學(xué)及先進細(xì)胞成像技術(shù)迅猛發(fā)展的背景下，這類研究的層次及所受關(guān)注度明顯提高，代表了國際空間科學(xué)研究的前沿和發(fā)展方向。

為了進一步開展空間細(xì)胞生物學(xué)的研究，就必須在現(xiàn)有空間細(xì)胞培養(yǎng)裝置的基礎(chǔ)上，開發(fā)智能細(xì)胞傳感系統(tǒng)。就像空間細(xì)胞生物學(xué)是人類進入航天時代以來細(xì)胞生物學(xué)在空間的延伸和發(fā)展一樣，空間細(xì)胞系統(tǒng)也是地面細(xì)胞培養(yǎng)裝置在空間特定環(huán)境下的延伸和發(fā)展。早期的無人空間細(xì)胞實驗一般考慮了細(xì)胞的自動培養(yǎng)問題，但都是在培養(yǎng)裝置返回地面后進行最終的分析，由于技術(shù)條件限制，沒有考慮連續(xù)觀察的問題，培養(yǎng)過程中的一些信息是無法獲得的。而這些信息，例如發(fā)射和降落過程中的大過載是否造成細(xì)胞死亡、特定環(huán)境和時間下的細(xì)胞發(fā)育特點等，對于深入研究是很有用的。同時，科學(xué)家們也無法根據(jù)這些過程信息及時對實驗過程進行干預(yù)。隨著技術(shù)的發(fā)展，近期許多新的研究項目都提供了在線過程監(jiān)控功能，圖1(d)中的NASA CGBA即是一例，該裝置允許科學(xué)家在任務(wù)過程中從地面監(jiān)視并發(fā)送指令控制，但是在線過程監(jiān)控都是在空間站有人參與下完成的，而缺乏無人自動智能成像功能。對于空間細(xì)胞培養(yǎng)實驗，培養(yǎng)過程的圖像是很有用的信息，可以幫助科學(xué)家深入研究空間細(xì)胞成長的特性。至今，尚未見到在培養(yǎng)過程中進行實時圖像采集的實用的培養(yǎng)系統(tǒng)。同時，空間環(huán)境中可能存在長時間的失重、輻射以及大振幅、長時間的振動，這些必然對設(shè)備以及細(xì)胞環(huán)境提出更高的要求，必須充分考慮。選擇合適的技術(shù)手段和整個觀測裝置的設(shè)計對于實驗的成功實現(xiàn)具有重要意義。

因此，針對空間細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境的特殊需求，借鑒上文的先進地面細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)和先進的細(xì)胞成像技術(shù)，研究實時過程自動控制、自動追蹤的微型化細(xì)胞系統(tǒng)，不僅對于提高我國空間生物學(xué)研究的總體水平具有重大的學(xué)術(shù)價值，而且對于提高我國地面細(xì)胞傳感技術(shù)具有顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。

2 空間細(xì)胞生物學(xué)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

2.1 空間細(xì)胞生物學(xué)總體研究現(xiàn)狀

生物反應(yīng)的基本過程在于細(xì)胞的生長。由生命所特有的新陳代謝這一基本特點決定，生物反應(yīng)體系與一般化學(xué)反應(yīng)體系不同，是一個多組分、多相的非線性體系，其中既包括了各種細(xì)胞內(nèi)部的生化反應(yīng)、胞內(nèi)與胞外的物質(zhì)交換，也包含有胞外的物質(zhì)傳遞和生化反應(yīng)。而細(xì)胞生物學(xué)就是在基本的生物單位——細(xì)胞層面上觀察生物進程。雖然一方面日益加入分子角度的研究，另一方面向組織層面擴展，但是細(xì)胞生物學(xué)研究主要著眼于單獨特定細(xì)胞的本質(zhì)現(xiàn)象和細(xì)胞對環(huán)境因素的響應(yīng)。

細(xì)胞生物學(xué)為其他相關(guān)空間生物學(xué)研究提供支撐，包括發(fā)生生物學(xué)，肌肉、骨骼、礦物新陳代謝，心肺以及其他適應(yīng)性系統(tǒng)，免疫學(xué)，運動感覺協(xié)調(diào)等。每個領(lǐng)域的組織和機體層面的研究最終決定于獨立細(xì)胞的正常功能以及細(xì)胞融合所成的生理網(wǎng)絡(luò)。

以往的醫(yī)學(xué)研究已證實，空間環(huán)境會對人類心血管、骨骼和骨骼肌、免疫內(nèi)分泌等系統(tǒng)產(chǎn)生影響，導(dǎo)致心血管功能障礙、肌肉萎縮、骨質(zhì)減少、免疫功能低下、內(nèi)分泌紊亂等病理變化。地面模擬微重力及輻射生物學(xué)研究，也從細(xì)胞水平證實了上述因素對細(xì)胞生物特性的影響。

研究空間環(huán)境對哺乳動物細(xì)胞的影響（特別是細(xì)胞培養(yǎng)）開始于最早的空間飛行，并且目前仍在繼續(xù)[1-2]。例如，Dickson在1990年借助單獨的細(xì)胞（微生物、植物和哺乳動物）進行了飛行實驗。表2中列出了早期的微重力下細(xì)胞生物學(xué)實驗的一些現(xiàn)象[25]。這些研究取得了一定的進展，但是多基于細(xì)胞現(xiàn)象的研究，限于早期傳感技術(shù)的限制，還很少涉及過程及機理的研究。

