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[硕士论文] 陈涛涛
信号与信息处理 浙江理工大学 2018(学位年度)
摘要:本研究面向空间精细追踪控制任务-人控交会对接,通过理论分析与实验研究方法,基于ACT-R认知体系探索作业人员在人控交会对接任务脑力负荷在脑区的分布情况,旨在完善人控交会对接人机界面设计、评估和监测作业过程的脑力负荷,预测交会对接操作失误并为航天员训练与选拔提供理论参考。
  脑力负荷受到任务、环境和作业人员技能多种因素影响,是研究任务绩效和评价作业人员技能的主要指标。现有脑力负荷评测方法多以基于作业人员显性的观察和生理/心理过程的测量等量表方法来实现。认知体系是基于认知心理学理论、结合神经生物学研究成果,在认知层面为研究人类脑力负荷提供了一种深层次的分析评价方法。ACT-R是研究较早、相对完善、受研究人员青睐的认知体系之一。本文基于ACT-R认知体系,提出基于给定单位时间间隔的资源消耗比例来评价脑力负荷新方法。
  第一章给出了本文研究背景和认知体系研究的重要意义。
  第二章介绍了认知研究的现状。在介绍现有认知体系的基础上,重点介绍了ACT-R认知框架主要思想。
  第三章主要阐述了人控交会对接任务ACT-R建模。重点介绍模型陈述性知识、过程性知识提取和构建过程。
  第四章介绍基于ACT-R模型和实验数据的脑力负荷评测。把人控交会对接任务认知行为映射到脑区活动,依据单位时间间隔的资源消耗比例评价任务的脑力负荷。
  第五章总结本文研究,对进一步的研究提出展望。
  结果表明人控交会对接任务中给定单位时间内消耗的资源比例评估脑力负荷,与NASA-TLX主观量表预测的脑力负荷在统计学上具有相关性。基于ACT-R认知体系,从认知层面上可以有效地评价人类脑力负荷,与传统量表和生理测量方法评价脑力负荷相比更客观、更准确,具有明显优势和应用前景。
[硕士论文] 刘叶
神经病学 河北北方学院 2018(学位年度)
摘要:目的:当今战斗机机动性能逐渐提高,加速度负荷不断升高。由正加速度(positive acceleration,+Gz)导致的意识丧失发生率显著增加,这是威胁飞行安全的主要因素。近几年,空军加大实弹训练演练力度和频度,对空战对抗训练的质量提出了更高的要求,因此如何更有效地提升加速度耐力,是当前军事航空医学研究的热点。有研究表明高压氧预处理(Hyperbaric oxygen pretreatment,HBOP)通过改变急性应激时人体的心率变异性,影响自主神经功能,从而提高人体直立位耐力。由此推测HBOP可以作为一种有效的措施来提高飞行员的加速度耐力,于是设计了本次实验,测定飞行员HBOP前后的下体负压耐力,从而探讨高压氧预处理能否改善飞行员的下体负压耐力,有效提高急性应激时的抗荷耐力,从而提高飞行员加速度耐力。
  方法:受试者为我院进行健康体检的飞行员20名。飞行机种为歼-7,飞行时间(577.80±272.98)h,年龄(26.30±2.89)岁,身高(174.65±3.82)cm,体重(72.43±4.40)Kg。没有不良嗜好及心肺疾病史。每位被试者需进行2次下体负压耐力检查,一次为基础状态时的下体负压耐力(即进舱吸氧前,对照组),另一次是在被试者连续3天进舱吸氧结束后的下体负压耐力,(即进舱吸氧后,实验组)。下体负压耐力检测流程如下:采用Lightfood阶梯式上升方案:-20mmHg/1min,-30mmHg/3min,-40mmHg/5min,-50mmHg/7min,-60mmHg/9min,-70mmHg/11min,-80mmHg/13min,-90mmHg/15min。