一、研究背景

太空微重力對(duì)骨骼肌和骨的影響已被廣泛研究，但對(duì)軟骨（尤其是不同力學(xué)負(fù)荷的軟骨）的影響尚不清楚。關(guān)節(jié)軟骨（AC）是承重組織，對(duì)力學(xué)變化敏感；胸骨纖維軟骨（SC）主要受呼吸運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的周期性張力，力學(xué)負(fù)荷較小。

二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1 樣本：小鼠在BION-M1航天器上經(jīng)歷30天微重力后，對(duì)比其AC（膝關(guān)節(jié)）和SC的組織學(xué)、基因表達(dá)變化。

2.2 對(duì)照組：地面對(duì)照組（GC）、飛行模擬對(duì)照組（SFV）等。

2.3 分析方法：蛋白聚糖染色、膠原II檢測(cè)、骨贅觀察、基因芯片分析（>2倍表達(dá)差異）。

三、主要發(fā)現(xiàn)  

四、 機(jī)制解釋- 力學(xué)負(fù)荷差異：  

AC在地面承受高負(fù)荷（體重），微重力下卸載，觸發(fā)退行性響應(yīng)。

SC在微重力下仍受呼吸運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的周期性負(fù)荷，力學(xué)環(huán)境變化小，故未退化。

五、研究創(chuàng)新點(diǎn)

5.1. 對(duì)比不同功能軟骨的響應(yīng)：  

揭示承重（AC）與非承重軟骨（SC）在微重力下的差異反應(yīng)，挑戰(zhàn)“所有軟骨均易受微重力損傷”的假設(shè)。

5.2. 提出力學(xué)負(fù)荷的核心作用：  

明確組織響應(yīng)取決于正常負(fù)荷與微重力卸載間的差異程度，為靶向防護(hù)提供理論依據(jù)。

5.3. 基因?qū)用娴臋C(jī)制解析：  

發(fā)現(xiàn)AC中保護(hù)性基因（如Prg4）下調(diào)、SC中降解酶（MMPs）抑制，闡明分子水平的差異化適應(yīng)策略。

六、解決的問(wèn)題

1）明確微重力對(duì)軟骨的異質(zhì)性影響： 解答為何AC退化而SC不受影響，強(qiáng)調(diào)組織特異性力學(xué)環(huán)境的關(guān)鍵作用。

2）為宇航員健康防護(hù)提供依據(jù)： 指出AC退化可能威脅長(zhǎng)期太空任務(wù)中的關(guān)節(jié)功能，提示需開(kāi)發(fā)力學(xué)加載對(duì)抗措施（如人工重力）。

3）連接臨床骨關(guān)節(jié)炎機(jī)制：  AC在微重力下的變化（蛋白聚糖丟失、Prg4下調(diào)）與骨關(guān)節(jié)炎早期相似，為地球疾病研究提供新模型。

七、本文研究的局限性

1. 樣本量與恢復(fù)時(shí)間：  僅6只太空小鼠，統(tǒng)計(jì)效力有限；組織在返回地面后12–13小時(shí)采集，無(wú)法觀察長(zhǎng)期恢復(fù)或持續(xù)損傷。

2. 動(dòng)物模型限制： 小鼠軟骨代謝快于人類(lèi)，且直立負(fù)重模式不同，結(jié)論外推到人類(lèi)需謹(jǐn)慎。

3. 未直接驗(yàn)證力學(xué)機(jī)制：未通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)（如體外機(jī)械拉伸SC）直接證明呼吸負(fù)荷的保護(hù)作用。

4. 分子機(jī)制深度不足： 基因表達(dá)變化未通過(guò)蛋白水平驗(yàn)證（如MMP酶活性檢測(cè)）；關(guān)鍵分子（如Cytl1）的功能未深入探索。

5. 微重力暴露時(shí)長(zhǎng)： 30天無(wú)法反映更長(zhǎng)期任務(wù)（如火星任務(wù)）的影響，可能低估累積損傷風(fēng)險(xiǎn)。

北 京 基 爾 比 生物科技公司主營(yíng)產(chǎn)品：

Kilby 全自動(dòng)3D細(xì)胞培養(yǎng)儀，

Kilby Gravity 微超重力三維細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)，

動(dòng)植物/微生物的地面重力環(huán)境模擬裝置【可以定制】，

Kilby Bio類(lèi)器官芯片搖擺灌注儀，

Kirkstall Quasi Vivo 類(lèi)器官3D串聯(lián)仿生共培養(yǎng)系統(tǒng)