本文關鍵詞： 模擬微重力效應 骨發(fā)育 細胞應激 斑馬魚胚胎　出處：《哈爾濱工業(yè)大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：微重力環(huán)境即指在重力或外力作用下引起系統(tǒng)的加速度在10-5~10-4ɡ的環(huán)境。目前微重力環(huán)境是宇航員在空間飛行和作業(yè)中所受到的不可避免的環(huán)境刺激。而微重力環(huán)境能夠引起諸如骨丟失,心臟萎縮,肌肉退化和心腦血管等疾病,嚴重威脅宇航員的健康。其中微重力環(huán)境引起的骨丟失尤為嚴重,丟失量大,丟失速度快且難以地面恢復,因此研究微重力導致骨丟失的機制十分重要。為了闡明微重力效應對斑馬魚早期胚胎骨質發(fā)育的影響,本課題以模式生物斑馬魚為實驗材料,微重力效應為研究對象,通過回轉技術模擬微重力效應。從形態(tài)上觀察模擬微重力效應對斑馬魚胚胎發(fā)育的影響;利用半定量PCR、Real-Time PCR和全胚原位雜交技術從基因水平上解析模擬微重力效應影響斑馬魚骨質發(fā)育的機制。形態(tài)學觀察與統(tǒng)計分析結果表明,模擬微重力效應可引起斑馬魚早期胚胎死亡率升高、孵化率降低、48 hpf(hour post-fertilization,hpf)心率升高、24 hpf自主運動頻率升高,并且還可導致斑馬魚早期胚胎96 hpf發(fā)生畸形,畸形類型包括心包水腫,脊柱彎曲和骨折等。茜素紅染色結果發(fā)現模擬微重力效應可使斑馬魚早期胚胎顱面骨骼:匙骨,副蝶骨,內翼軟骨和腮蓋骨體積減小,骨量減少,位置改變,說明微重力效應可影響斑馬魚早期胚胎的骨發(fā)育和成熟。基因檢測結果發(fā)現模擬微重力效應可明顯抑制斑馬魚早期胚胎骨發(fā)育相關基因runx2b和bmp2b的表達,同時氧化應激基因gstp1表達上調。模擬微重力效應還可使活性氧(ROS)和丙二醛(MDA)含量顯著上調,并使超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化氫酶(CAT)兩種抗氧化酶活力上升。說明模擬微重力效應可引起斑馬魚早期胚胎發(fā)生氧化應激。同時發(fā)現模擬微重力效應還可引起斑馬魚早期胚胎發(fā)生內質網應激,可使內質網應激相關基因bip和chop基因表達量顯著上調,同時perk基因表達量顯著下調,最終導致runx2b基因的上游hmox1a基因表達下調。以上結果表明,模擬微重力效應可通過誘導斑馬魚早期胚胎發(fā)生氧化應激和內質網應激抑制hmox1a基因表達,進而抑制runx2b基因的表達,最終影響斑馬魚早期胚胎骨質發(fā)育。通過本課題的研究,將明確模擬微重力效應對脊椎動物骨質發(fā)育的影響并初步揭示其機制,為宇航員在太空中的健康提供保障,為航空醫(yī)學領域的研究提供參考。
[Abstract]:Microgravity environment refers to the environment in which the acceleration of the system is 10-5 or 10-4 due to the action of gravity or external force. At present, microgravity environment is an inevitable environmental stimulus for astronauts in space flight and operation. Can cause bone loss, Such diseases as heart atrophy, muscle degeneration and cardiovascular and cerebrovascular diseases seriously threaten the health of astronauts. Bone loss caused by microgravity environment is especially serious, the loss is large, the loss rate is fast and it is difficult to recover on the ground. Therefore, it is very important to study the mechanism of bone loss caused by microgravity. In order to elucidate the effect of microgravity on the bone development of zebrafish early embryo, the model organism zebrafish was used as experimental material, and microgravity effect was used as research object. The effects of simulated microgravity on the embryonic development of zebrafish were observed from the morphological point of view. The mechanism of simulated microgravity effect on bone development of zebrafish was analyzed at gene level by semi-quantitative PCR Real-Time PCR and full-embryo in situ hybridization. The simulated microgravity effect could cause the death rate of zebrafish early embryos to increase, the hatching rate decreased and the heart rate increased by 48 hpf(hour post-fertilization hpf. the frequency of spontaneous motion increased by 24 hpf, and the early zebrafish embryos were deformed at 96 hpf, including pericardial edema. The results of alizarin red staining showed that the simulated microgravity effect could reduce the volume, decrease the bone mass and change the position of the craniofacial bones of zebrafish early embryo, such as spassum bone, accessory sphenoid bone, inner pterygoid cartilage and cheek lid bone. The results showed that the microgravity effect could affect the bone development and maturation of zebrafish early embryos. The results of gene detection showed that simulated microgravity effect could significantly inhibit the expression of bone development related genes runx2b and bmp2b in zebrafish early embryos. At the same time, the expression of oxidative stress gene gstp1 was up-regulated. The simulated microgravity effect also increased the contents of reactive oxygen species (Ros) and malondialdehyde (MDA) significantly. The results showed that the simulated microgravity effect could induce oxidative stress in zebrafish early embryos, and it was also found that simulated microgravity effect could cause spot. Endoplasmic reticulum stress occurs in the early embryos of the horseshoe. The expression of bip and chop genes was up-regulated and the expression of perk gene was down-regulated, which resulted in the down-regulation of hmox1a gene expression in upstream of runx2b gene. The simulated microgravity effect can inhibit the expression of hmox1a gene by inducing oxidative stress and endoplasmic reticulum stress in zebrafish early embryos, and then inhibit the expression of runx2b gene, and ultimately affect the bone development of zebrafish early embryos. The effects of simulated microgravity on vertebrate bone development and its mechanism will be clarified, which will provide a guarantee for the health of astronauts in space and a reference for the research in the field of aeronautical medicine.
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：R856.5

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