表2 早期進行的微重力下細(xì)胞效應(yīng)實驗Table 2 Early cell experiments in microgravity

回顧過去，空間飛行對人類淋巴細(xì)胞、肺的胚細(xì)胞系、骨細(xì)胞以及其他細(xì)胞類型的細(xì)胞生理產(chǎn)生廣泛影響已經(jīng)得到證實[2]。這些影響包括繁殖的改變，基因表達(dá)的改變，信號傳導(dǎo)的改變，形態(tài)改變，活動力以及細(xì)胞間相互作用即能量代謝的改變。

近年，隨著空間細(xì)胞生物學(xué)的研究深入，人們認(rèn)識到，空間環(huán)境更重要的是在細(xì)胞水平及至細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)水平上的效應(yīng)。目前，對空間細(xì)胞生物學(xué)的研究已不僅僅是研究重力對哪些細(xì)胞有什么樣的效應(yīng)，而是具體研究細(xì)胞是如何感知重力，又如何將這種感知傳遞給細(xì)胞的各個層次，進而產(chǎn)生一系列的變化，并表現(xiàn)為各種生物效應(yīng)的。

目前認(rèn)為，細(xì)胞對重力的感受可分為4個階段：1）刺激階段——重力對細(xì)胞的刺激發(fā)生了變化；2）信息感知——重力刺激的變化導(dǎo)致膜極性的變化；3）膜極性的變化導(dǎo)致某些化學(xué)變化；4）化學(xué)變化導(dǎo)致各種生物效應(yīng)?，F(xiàn)在的研究重點在于2）、3）兩階段[25]。美國密歇根大學(xué)的Robert S Banduraki等人通過研究玉米種子細(xì)胞在重力刺激下的反應(yīng)，他們認(rèn)為細(xì)胞所在重力場的變化首先會導(dǎo)致細(xì)胞膜的極化，使得在導(dǎo)管組織和周圍組織之間的質(zhì)膜通道開啟或關(guān)閉，使得分子有選擇地流入莖的某一側(cè)，使該側(cè)更快地生長，從而導(dǎo)致植物生長特性的改變。賓夕法尼亞大學(xué)的Daniel T Cosgrove闡明了細(xì)胞膜極性的變化如何會引起化學(xué)變化，進而產(chǎn)生生物效應(yīng)的。

由于細(xì)胞骨架可以感受重力并對其作出反應(yīng)，因此空間微重力誘導(dǎo)的細(xì)胞學(xué)效應(yīng)直接影響細(xì)胞骨架系統(tǒng)。Lewis等的研究顯示，空間飛行條件下可以出現(xiàn)微絲、微管的解聚，Actin應(yīng)激纖維、微管和中間纖維的形態(tài)異常，有序性降低，微管變短，細(xì)胞核周圍的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)消失等[26]。微重力能夠通過改變細(xì)胞骨架分布，影響細(xì)胞正常形態(tài)的維持和信號傳導(dǎo)，導(dǎo)致細(xì)胞功能和增殖等細(xì)胞生物學(xué)特性的改變。并且，微重力通過直接或間接影響細(xì)胞骨架和信號傳導(dǎo)來影響細(xì)胞的基因表達(dá)。大量研究表明，包括空間輻射和微重力等在內(nèi)的空間特殊環(huán)境可以促使細(xì)胞性狀產(chǎn)生變異、染色體發(fā)生畸變和基因表達(dá)發(fā)生改變等。但對于空間環(huán)境引起細(xì)胞發(fā)生這些改變的具體機制還不十分清楚，有待于進一步深入探討[27]。

許多已描述的單一細(xì)胞（特別是在培養(yǎng)皿成長）對空間飛行環(huán)境的細(xì)胞響應(yīng)，可以歸結(jié)于微重力或其他飛行環(huán)境的間接作用。特別相關(guān)的是微重力下沉淀和熱對流的缺乏，因為這導(dǎo)致細(xì)胞周圍形成穩(wěn)定的邊界層，嚴(yán)重的還導(dǎo)致養(yǎng)分的攝取和氣體交換的減少，以及有毒產(chǎn)物難以排除。例如，太空飛行實驗中為植物擬南芥（Arabidopsis）提供足夠的營養(yǎng)成分和氣體交換的重要性已經(jīng)得到Musgrave和同事的嚴(yán)密論證。相比地面情況，葡萄糖的消耗減少也可以近似用缺乏對流流動時營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣難以傳送來解釋，這導(dǎo)致細(xì)胞成長速度放慢[2]。

然而，單細(xì)胞是否可以直接感受重力，又是如何感受的？因為相比于大得多的分子力，單一的正常尺寸細(xì)胞感受重力是很微小的。這時的問題變成力作用于單細(xì)胞可以被放大成為對生理起明顯作用的信號嗎？并且，哪些應(yīng)歸于重力對細(xì)胞的直接作用，哪些是細(xì)胞環(huán)境改變間接導(dǎo)致的結(jié)果？這些問題是空間細(xì)胞生物學(xué)必須回答的。

空間環(huán)境中的各個因素對細(xì)胞基因表達(dá)的影響并不是孤立的，而是相互聯(lián)系、相互影響的。目前微重力與空間輻射的相互關(guān)系有多種觀點，因此對于各因素的相互作用還需要進一步研究[28-29]。但是，限于以往的傳感技術(shù)限制，實驗缺乏過程數(shù)據(jù)，并且許多實驗的進行缺乏足夠的控制或難以重復(fù)進行。實驗儀器的限制經(jīng)常破壞實驗的嚴(yán)謹(jǐn)性。這使得我們對造成這些變化的原因的機理理解還是有限的。