检查过程中需密切观察并询问被试者的主观感觉和体征,当出现耐力终点指征时,迅速解除下体负压仪内负压,结束实验。耐力终点判断指征(以下任意一项):血压:突然下降到90/60mmHg以下;心率:心率突然下降15次,或低于60次/分;耳脉搏波图形拉平;被试者主诉头晕、心慌、胸闷、恶心、眼前发黑等;出现面色苍白、口唇发绀,出冷汗等体征;高压氧预处理:采用多人氧舱、3次吸氧高压氧预处理方案。被试者进入舱内封闭舱门之后,10min以内将空气逐渐加压至2.5ATA,稳压65min(戴面罩吸入纯氧30min×2,中间停止吸氧休息5min),之后在10min内逐渐减压到1.3ATA,停留5min,继续减压5min结束出舱。共计95min,每日1次(固定在下午15:30~17:05时进入舱内吸氧),连续吸氧3d。
  结果:3次吸氧后被试者心率、血压、血氧饱和度等生理指标较吸氧前均无统计学差异(P>0.05);3次高压氧预处理后,被试者的下体负压耐力明显提高,吸氧前累积应激指数前为(-1353.50±449.95),吸氧后的累积应激指数为(-1843.5±522.07),吸氧后累积应激指数明显增加(P<0.05)。
  结论:高压氧预处理能够提高飞行员的下体负压耐力,从而推测高压氧预处理能够提高飞行员的加速度耐力。
[硕士论文] 肖磊
控制科学与工程 天津工业大学 2018(学位年度)
摘要:随着我国航天技术的不断发展,实时监测宇航员的生理状态的需求不断凸显。本课题以心冲击信号为核心,设计并实现了可穿戴多生理采集系统,同时采集心冲击信号、心电信号和脉搏式血氧信号。本课题为评价航天员的生理状态和对心冲击信号进行研究主要进行了以下工作:
  (1)搭建多生理信号联合采集系统。实现三种生理信号同步采集,并对系统进行了穿戴舒适性、系统功耗和信号质量三个方面的测试,为信号处理分析研究提供了硬件基础。
  (2)研究心冲击信号处理和分析方法。在软件层中使用复杂度较低、实时性较好的滤波算法去除信号的干扰并对三种信号进行显示;在后续信号分析中,为了使得对于信号的分析更加准确,研究选用性能高的基于EMD和Hilbert变化的去噪算法保证信号质量;通过模板匹配算法实现心冲击信号特征点提取。
  (3)探索基于心冲击信号的应用。基于心冲击信号和脉搏波信号提取脉搏波传导时间,依此进行血压的计算;对比同步采集的心电信号与心冲击信号获取心率变异性时域、频域指标,探究基于心冲击信号的心率变异性分析方法。
  (4)设计实验验证采集设备、信号处理和信号分析的效果。分别设计实验验证去噪算法、特征点提取算法和心率变异性分析方法的有效性;对多传感器进行对比实验验证不同传感器采集的心冲击信号的相关性;设计实验探索心功能应用前景。
  通过课题的研究,取得了以下成果:(1)搭建了多生理信号联合采集系统;(2)建立了信号处理和联合分析的方法;(3)探究了心冲击信号的医学应用前景。
[硕士论文] 陈圣菊
运动人体科学 北京体育大学 2017(学位年度)
摘要:研究目的:
  miRNA是真核生物中广泛存在的一种长度约为21-23nt的RNA分子,可通过与mRNA的结合抑制其转录,在众多生物学过程中发挥重要作用。研究显示miRNA在肌萎缩过程中发挥重要调控作用,已有研究发现miRNAs在多种类型的肌萎缩中存在差异表达,但在失重性肌萎缩及恢复过程中miRNAs表达谱的变化未见报道。本实验拟通过尾悬吊诱导小鼠失重性肌萎缩研究miRNAs表达谱的变化,寻找失重性肌萎缩过程中具有重要调控作用的miRNAs。
  研究方法:
