空间环境对细胞与动物的影响
·
专题
·
空间环境对细胞与动物的影
响
耿传营
向青
房青
综述
唐劲天
审校
[
关键词
]
空间环境
;
空间辐射
;
微重力
;
动物
;
细胞
;
综述
中图分类号
:
R
8
5
文献标识码
:
A
文章编号
:
100
6
2
977
1
(
200
4
)
1
1
2
065
7
2
0
3
[
本文著录格式
]
耿传营
,
向青
,
房青
,
等
.
空间环境对细胞与动物的影响
J
.
中国康复理论与实践
,
200
4
,
1
0
(
1
1
)
:
65
7
—
65
9
.
空
间环境不同于地球表面
的任何环
境
,
尽可能地了解这
个
环
境
,
不仅有利
于我们探索空间世
界
,
而且还可以通过研究
这
个
特殊环境下动物体的各
种
变
化
,
探索我们自
身
。
下面就目
前
空间环境对细胞与动物体的影响略加阐述
。
1
空间环境
距离地球表面
10
0
k
m
以外的
环境称为空间环
境
,
此环
境
中对动物体最主要的影响因
素是空间辐
射
、
极端温
度
、
高真
空
、
微磁场和航天器中所特有的微重力环境
。
空
间辐射是影响动
物体最
主要的因素之
一
,
主要包括电
离
辐
射和非电离
辐
射
,
其
中电离辐射
起最主要作
用
,
主要是高
能
粒
子和高能电磁射线
,
而非电
离辐射
对航天器中动物体几乎
没
有影响
。
空
间为高寒环境
,
平均温度为
-
27
0
1
3
℃
,
当搭
载动物的
航
天器受太阳光直接照射时
,
可
产生极高温
度
,
背向太阳光
时
,
可
接近绝对零度
。
众所
周
知
,
距
离
地
球
表
面
越
远
,
空
气
越
稀
薄
,
地
球
磁
场
越
弱
。
当航天器距地球表面
100
0
k
m
以上
时
,
其
就处于一个空
气
极其稀薄
,
磁场比较微弱的环境之中
。
搭
载动物的航天器围绕地
球旋转
时
,
理论上其内
部为零
重
力
,
但由于受到残余大气阻力
、
航天器自旋等因素影
响
,
其内
部
表现为微重力环境
。
2
空间环境对细胞的影响
2
.
1
细胞性状产生变异
空间环境中
,
动物
细胞结构形态可
能
产生变异
。
经过空间培养后
,
鸡
胚前庭感受器球囊斑支持细
胞
胞核切面面积和周长均显著
大于地面对
照
组
1
;
肿瘤细胞胞
核
由
椭圆形趋
于圆
形
,
染
色质聚
集
,
核仁变得不明
显
2
。
空间
微
重力条件下
,
细
胞增值速度减慢
3
,
经
刺激后进入细胞周期
的
速
度减
慢
4
,
G
1
期
细
胞
明
显
增
多
,
S
期
及
G
2
期
细
胞
减
少
2
。
也
有文献报道
,
骨细胞
不但
在
G
1
期的生长受到抑
制
,
G
2
/
M
期
的
生长也同
样受到抑
制
5
。
培养于空
间环境中的细胞保
持
悬
浮
,
贴壁延
迟
3
,
黏附力显著减弱
,
但经
过
2
-
3
次传代
后
,
黏
附
力
恢复至飞行前水
平
2
。
脱离
了地球
表面重力的影
响
,
细
胞
骨
架
容易受到受损
,
微丝和中间
丝
解
体
,
肌动蛋白降
解
,
微管蛋
白
不
再成放射性排
列
,
聚合受到抑
制
5
2
6
,
导致细胞形态结构变
异
。
可见
,
空间环境会影响细胞性状
,
使其结
构
、
周期和黏附力产
生
变异
,
进而可能影响其功能
。
2
.
2
细胞染色体畸变
空间
环境中的射线
击中动物细
胞
DN
A
链
,
使其受到
损
伤
,
引
发
细
胞
修
复
系
统
进
行
修
复
,
当
损
伤
较
严
重
,
修复系统未能及时修复时
,
就会导致细胞基因组变
异
,
产
生
染
色体畸
变
。
空
间
辐
射
环
境
中
,
淋
巴
细
胞
染
色
体
失
常
明
显
增
多
,
简单易位
增加
7
,
出现
双着丝粒染色体和着丝粒
环
8
。
而
且
,
细胞暴露于空间辐射中的时间越长
,
DN
A
损伤越严
重
9
,
染
色体畸变越明显
。
2
.