2.2 我國空間細(xì)胞生物學(xué)的研究現(xiàn)狀

我國空間細(xì)胞生物學(xué)研究的起步較晚。從1998年中國航天員科研訓(xùn)練中心創(chuàng)建了航天分子生物學(xué)實驗室起步，到“神舟六號”飛船首次進行搭載心肌和成骨細(xì)胞實驗。航天生物學(xué)的研究也從整體水平跨越到細(xì)胞、分子水平。長期處于失重狀態(tài)下可引起骨質(zhì)脫礦、肌肉萎縮、心血管功能異常、呼吸系統(tǒng)異常、免疫系統(tǒng)異常以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)的改變等[25]。我國重點針對這些現(xiàn)象，展開空間細(xì)胞生物學(xué)的研究。

1）空間環(huán)境對骨細(xì)胞的影響

經(jīng)過空間飛行的航天員出現(xiàn)不同程度的骨鈣流失、骨強度降低等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象引起了眾多學(xué)者的關(guān)注。我國采用回轉(zhuǎn)儀模擬失重，研究了失重對成骨細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)、細(xì)胞骨架、成骨瘤細(xì)胞分裂與增殖、基因表達(dá)、細(xì)胞凋亡的影響，并深入探討了其分子學(xué)機理[30-35]。在地面模擬的基礎(chǔ)上，我國于1999年利用ESA的返回式衛(wèi)星在法國的IBIS上搭載了3對成骨細(xì)胞，進行了為期96 h的失重飛行觀察，以探討失重飛行對成骨細(xì)胞增殖、結(jié)構(gòu)和功能的影響及中藥SHJ的防護效果的研究[30]。我國通過“神舟六號”飛船首次搭載了骨細(xì)胞，研究了空間飛行對新生大鼠成骨細(xì)胞數(shù)量、成骨細(xì)胞BGP分泌、成骨細(xì)胞ALP活性的影響等[36]。

2）空間環(huán)境對肺細(xì)胞的影響

失重或微重力狀態(tài)下，重力缺失引起人體臟器生理功能的顯著變化。肺臟是最易受重力影響的器官之一，而且通過對航天員的研究發(fā)現(xiàn)肺臟受損是肯定的。在肺損傷過程中細(xì)胞因子都發(fā)生著各種變化，有的起損傷作用，有的卻是起保護作用。解放軍總醫(yī)院對空間環(huán)境對肺功能的影響研究最多，他們主要采用模擬失重的方法進行空間環(huán)境對肺細(xì)胞的實驗研究，但還未見空間搭載的報道。研究證實模擬失重對肺細(xì)胞的影響，造成肺臟的生物活性物質(zhì)的改變及細(xì)胞因子的變化[37-46]。

3）空間環(huán)境對心肌細(xì)胞的影響

空間飛行以及模擬失重時均可出現(xiàn)心血管功能的障礙[47-48]。我國失重生理學(xué)研究中，失重心血管系統(tǒng)的研究起步最早，研究范圍最廣、最深入。目前認(rèn)為，空間環(huán)境下心臟功能減弱主要與以下3個方面有關(guān)[49]：心肌細(xì)胞尤其是肌漿網(wǎng)的Ca2+轉(zhuǎn)運功能降低；心肌收縮蛋白結(jié)構(gòu)改變，其與Ca2+結(jié)合的能力可能改變；心肌內(nèi)的內(nèi)皮細(xì)胞調(diào)節(jié)功能減弱。

我國通過地面模擬，研究發(fā)現(xiàn)失重抑制心肌功能，導(dǎo)致細(xì)胞收縮力減弱、細(xì)胞骨架分布改變、基因表達(dá)和信號傳導(dǎo)改變，并研究了其可能的機理[50-53]。在地面模擬實驗研究的基礎(chǔ)上，我國在國際上首次開展了心肌細(xì)胞空間實驗研究和空間藥物實驗[36]，研究了空間飛行對細(xì)胞結(jié)構(gòu)的影響和細(xì)胞功能的影響，并首次證實微重力抑制體外培養(yǎng)的心肌細(xì)胞功能，影響細(xì)胞骨架的有序性。對成骨細(xì)胞分析發(fā)現(xiàn)，空間飛行降低了成骨細(xì)胞的功能。

4）空間環(huán)境對神經(jīng)細(xì)胞的影響

重力對神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育具有重要影響，由于重力的作用，胚胎中樞神經(jīng)元的軸突可以到達(dá)各自靶區(qū)，維持神經(jīng)系統(tǒng)正常發(fā)育和機能。微重力環(huán)境導(dǎo)致神經(jīng)元骨架蛋白的分布排列紊亂，影響神經(jīng)系統(tǒng)的細(xì)胞發(fā)育[54-56]。

5）空間環(huán)境對免疫細(xì)胞的影響

我國失重免疫功能研究主要進行了模擬失重對免疫系統(tǒng)的影響及機理探討。通過地面模擬和空間搭載，證明了失重可引起人和動物的非特異性免疫功能下降，細(xì)胞免疫功能和細(xì)胞因子的改變[57-62]，并且進一步研究了產(chǎn)生這些變化的機理[63-64]。另外，我國在航天因素引起免疫功能變化的機理和防護措施上也進行了一些研究[63]。

