目的 随着我国载人航天工程进入中长期飞行阶段,航天员长期在太空驻留期间面临的失重环境已成为影响其认知功能的重要挑战。 本研究旨在通过建立地面模拟航天失重模型,系统探讨失重环境对小鼠学习记忆能力的影响及其潜在的分子机制。
方法 采用雄性ICR小鼠,通过30°尾部悬吊法建立模拟航天失重模型,持续干预4周;通过Y迷宫、新物体识别、Morris水迷宫、跳台和主动穿梭实验等一系列行为学测试评估小鼠的学习记忆能力变化;通过ELISA法检测小鼠血清中 H2 O2、 MDA 的含量,并采用Western blot技术检测海马组织中氧化应激( Nrf2/ HO-1通路)、炎症( IL-33、 COX-2)、凋亡( Caspase-3、 Caspase-8、 Bcl2/ Bax)及线粒体功能( mtTFA、 P-mTOR/mTOR、 SirT1、 SirT3)相关蛋白的表达水平。
结果 与对照组相比,模拟失重4 周后,小鼠的新物体识别实验中的辨别指数显著降低( P< 0 . 05) ,水迷宫实验中的寻台潜伏期显著延长( P< 0. 01) ,跳台实验中的安全区时间极显著减少( P<0 . 001) ,穿梭实验中的主动穿梭次数显著减少( P< 0 . 01 ,P < 0. 001 ,P <0 . 05) ;模拟失重小鼠脑组织中H2 O2、 MDA含量均明显上升( P< 0 . 05)。 模拟失重小鼠海马组织氧化应激相关通路中Nrf2、 HO-1蛋白相对表达量显著下调( P< 0 . 001 ,P < 0 . 05) ;炎症相关蛋白 IL-33、 COX-2相对表达量显著增加( P< 0 . 05 ,P < 0 . 01) ;促凋亡相关蛋白 Bax、 Caspase-3、 Caspase-8相对表达量显著增加( P< 0. 01) ,抗凋亡蛋白Bcl2相对表达量显著降低( P<0 . 01) ;线粒体功能相关蛋白mtTFA、 P-mTOR/mTOR、 SirT1、 SirT3相对表达量显著降低( P<0 . 001 ,P <0 . 05 ,P < 0 . 001 ,P < 0 . 01)。
结论 模拟航天失重环境可导致小鼠学习记忆能力显著下降,其机制可能与海马组织氧化应激增强、炎症反应激活、细胞凋亡增加以及线粒体功能紊乱等多重病理生理过程有关。 本研究为深入理解航天失重环境下认知功能障碍的发病机制提供了实验依据,也为开发针对性的防护措施奠定了理论基础。
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