3
细胞基因表达改变
空间环境影响动
物细胞基因转
录
,
而
且
依动物细
胞种类及基因不同而
不
同
。
培养于空间环境中
的
小
鼠肌肉细
胞
1
2
个
基
因
的
表
达
上
调
2
倍
,
3
8
个
基
因
表
达
下
调
1
0
达
1
1
;
细胞骨
架
蛋
白
基
因
表
达
不
正
常
,
线
粒
体
基
因
不
平
衡
表
。
微重力条
件
下
,
成骨细胞早期生长基
因
m
R
N
A
的表
达
明显减
弱
4
,
而甲状腺细胞促
甲状腺分泌激
素
(
T
S
H
)
受体基
因
表达上
调
1
2
。
细胞
m
R
N
A
水平
上
的
变
化
必
然
导
致
蛋
白
质
表
达
量
改
变
。
空
间微重力条件下
,
滤泡状甲状腺癌细
胞
M
L
2
1
甲状腺素游
离
T
3
(
f
T
3
)
和
f
T
4
表达量降
低
,
细胞骨架中间
丝
、
细胞黏附分子
和
细
胞外基质蛋白表达量提高
,
与肿瘤有关
的
F
a
s
蛋
白
、
p
5
3
蛋
白
和
b
a
x
蛋白表达量提高
,
bc
l
2
2
表达量降
低
1
2
;
人股外侧肌一
氧
化
氮合
酶
2
1
(
N
O
S
2
1
)
合成明显降
低
1
3
。
蛋白质是细胞
功
能
的
主
要执行者
,
其表达量的改变
必然导
致细胞结构和功能上的
变
异
。
3
空间环境对动物体各系统的影响
空
间环境下
,
细
胞的性状会发生各种变
化
,
这直接影响
其
结
构和功能
,
进而影响生物
体
的整体结构和功
能
。
动物及人
体
的
循环系统
、
血
液系
统
、
肌肉骨骼系
统
、
免疫系
统
、
神经内分
泌
系
统等都会
受
到
不
同
程
度
的
影
响
,
发
生
功
能
性
或
器
质
性
的
变
化
。
3
.
1
心血管系统
空间条件下
,
血容量
、
心
脏
、
血管及其神经
调
节
系统将发生
一些适应性变
化
,
返
地
后
,
这些变化会影响宇
航
员
脑部血液供应
,
使其运动
和
直立耐受能力减
弱
。
微重力条
件
下
,
体液头向转移
,
使胸腔及头
部血容量增
加
,
机体发生适应
性
变
化
,
导致尿量
增
加
,
血
容量减
少
;
同
时
,
由于其外周循环总
蛋
白
下降
,
细胞外液进入细
胞
内
,
导致血容量下
降
。
但
是
,
空间
条
件
复杂
,
有时宇
航员为了工作限制
饮
水
,
摄水减少也可能是
血
容量减少的原因
。
空间
环境
中
,
宇航员心率加
快
,
心脏每博
输
出
量降低
,
血压下
降而总的外周阻力及心输
出量变化
不
大
1
4
,
心室
Q
T
c
间期亦无明显变化
,
节律正
常
1
5
。
短期空间飞行
后
,
心脏功能保持正常
,
射血分数
和心输出量不
变
,
但
是
,
经历长
期
基金项
目
:
国家科技
部
“
97
3
”
前
期
200
3
(
C
A
0420
0
)
;
国家自然科
学
基
金
(
N
o
.
3037132
4
)
。
作
者单
位
:
10002
9
北京
市
,
中日友好医院临床医学研究所
生
化
2
分
子生物研究
室
。
作者简
介
:
耿传
营
(
198
0
2
)
,
男
,
山东菏
泽市
人
,
硕士研
究
生
,
主要研究方
向
:
中
西医结合
肿瘤
治疗新方法的开
发
。
3
通讯作
者
:
*
*
天
。
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