實驗證明，空間環(huán)境可以引起機體免疫系統(tǒng)和神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)的功能發(fā)生紊亂，其中所伴隨的有關(guān)生理、生化指標(biāo)的變化仍存在一些爭議；而且各系統(tǒng)的改變是否有內(nèi)在的因果關(guān)系，關(guān)系又是如何，這些都需要做進一步探討。空間環(huán)境能夠使機體免疫細(xì)胞因子分泌發(fā)生變化，而且目前關(guān)于這方面的研究僅此而已，至于航天飛行環(huán)境中機體的免疫細(xì)胞因子對神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)的影響尚不清楚[61,65]。

6）空間環(huán)境對腫瘤細(xì)胞的影響

在空間環(huán)境中，微重力和微磁場可增加生物體對誘變因素的敏感性，增加變異發(fā)生的概率；高能重粒子系統(tǒng)和射線輻射則有可能使生物體細(xì)胞DNA損傷，從而引發(fā)可遺傳的變異。這為我們利用空間環(huán)境誘變細(xì)胞，探索腫瘤免疫治療新途徑提供了條件。我國對搭載在“神舟四號”飛船及第18顆返回式衛(wèi)星上的小鼠黑色素瘤B16研究細(xì)胞的細(xì)胞核變化顯著，在此基礎(chǔ)上研究了空間環(huán)境的復(fù)合作用對黑色素瘤B16體內(nèi)成瘤性、蛋白水平、細(xì)胞間黏附能力、基因表達(dá)、細(xì)胞間通訊的影響[66-71]。

美國和俄羅斯（前蘇聯(lián)）經(jīng)過40多年的載人航天實踐，空間細(xì)胞生物學(xué)的研究條件很強，并積累了豐富的太空實驗經(jīng)驗和數(shù)據(jù)；而我國在空間細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域起步較晚，在技術(shù)和投入方面與先進國家有一定差距。因此，必須根據(jù)我國的實際情況，在認(rèn)真的調(diào)研和地面實驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合目前我國載人航天以中短期飛行為主的實際情況，將整體—細(xì)胞—分子水平的研究結(jié)合在一起，借助最新地面細(xì)胞傳感技術(shù)，開發(fā)先進的空間細(xì)胞硬件系統(tǒng)，展開進一步研究，以便更好地找出空間生命活動的規(guī)律性，更深入了解其生理機制，推進我國生命科學(xué)的發(fā)展。

2.3 空間細(xì)胞生物學(xué)研究的趨勢

現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展和科技的進步，特別是隨著后基因組時代的到來，某些已知細(xì)胞基因已經(jīng)成功實現(xiàn)克隆，并且它們的規(guī)則和基因產(chǎn)物也越來越被我們認(rèn)知。先進的測試儀器，包括電子和X光衍射、磁共振、質(zhì)譜分析以及基于計算機計算分析和分子建模的矚目成就，徹底地顛覆了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)生物學(xué)，這些成果把對蛋白質(zhì)如何記錄具體生理反應(yīng)的認(rèn)識提升到了一個新的高度。

以往大量的研究證明許多細(xì)胞品種的干細(xì)胞，包括骨骼、肌肉、器官等，可以在可控制分化的環(huán)境下培養(yǎng)生長。隨著微質(zhì)量培養(yǎng)、微球體培養(yǎng)和生物反應(yīng)器等細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的研究，使得離解細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)日益提高，同時，分離塊培養(yǎng)、切片培養(yǎng)、重新聚集培養(yǎng)為解離的細(xì)胞群和完整的組織間提供中間步驟。初始狀態(tài)位置、遷移、區(qū)別具體干細(xì)胞的特征分子的識別，使得我們可以分別在培養(yǎng)皿和在活體內(nèi)分析細(xì)胞譜系細(xì)節(jié)，包括源的微環(huán)境規(guī)則、遷移以及區(qū)分[72-74]。并且上文中提出的先進自動細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)、熒光成像技術(shù)和最新的智能成像技術(shù)相結(jié)合，必將提升未來的空間細(xì)胞裝置，通過開發(fā)出具備實時觀察的細(xì)胞智能培養(yǎng)系統(tǒng)，使得基于地面的細(xì)胞研究問題同時也將成為空間生物醫(yī)學(xué)研究的熱點[75-76]。

1）細(xì)胞的增殖和調(diào)控[2,77]

細(xì)胞正常的分裂、增殖、分化與衰老維持著機體自身的穩(wěn)定，細(xì)胞周期的異常會導(dǎo)致這一系列過程的紊亂。細(xì)胞的增殖是通過細(xì)胞周期來實現(xiàn)的，所以研究細(xì)胞增殖的基本規(guī)律及細(xì)胞周期的調(diào)控機制，不僅是控制機體生長發(fā)育的基礎(chǔ)，也是研究細(xì)胞癌變發(fā)生及控制的重要途徑?？臻g環(huán)境的特殊性為這些研究提供了機會，包括細(xì)胞基因是如何進行復(fù)制和保持的。不僅涉及細(xì)胞正常的生長發(fā)育（包括衰老），而且涉及到癌癥生物學(xué)。例如，特定腫瘤抑制途徑的識別，調(diào)節(jié)細(xì)胞存活和死亡遺傳學(xué)程序的相互作用，闡述解釋染色體端粒長度和它對基因表現(xiàn)的影響；還包括單獨細(xì)胞如何執(zhí)行遺傳學(xué)分化和發(fā)展的程序，發(fā)展成特化的組織和多細(xì)胞機體。研究將有助于在細(xì)胞水平上解釋在生長發(fā)育過程中，導(dǎo)致具體譜系途徑選擇的關(guān)鍵性基因和表觀遺傳事件。