  以C57BL/6小鼠为实验对象,尾悬吊14天诱导失重性肌萎缩,动态分析尾悬吊及恢复过程中小鼠后肢背侧骨骼肌肌纤维横截面积及肌萎缩标志蛋白和基因表达的变化;在此基础上对小鼠比目鱼肌miRNAs进行基因芯片检测,寻找差异表达的基因,并通过qPCR对部分未见报道的miRNAs进行验证。
  研究结果:
  ①14天尾悬吊过程中,小鼠后肢背侧肌重显著下降,恢复过程中逐渐升高;其中比目鱼肌重量丢失程度明显高于腓肠肌和跖肌,肌纤维横截面积显著下降。
  ②小鼠比目鱼肌中肌萎缩标志基因FoxO3a、MuRF1和Atrogin-1的蛋白和mRNA表达随尾悬吊时间逐渐升高。14天尾悬吊后,FoxO3a的蛋白含量显著升高(P<0.01),Atrogin-1的蛋白含量也显著升高(P<0.01),MuRF1的蛋白含量在尾悬吊7天升高最明显(P<0.05)。
  ③FoxO3a、Atrogin-1和MuRF1的基因表达在尾悬吊过程中有升高趋势。FoxO3a mRNA在尾悬吊3天最高(P<0.01),Atrogin-1 mRNA在尾悬吊7天水平最高(P<0.01),MuRF1 mRNA在尾悬吊7天表达最高(P<0.01)。
  ④芯片结果显示,尾悬吊过程中14个miRNAs上调,2个miRNAs在尾悬吊3天和7天上调,4个miRNAs先下调后上调,22个miRNAs下调。
  ⑤qRT-PCR对肌肉萎缩过程中差异表达的miRNAs进行验证,筛选出8个符合芯片结果的miRNAs。
  研究结论:
  本研究通过尾悬吊成功构建了小鼠后肢骨骼肌萎缩模型,具有废用性肌萎缩的特征,包括肌肉重量下降、肌纤维横截面积的减小和肌萎缩相关基因的升高。通过基因芯片对失重性肌萎缩形成及恢复过程中差异表达的miRNAs进行了筛选,并进一步利用qRT-PCR对差异表达的miRNAs进行了验证和分析,筛选到了在失重性肌萎缩中具有潜在调控作用的miRNAs。
[硕士论文] 张国文
发酵工程 河北农业大学 2017(学位年度)
摘要:富氢水(Hydrogen-rich Water)是溶解了氢分子(Hydrogen,H2)的水溶液。近年来,研究发现富氢水(氢气)具有选择性抗氧化性,能有效地清除自由基,显著改善缺血再灌注损伤。随着研究的深入,人们发现富氢水(氢气)对许多疾病具有潜在的治疗前景,因此掀起了氢学研究的热潮。另一方面,人们发现肠道菌群跟人体的营养消化吸收、生物拮抗和免疫,甚至是大脑和情绪都有关联。肠道菌群的研究,能够为一系列疾病的预防和治疗提供全新的范式,因而也受到研究者的重视。在肠道菌群的研究基础之上,有研究证实,航天员受到反复发生和长期存在的环境因素的刺激,机体处于慢性应激状态,产生了包括肠道菌群变化在内的一系列对健康不利的影响。氢学和肠道菌群的研究都是当下的热点,但是氢与肠道菌群两者之间相互影响以及这种影响的机理,目前的研究还是空白。
  本文通过对富氢水保存特性的初步研究,以及富氢水对DPPH·自由基、·OH自由基和·O2-自由基清除能力的研究,验证了富氢水的选择性抗氧化性。研究通过构建SPF大鼠尾吊实验模型,来模拟航天环境的失重生理效应。通过富氢水对大鼠肝脏和脾脏抗氧化指标影响的研究,揭示了富氢水对机体抗氧化能力的影响。在富氢水对肠道菌群研究的内容中,试验通过构建含有待测细菌的16SrRNA基因序列的重组质粒作为标准品,利用SYBR GreenⅠ实时荧光定量PCR的方法,检测了富氢水对大鼠盲肠和结肠内容物中肠球菌、双歧杆菌、产气荚膜梭菌、大肠杆菌、乳杆菌这5种常见细菌和总肠道菌群的影响,并且检测了在大鼠饲养的8周时间内,粪便中大肠杆菌随着时间变化的情况。