2）細(xì)胞的衰老和死亡[78-79]

細(xì)胞死亡有兩種類型：細(xì)胞程序性死亡（細(xì)胞凋亡）和細(xì)胞壞死。研究表明細(xì)胞凋亡與個體生長、發(fā)育以及疾病發(fā)生和防治有著密切的關(guān)系，所以找出細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵調(diào)控基因及其作用機制將是研究細(xì)胞死亡的重點工作。當(dāng)前多集中于分子水平上的研究，如探索衰老相關(guān)基因、癌基因或抑癌基因等癌腫相關(guān)基因與細(xì)胞衰老的關(guān)系，及一些與疾病有關(guān)的物質(zhì)在衰老中的作用等。需要研究空間環(huán)境對細(xì)胞衰老和死亡的影響。

3）細(xì)胞骨架（包括核骨架與染色體骨架）

研究細(xì)胞如何產(chǎn)生和保持包括細(xì)胞骨架與大量特定的附著薄膜在內(nèi)的細(xì)胞器及薄膜區(qū)域復(fù)雜的內(nèi)部細(xì)胞結(jié)構(gòu)，并且調(diào)節(jié)它們的發(fā)育和結(jié)構(gòu)。細(xì)胞膜中心附著復(fù)合物的局部擾動被傳遞遍及整個細(xì)胞體，會導(dǎo)致深遠(yuǎn)的影響[80-81]。這通過連接細(xì)胞表面到細(xì)胞骨架和核基質(zhì)，融合各獨立部分組成為一個復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)實體。太空環(huán)境的長期微重力環(huán)境等對細(xì)胞骨架的形成和功能影響需要進行深化研究。

4）細(xì)胞外環(huán)境改變時有機體在細(xì)胞水平的響應(yīng)如何[82-85]

主要涉及細(xì)胞通訊和細(xì)胞信號傳導(dǎo)。高等生物所處的環(huán)境無時無刻在變化，細(xì)胞作為一個生命的基本單位，一個相對獨立的系統(tǒng)，如何識別周圍環(huán)境中存在的各種信號，并將其轉(zhuǎn)變成細(xì)胞內(nèi)各種分子功能上的變化，從而改變細(xì)胞內(nèi)的某些代謝過程，影響細(xì)胞的生長速度，甚至誘導(dǎo)細(xì)胞的死亡。研究的關(guān)鍵點包括信號接收或探測裝置以及機械性刺激感受器。研究細(xì)胞的機械性刺激感受作用裝置應(yīng)該包括細(xì)胞受體的識別，研究在細(xì)胞薄膜和細(xì)胞骨骼結(jié)構(gòu)內(nèi)的可能變化，分析反應(yīng)的傳遞路徑，包括實時的信號傳遞和識別以及可能的離子躍遷空間。細(xì)胞對空間飛行造成的環(huán)境應(yīng)力（例如缺氧、溫度、沖擊、振動等）的研究應(yīng)該包括細(xì)胞受體本質(zhì)的研究，信號傳導(dǎo)路徑的研究，基因表達(dá)改變的研究，以及鑒別、協(xié)調(diào)響應(yīng)應(yīng)力蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能分析研究。研究結(jié)果將成為疾病機制研究（如腫瘤、藥物中毒）、藥物的篩選及毒副作用研究的基礎(chǔ)。

3 對策與建議

本文總結(jié)了以往空間細(xì)胞生物學(xué)的研究成果和空間細(xì)胞裝置的發(fā)展，給出了未來空間生物學(xué)的研究趨勢。但是，無論是開展地面研究還是空間細(xì)胞研究，都必須有相應(yīng)的硬件設(shè)備，需要基于地面的先進細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)和先進細(xì)胞傳感技術(shù)，發(fā)展高度智能化的專用空間儀器設(shè)備以及先進的實驗方法。

由于空間環(huán)境的特殊性（振動、沖擊、溫度、壓力、真空、輻射等），很難嚴(yán)格地評價一些空間飛行中采用細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的生物研究。所以，為了減小這些因素的影響，細(xì)胞研究的相關(guān)實驗裝置（包括細(xì)胞培養(yǎng)及傳感設(shè)備）應(yīng)該在實驗前進行仔細(xì)評估，考慮其在空間環(huán)境中應(yīng)用的合理性，盡可能地進行地面環(huán)境測試；充分考慮測試硬件的可用性和執(zhí)行適當(dāng)控制的能力；一些精選的模型系統(tǒng)應(yīng)該便于實驗中進行對照，建立可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和充足的樣本容量，以及實驗的可重復(fù)性。同時，硬件設(shè)備的低功耗、微小型化、抗干擾性以及系統(tǒng)穩(wěn)定性也是必須優(yōu)先考慮的。

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[1] Space Science Board, National Research Council. A strategy for space biology and medical science for the 1980s and 1990s[M]. Washington, D C: National Academy Press, 1987

[2] Committee on Space Biology and Medicine, National Research Council. A strategy for research in space biology and medicine into the next century[M]. Washington, D C: National Academy Press, 1998

[3] 吳國興. 航天醫(yī)學(xué)的發(fā)展[J]. 航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程, 1994, 7(2): 146-150

[4] 蔣遠(yuǎn)大, 李維寧, 王魯峰, 等. 幾種新型回轉(zhuǎn)器[J]. 航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程, 2008, 21(4): 368-371

[5] Buravkova L B, Grigorieva О V, Rykova M P. The effect of microgravity on the in Vitro NK cell function during six International Space Station missions[J]. Microgravity Science Technology, 2007, XIX-5/6: 145-147

[6] Slenzka K. Neuroplasticity changes during space flight[J]. Advances in Space Research, 2003, 31(6) :1595-1604

[7] Yang Cheng, Li Yuehui, Zhang Zhijie, et al. Effects of space flight exposure on cell growth, tumorigenicity and gene expression in cancer cells[J]. Advances in Space Research, 2008, 42: 1898-1905

[8] Blakely E A, Chang P Y. A review of ground-based heavy-ion radiobiology relevant to space radiation risk assessment. Part II: cardiovascular and immunological effects[J]. Advances in Space Research, 2007, 40: 461-469

[9] Durante M, Manti L. Human response to high- background radiation environments on Earth and in space[J], Advances in Space Research, 2008, 42: 999-1007

[10] 湯章城. 空間生物技術(shù)研究與應(yīng)用動態(tài)[J]. 生命科學(xué), 2002, 12(6): 375-378

[11] Salmonella spills its secrets on the space shuttle[EB/OL]. [2009-05-06]. http://science.nasa.gov/headlines/y2009/ 06may_ salmonella.htm

[12] Wilson J W, Ott C M, H?ner zu Bentrup K, et al. Space flight alters bacterial gene expression and virulence and reveals a role for global regulator Hfq[J]. PNAS, 2007, 104(41): 16299-16304

[13] 吳漢基, 蔣遠(yuǎn)大, 張志遠(yuǎn), 等. 空間細(xì)胞與組織培養(yǎng)裝置的發(fā)展[J]. 中國航天, 2005(2): 16-19

[14] Kern V D, Bhattacharya S, Bowman R N , et al. Life sciences fFlight hardware development for the International Space Station[J]. Advances in Space Research, 200l, 27(5): 1023-1030

[15] Commercial Generic Bioprocessing Apparatus (CGBA)[EB/OL]. [2009-02-02]. http://www.nasa.gov/ centers/marshall/news/background/facts/cgba.html

[16] Nusrat A, Delp C, Madara J L. Intestinal epithelial restitution characterization of a cell culture model and mapping of cytoskeletal elements in migrating cells[J]. Epithelial Cell Motility in Restitution, 1992, 89(5): 1501-1511

[17] Gmünder F K, Suter R N, Kiess M, et al. Mammalian cell cultivation in space[J]. Advances in Space Research, 1989, 9(11): 119-127

[18] Nachman1 R L, Jaffe E A. . Endothelial cell culture: beginnings of modern vascular biology[J]. The Journal of Clinical Investigation, 2004, 114(8): 1037-1040

[19] Leland D S, Ginocchio C C. Role of cell culture for virus detection in the age of technology[J]. Clinical Microbiology Reviews, 2007, 20(1): 49-78

[20] Hall K K, Lyman J A. Updated review of blood culture contamination[J]. Clinical Microbiology Reviews, 2006, 19(4): 788-802

[21] Wu Minhsien , Huang Songbin , Cui Zhanfeng, et al. Development of perfusion-based micro 3-D cell culture platform and its application for high throughput drug testing[J]. Sensors and Actuators B, 2008, 129: 231-240

[22] BioLevitatorTM3D cell culturing developed for the benchtop[EB/OL]. [2010-06-10]. http://www.hamiltoncompany. com/products/biolevitator/c/819/

[23] GEMTM3D cell culture simplified[EB/OL]. [2010-06-10]. http://www.globalcellsolutions.com/index. php?p=gem

[24] 年度生命科學(xué)十大創(chuàng)新揭曉,多合一顯微鏡漸成趨勢[EB/OL]. [2010-02-05]. http://news.xinhuanet.com/tech/ 2010-02/05/content_12937840.htm

[25] 汪恭質(zhì), 張曉鈾. 空間細(xì)胞生物學(xué)研究的動態(tài)和意義[J]. 航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程, 1996, 9(3): 228-231

[26] Lewis M L, Cubano L A. The cytoskeleton in spaceflown cells: an overview[J]. Gravit Space Biol Bull, 2003, 17(1): 3

[27] 蔡哲, 張嵐, 舒峻, 等. 空間環(huán)境因素對細(xì)胞生物學(xué)特性的影響[J]. 中國康復(fù)理論與實踐, 2005, 11(1): 42-44

[28] Boonstra J. Growth factor-induced signal transduction in sdherent mammalian cells is sensitive to gravity[J]. FASEB J, 1999, 13(Suppl): 35-42

[29] Kobayashi Y, Nagaoka S. Recovery of deinococcus radiodurans from radiation damage was enhanced under microgravity[J]. Biology Science Space, 1996(10): 97-101

[30] 沈羨云, 王林杰. 我國失重生理學(xué)研究進展[J]. 航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程, 2008, 21(3): 182-187

[31] 丁柏, 汪恭質(zhì), 張曉鈾, 等. 模擬失重和超重刺激對體外培養(yǎng)成骨瘤細(xì)胞分裂、增殖影響的研究[J]. 航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程, 1997, 10(2): 104-107

[32] 張曉鈾, 汪恭質(zhì), 丁柏, 等. 模擬失重對成骨樣細(xì)胞細(xì)胞周期變化的影響[J]. 中華航空航天醫(yī)學(xué)雜志, 2000, 11(1): 43-45

[33] 王冰, 張舒, 吳興裕. 模擬失重條件下骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2對大鼠骨肉瘤成骨樣細(xì)胞基因表達(dá)的影響[J].航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程, 2004, 17(3): 176-179