  研究结果表明,富氢水对·OH自由基和·O2-自由基有一定的清除能力,对DPPH·自由基则几乎没有影响。在对肝脏和脾脏抗氧化指标影响的结果中显示,富氢水能较大程度的提高肝脏和脾脏的抗氧化以及免疫能力。试验成功构建了5种肠道细菌和总肠道菌的标准曲线,实现了对肠内容物中4种细菌和总肠道菌群的定量,并跟踪了大肠杆菌随着时间推移在粪便中拷贝数的变化情况。
  本研究对富氢水的选择性抗氧化性做出了整体评价,同时初步揭示了富氢水和肠道菌群之间相互影响的关系,为航天员肠道微生态失调的防护和促进飞行后肠道微生态平衡的恢复提供了实验依据,并为将来产品的开发奠定了理论基础。
[硕士论文] 李志玲
公共卫生与预防医学 兰州大学 2017(学位年度)
摘要:目的:观察特殊营养制剂对模拟飞行环境下SD大鼠热能摄入、排便情况、血糖及耐力的影响,探讨该营养制剂对飞行环境下大鼠生存指标的影响,为后续实验及该营养制剂在飞行员餐食中的推广使用提供有效的数据支持。
  方法:40只SD大鼠随机分为两组,20只为普通饲料组(Normal diet,ND组),普通饲料喂养;20只为营养制剂组(Intervention diet,ID组),特殊营养制剂喂养;实验历时72h,每组大鼠分笼饲养、模拟飞行环境暴露,记录每笼大鼠摄食、排便情况。
  结果:1.ID组大鼠干预期间与干预前相比,大鼠6h湿粪便质量(P<0.05)、干粪便质量(P<0.05)、粪便含水率(P<0.05)具有显著性差异,其中,该组大鼠6h平均湿粪便质量、平均干粪便质量均较干预前的低,粪便平均含水率较干预前高;
  2.ID组首次排便时间(115.0±42.13)min较ND组(123.0±37.68)min短,但并无统计学意义(P>0.05);干预前,两组大鼠6h湿粪便质量(P>0.05)、干粪便质量(P>0.05)、粪便含水率(P>0.05)无显著性差异;干预期间,ID组与ND组相比,大鼠6h湿粪便质量(P<0.05)、干粪便质量(P<0.05)具有显著性差异;其中,ID组大鼠6h平均湿粪便质量、平均干粪便质量均较ND组低,粪便平均含水率(P>0.05)无显著性差异;
  3.ND组大鼠在干预期间与干预前相比,大鼠6h湿粪便质量(P>0.05)、干粪便质量(P<0.05)、粪便含水率(P<0.05);其中干预期前6h平均干粪便质量、粪便含水率较干预期前的低,6h湿粪便质量差异无显著性;
  4.干预期间ID组大鼠血糖值(5.19±0.64)mmol/L较ND组(5.39±0.66)mmol/L低(P>0.05),大鼠各时段血糖值均在95%正常范围内;两组大鼠负重游泳存活时间差异无统计学意义(P>0.05);
  5.两组大鼠各生化指标方差齐性(P>0.05)相同,且两组大鼠干预结束后,各生化指标均在正常范围内,两组间差异无统计学意义。
  结论:根据飞行员膳食特点设计的特殊营养制剂具有显著抑制大鼠排便量,同时不会影响大鼠血糖、耐力的功效,其具体作用机制及现场人体试验效果验证有待进一步开展。同时,模拟飞行环境下大鼠由于受到高角加速度、高空环境的影响,粪便性状发生了改变,肠道及粪便菌群失调有待下一阶段实验验证。
[硕士论文] 李爽
生物工程 哈尔滨工业大学 2017(学位年度)
摘要:微重力环境即指在重力或外力作用下引起系统的加速度在10-5~10-4ɡ的环境。目前微重力环境是宇航员在空间飞行和作业中所受到的不可避免的环境刺激。而微重力环境能够引起诸如骨丢失,心脏萎缩,肌肉退化和心脑血管等疾病,严重威胁宇航员的健康。其中微重力环境引起的骨丢失尤为严重,丢失量大,丢失速度快且难以地面恢复,因此研究微重力导致骨丢失的机制十分重要。