[34] 孟芮, 續(xù)惠云, 王哲, 等. 模擬失重骨細(xì)胞條件培養(yǎng)基對成骨細(xì)胞活性的影響[J]. 航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程, 2009, 22(4): 247-251

[35] 續(xù)惠云, 安龍, 王哲, 等. 模擬失重對人成骨樣細(xì)胞凋亡的影響[J]. 細(xì)胞生物學(xué)雜志, 2008, 30: 651-654

[36] 丁柏, 李瑩輝, 譚映軍, 等. 空間飛行對心肌細(xì)胞和成骨細(xì)胞結(jié)構(gòu)功能的影響[C]//中國科協(xié)年會, 2006: 84-89

[37] 李天志, 劉長庭, 李向紅, 等. 模擬失重時對大鼠肺組織 NF-κB表達(dá)的影響[J]. 解放軍醫(yī)學(xué)雜志, 2006, 31(10): 997-998

[38] 李天志, 劉長庭, 李向紅, 等. 模擬失重時對大鼠血清及肺組織細(xì)胞間黏附分子-1的影響[J]. 軍醫(yī)進修學(xué)院學(xué)報, 2006, 27(6): 401-403

[39] 孫磊, 向求魯, 汪德生, 等. 微重力與模擬微重力條件下肺循環(huán)變化[J]. 航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程, 2003, 13(4): 305-309

[40] 冉王鑫, 歐陽能太, 陳順存, 等. 原癌基因 SIS,C-fos在缺氧大鼠肺內(nèi)的表達(dá)的研究[J]. 中國組織化學(xué)與細(xì)胞化學(xué)雜志, 1996, 5(4): 473

[41] 李天志, 劉長庭, 李向紅, 等. 模擬失重對大鼠血清及肺組織細(xì)胞因子的影響研究[J]. 重慶醫(yī)學(xué), 2007, 36(12): 1152-1154

[42] 郝從軍, 劉長庭, 王俊鋒. 模擬失重對大鼠肺動脈eNOS表達(dá)的影響[J]. 解放軍醫(yī)學(xué)雜志, 2006, 31(7): 704-705

[43] 王林林, 魏文寧, 陳智超. 一氧化氮對血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡的影響[J]. 中國血栓與止血學(xué)雜志, 2002, 8(4): 162-164

[44] 章燁, 袁明, 李婷, 等. 模擬失重對肺微血管內(nèi)皮細(xì)胞F-actin的影響[J]. 軍醫(yī)進修學(xué)院學(xué)報, 2009, 30(1): 91-92

[45] 章燁, 袁明, 李婷, 等. 模擬失重對肺微血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡的影響[J]. 軍醫(yī)進修學(xué)院學(xué)報, 2009, 30(1): 93-94

[46] 王俊鋒, 劉長庭, 劉巖, 等. 模擬失重對大鼠肺微血管通透性的影響[J]. 軍醫(yī)進修學(xué)院學(xué)報, 2003, 24(1): 13-15

[47] 岳茗, 張小鈾, 汪恭質(zhì), 等. 模擬失重對培養(yǎng)心肌細(xì)胞形態(tài)和結(jié)構(gòu)的影響[J]. 空間科學(xué)學(xué)報, 1998, 18(1): 75-80

[48] 張曉鈾, 汪恭質(zhì), 丁柏, 等. 模擬失重和輻射對體外培養(yǎng)心肌細(xì)胞代謝的影響[J]. 航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程, 1998, 11(4) :258-261

[49] 耿傳營, 向青, 房青, 等. 空間環(huán)境對細(xì)胞與動物的影響[J]. 中國康復(fù)理論與實踐, 2004, 10(11): 657-659

[50] 李瑩輝, 丁柏, 汪恭質(zhì), 等. 藥物對模擬失重條件下心肌細(xì)胞功能的保護作用[J]. 中華航空航天醫(yī)學(xué)雜志, 1999, 10(2): 73-76

[51] 熊江輝, 李瑩輝, 聶捷琳, 等. 模擬微重力和槲皮素對心肌細(xì)胞微絲和微管分布的影響[J]. 動物學(xué)報, 2003, 49(1): 98-103

[52] 鄭琪, 劉朝霞, 黃偉芬, 等. 模擬失重對大鼠心肌組織細(xì)胞因子基因表達(dá)譜的影響[J]. 航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程, 2008, 21(1): 11-15

[53] 楊芬, 李瑩輝, 馬永潔, 等. 回轉(zhuǎn)模擬失重對心肌成纖維細(xì)胞生長因子及 ERK信號傳導(dǎo)的影響[J]. 航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程, 2003, 16(增刊): 532-537

[54] 馮林音. 空間飛行對培養(yǎng)的神經(jīng)細(xì)胞的影響[J]. 空間科學(xué)學(xué)報, 1997, 17(增刊): 62-66

[55] 王菁華, 孫博, 王廣友, 等. 模擬微重力條件下體外培養(yǎng)神經(jīng)細(xì)胞模型的初步建立[J]. 中華航空航天醫(yī)學(xué)雜志, 2006, 27(3): 169-171

[56] 戢玉環(huán), 李呼倫, 王丹丹, 等. 模擬微重力對神經(jīng)細(xì)胞形態(tài)及其生長的影響[J]. 航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程, 2007, 20(5): 327-331

[57] 汪濤, 溫秀蘭, 楊光華, 等. -6°臥床模擬失重對T淋巴細(xì)胞的影響及內(nèi)分泌調(diào)節(jié)機制的研究[J]. 空間科學(xué)學(xué)報, 1998, 18(3): 261

[58] 汪濤, 楊光華. 空間飛行因素對免疫系統(tǒng)的影響和機制[J]. 航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程, 1996, 9(1): 70-74

[59] 溫秀蘭, 楊光華, 汪濤, 等. 模擬失重對小鼠 T細(xì)胞亞群及IL-2、IL-6活性的影響[J]. 航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程, 2001, 14(1): 60-62

[60] 張虹, 胡平, 黃賓. 尾部懸吊對大鼠淋巴細(xì)胞 AP-1基因表達(dá)的影響[J]. 中華航空航天醫(yī)學(xué)雜志, 2001, 12(1): 43-45

[61] 楊光華, 溫秀蘭, 王寶珍, 等. 模擬失重(HDT-30o)和噪聲復(fù)合因素對大鼠神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫功能的影響[J].空間科學(xué)學(xué)報, 1994, 14(3): 2l0-213

[62] 司少艷. 航天因素對T淋巴細(xì)胞功能的影響及其機制探討[J]. 航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程, 1997, 10(2): 153-156

[63] 汪濤, 楊光華, 溫秀蘭. 模擬失重對大鼠免疫功能和垂體β爭內(nèi)啡肽的影響[J]. 中華航空醫(yī)學(xué)雜志, 1995, 6(3): 138-142

[64] 司少艷, 汪濤, 楊光華. 從IL-2和Bcl-2基因轉(zhuǎn)錄水平探討模擬失重鼠T淋巴細(xì)胞功能改變的機制[J]. 航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程, 1998, 11(4): 254-257

[65] 章燁, 王常勇. 空間飛行對免疫功能影響的研究進展[J].中華航空航天醫(yī)學(xué)雜志, 2007, 18(2): 134-138

[66] 唐勁天, 房青, 向青, 等. 太空環(huán)境誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞變異的初步結(jié)果[J]. 中日友好醫(yī)院學(xué)報, 2003, 17(4): 229-231

[67] 唐勁天, 向青, 徐梅, 等. 空間誘變腫瘤細(xì)胞的初步實驗[J]. 中國康復(fù)理論與實踐, 2004, 10(11): 641-643

[68] 郭宇鵬, 唐勁天, 徐梅, 等. 太空環(huán)境對黑色素瘤B16細(xì)胞成瘤性的影響[J]. 中華防射與防護雜志, 2005, 25(4): 301-304

[69] 向青, 肖誠, 徐梅, 等. 空間環(huán)境對黑色素瘤細(xì)胞基因表達(dá)譜的影響[J]. 中華航空航天雜志, 2006, 17(3): 165-168

[70] 柴大敏, 向青, 徐梅, 等. 空間環(huán)境對惡性黑色素瘤B16細(xì)胞間通訊功能的影響[J]. 科技導(dǎo)報, 2007, 25(2): 41-44

[71] 耿傳營, 向青, 徐梅, 等. 空間環(huán)境對黑色素瘤 B16細(xì)胞致瘤基因和蛋白質(zhì)表達(dá)的影響[J]. 科技導(dǎo)報, 2007, 25(3): 34-38

[72] Gmünder F K, Suter R N, Kiess M, et al. Mammalian cell cultivation in space[J]. Advances in Space Research, 1989, 9(11): 119-127

[73] Nachman1 R L, Jaffe E A. Endothelial cell culture: beginnings of modern vascular biology[J]. The Journal of Clinical Investigation, 2004, 114(8): 1037-1040

[74] Leland D S, Ginocchio C C. Role of cell culture for virus detection in the age of technology[J]. Clinical Microbiology Reviews, 2007, 20(1): 49-78

[75] Richard Wingate, Marius Kwint. Imagining the brain cell: the neuron in visual culture[J]. Nature Reviews: Neuroscience, 2006, 7(9): 745-752

[76] Stephens D J, Allan V J. Light microscopy techniques for live cell imaging[J]. Science, 2003, 300(5616): 82-87

[77] Moos P J, Fattaey H K Johnson T C. Cell proliferation inhibition in reduced gravity[J]. Experimental Cell Research, 1994, 213(2): 458-462

[78] Joanna Owens. Cell death by design[J]. Nature Reviews: Drug Discovery, 2005(4): 539

[79] Bourg E L. A review of the effects of microgravity and of hypergravity on aging and longevity[J]. Experimental Gerontology, 1999, 34: 319-336

[80] Jongkind J F, Visser P, Verkerk A. Cell fusion in space plasma membrane fusion in human fibroblasts during short term microgravity[J]. Advances in Space Research, 1996, 17(6/7): 21-25

[81] Gaubin Y, Prkvost M C, Criven C, et al. Enzyme activities and membrane lipids in artemiacysts after a long duration space flight[J]. Advances in Space Research, 1996, 18(12): 221-227

[82] Kholodenkol B N, Kolch W. Giving space to cell signaling[J]. Cell, 2008, 133(5): 566-567

[83] Belting M, Dorrell M, Sandgren S, et al. Regulation of angiogenesis by tissue factor cytoplasmic domain signaling[J]. Nature Medicine, 2004, 10(5): 502-509

[84] Kordyum E L. Calcium signaling in plant cells in altered gravity[J]. Advances in Space Research, 2003, 32(8): 1621-1630

[85] Schwarzenberg M, Pippia P, Melon M A, et al. Signal transduction in T lymphocytes—a comparison of the data from space, the free fall machine and the random positioning machine[J]. Advances in Space Research, 1999, 24(6): 793-800