  为了阐明微重力效应对斑马鱼早期胚胎骨质发育的影响,本课题以模式生物斑马鱼为实验材料,微重力效应为研究对象,通过回转技术模拟微重力效应。从形态上观察模拟微重力效应对斑马鱼胚胎发育的影响;利用半定量PCR、Real-Time PCR和全胚原位杂交技术从基因水平上解析模拟微重力效应影响斑马鱼骨质发育的机制。
  形态学观察与统计分析结果表明,模拟微重力效应可引起斑马鱼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自主运动频率升高,并且还可导致斑马鱼早期胚胎96 hpf发生畸形,畸形类型包括心包水肿,脊柱弯曲和骨折等。茜素红染色结果发现模拟微重力效应可使斑马鱼早期胚胎颅面骨骼:匙骨,副蝶骨,内翼软骨和腮盖骨体积减小,骨量减少,位置改变,说明微重力效应可影响斑马鱼早期胚胎的骨发育和成熟。
  基因检测结果发现模拟微重力效应可明显抑制斑马鱼早期胚胎骨发育相关基因runx2b和bmp2b的表达,同时氧化应激基因gstp1表达上调。模拟微重力效应还可使活性氧(ROS)和丙二醛(MDA)含量显著上调,并使超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)两种抗氧化酶活力上升。说明模拟微重力效应可引起斑马鱼早期胚胎发生氧化应激。同时发现模拟微重力效应还可引起斑马鱼早期胚胎发生内质网应激,可使内质网应激相关基因bip和chop基因表达量显著上调,同时perk基因表达量显著下调,最终导致runx2b基因的上游hmox1a基因表达下调。
  以上结果表明,模拟微重力效应可通过诱导斑马鱼早期胚胎发生氧化应激和内质网应激抑制hmox1a基因表达,进而抑制runx2b基因的表达,最终影响斑马鱼早期胚胎骨质发育。通过本课题的研究,将明确模拟微重力效应对脊椎动物骨质发育的影响并初步揭示其机制,为宇航员在太空中的健康提供保障,为航空医学领域的研究提供参考。
[博士论文] 孙般若
老年医学 解放军总医院;军医进修学院;中国人民解放军总医院;解放军医学院 2017(学位年度)
摘要:骨骼是不断更新的动态组织。机械负荷(力学刺激)是调节骨平衡和骨重建的关键因素,通过改变骨骼形态和结构增强或降低骨容量和强度以适应环境力学刺激的变化。研究表明,骨骼在生长期对生理负重的刺激最为敏感,而青春期后,负重活动对于骨密度和骨强度的维持至关重要。而废用导致的力学刺激减少可引起骨容量减少和骨强度下降,最终导致骨质疏松,多见于颅脑、脊髓等神经损伤或严重外伤而卧床制动的患者,负重活动显著减少的老年人群以及暴露在空间失重环境中的航天员。其中,与老年生理性废用导致的骨质疏松具有相同病理学特点的失重性骨质疏松,从人类第一次进入太空开始就成为航天医学研究的热点和有待急需解决的问题。但是,目前由于失重性骨质疏松的分子机制尚不清楚,所以目前缺乏行之有效的对抗措施。既往研究表明,CKIP-1是E3泛素连接酶Smurf1辅助活化剂,可负向调控成骨细胞功能和骨形成。但是,CKIP-1是否参与失重性骨质疏松的发病尚无定论。因此,本文中对CKIP-1在失重性骨质疏松发生及进展中的作用及机制进行初步研究和探讨。
  首先,我们比较了不同年龄阶段(3、6、12、18月龄)野生型(CKIP-1+/+)和CKIP-1基因敲除型(CKIP-1-/-)小鼠胫骨近端干骺端的骨形态学变化,我们的发现CKIP-1+/+及CKIP-1-/-小鼠在整个生长、发育、成年、老化过程中未见显著的外观表型差异,但CKIP-1+/+小鼠随年龄增长成骨细胞功能下降,骨形成能力降低,表现为显著的骨量减少及骨强度降低,而骨组织中的CKIP-1mRNA水平呈升高趋势。CKIP-1-/-小鼠随年龄增长同样出现骨量减少及骨强度降低,其骨量丢失幅度明显低于同窝对照WT小鼠,表明CKIP-1在年龄相关性骨丢失中发挥重要的作用,负向调控成骨功能。
  然后建立小鼠和原代前成骨细胞失重模型,在动物整体水平和细胞水平研究和探讨CKIP-1在失重性骨丢失中的作用。与对照组相比,CKIP-1+/+与CKIP-1-/-小鼠尾吊28天后均出现骨形成下降、骨量减少,但CKIP-1-/-小鼠对失重引起的骨丢失表现出明显的抵抗效应,尾吊28天后骨容量、骨强度、成骨细胞功能均高于野生型同窝对照小鼠。尾吊小鼠胫骨骨组织mRNA基因芯片分析显示:和CKIP-1+/+同窝小鼠比较,CKIP-1-/-小鼠MAPK信号通路部分基因转录表达增强。CKIP-1-/-小鼠颅骨原代前成骨细胞的增殖、分化能力优于CKIP-1+/+小鼠:经历120小时回转模拟失重后,CKIP-1+/+原代成骨细胞CKIP-1表达增加,具有一定的时间依赖性,而MEKK2表达下降,但Smurf1表达不受失重和时间影响。提示CKIP-1在失重性骨丢失中是通过增加MEKK2的降解,抑制下游转录因子AP-1活性实现的。
  最后,我们使用RNA干扰技术,利用香港浸会大学张戈教授研究团队研发的第二代“CKIP-1-siRNA成骨细胞靶向递送系统”特异性静默成骨细胞CKIP-1转录后表达,验证CKIP-1基因静默对失重性骨质疏松挽救治疗作用。我们发现WT小鼠给予尾静脉注射“CH6-LNPs-siRNA”抑制CKIP-1mRNA水平后可部分逆转由尾吊导致的骨量减少。
  本研究提示生理性废用和失重可导致CKIP-1表达增加进而影响MEKK2的表达及下游转录因子的活性,抑制成骨细胞功能及骨形成,导致骨质疏松的发生和进展。敲除或静默CKIP-1基因抑制其表达可部分逆转失重导致的骨形成减少,对失重性骨质疏松具有一定的对抗作用。
[硕士论文] 杨静
航空、航天与航海医学 中国人民解放军空军军医大学;第四军医大学 2017(学位年度)
摘要:高空缺氧(altitude hypoxia)是飞行人员/高空作业者最常遇见的危险因素之一,缺氧防护对保证飞行安全具有重大意义。然而,当人体暴露于高空缺氧环境中,体力劳动能力随高度增加而降低,脑力工作能力也逐渐受到影响,尤其是复杂、精细工作能力明显下降,而高空缺氧发生又几乎毫无征兆,机体还来不及代偿或采取有效防护措施,就可能陷入十分危险的境地。因此,加强高空缺氧防护、提高飞行人员及其他相关人员的缺氧耐力显得极其重要,亦一直是航空航天医学关注的重点。
  以往研究发现,对即将暴露于高空缺氧环境的人员在平原地区预先进行一定强度的缺氧训练,可显著改善受试者急性高空缺氧暴露时早期的劳动能力,即机体对缺氧的习服能力可以通过预缺氧的方式得以加强,我们称之为缺氧预处理(hypoxic preconditioning,HPC)。目前,国内外在平原地区开展缺氧预处理研究,一部分采用低压舱模拟特定的海拔高度实现,即低压缺氧预处理( hypobaric hypoxic preconditioning,HHPC);一部分借助常压低氧舱(即低氧混合气直接吸入)达到缺氧目的,即常压缺氧预处理(normobaric hypoxic preconditioning,NHPC)。然而,HHPC与 NHPC对机体在急性高空缺氧时所发挥的防护作用是否相同,尚无定论,亦未见相关比较研究报道。
  因此,我们开展了本项工作,观察比较HHPC与NHPC两种不同的缺氧预处理方式、不同的缺氧暴露时间对急性高空缺氧防护作用的异同,并初步探讨其机理,为实际工作中选择经济高效、简便易行的缺氧预处理方案积累研究资料。
  本工作以雄性昆明小鼠为研究对象,按体重区组随机化分为7组:对照组(CON)、低压缺氧预处理组(HHPC)和常压缺氧预处理组(NHPC),其中,后两者依每天暴露时间(1 h、2h、4h)不同又进一步细分为:H1(HHPC,1 h/d)、H2(HHPC,2 h/d)、H4(HHPC,4 h/d)、N1(NHPC,1 h/d)、N2(NHPC,2 h/d)与N4(NHPC,4 h/d)。分别采用小动物低压舱与常压低氧舱(10.6%O2~89.4%N2混合气)模拟海拔5000 m高空进行缺氧预处理,共连续7d。7d后记录各组小鼠急性暴露于5%低氧混合气(生理等效高度相当于模拟海拔9600 m高空)时的生存时间,在地面与模拟海拔5000 m的人体低压舱内分别进行衣架试验和动脉血气分析检测,观察缺氧预处理对急性高空缺氧暴露的防护作用;其次,缺氧预处理结束后,进行持续性高空暴露(模拟海拔5000 m高空持续暴露36 h)观察HPC对高海拔暴露所致脑水肿、肺水肿的防护效果;最后,测定预处理结束后各组小鼠血细胞比容(hematocrit,Hct)、血红蛋白(hemoglobin,Hb)含量,并用Western blot方法分别检测脑、肺组织中缺氧诱导因子-1α(hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α)、脯氨酸羟化酶2(prolyl hydroxylase2,PHD2)、血管内皮生长因子(vascular endothelia growth factor,VEGF)、葡萄糖转运体1(glucose transporter1,Glut1)四种蛋白表达特点,观察比较HHPC与NHPC对机体高空缺氧防护作用的异同,探讨其可能机制。
  本工作主要结果如下:
  (1)急性高空缺氧时,HHPC/NHPC可延长存活时间、改善协调运动能力、提高 SaO2、预防 HACE/HAPE四个方面发挥防护作用,但其保护效应在不同方案间存在差异。
  ①存活时间:与CON相比,HHPC/NHPC均可延长小鼠在5%低氧混合气急性暴露时的存活时间,其中H2、N2、H4和N4均具有统计学差异(P<0.01)。HPC不同的暴露时间对存活时间亦有影响,在HHPC组,与H1相比,H4能显著延长其存活时间(P<0.01);在NHPC组,与N1相比,N2、N4均具有统计学差异(P<0.01)。HH、NH两种预处理方式而言,N2、N4分别比H2、H4能显著延长其存活时间(P<0.01)。
  ②改善协调运动能力:衣架试验结果,包括衣架试验得分、到达衣架水平部末端的潜伏时间、从衣架上掉落的潜伏时间(下文分别简称为:得分、末端时间、掉落时间)三项观察结果。两因素方差分析提示,不同的暴露高度对得分、末端时间、掉落时间三项观察指标均具有显著性影响(P<0.05),HPC干预因素在得分、末端时间两项中具有显著性影响(P<0.01),而不同的暴露高度与HPC干预因素的交互效应仅在得分一项指标中有统计学差异。组间比较发现,H2、N2、H4和N4在模拟海拔5000 m高度得分均显著优于CON(P<0.05);H4比H2、H1末端时间明显延长(P<0.01),N2比H2末端时间延长(P<0.01),N4比H4末端时间缩短(P<0.01)。
  ③提高SaO2:模拟海拔5000 m高空急性缺氧时,血气分析结果提示:HPC组SaO2较CON相比,略有不同程度的增加,其中以N2升高具有统计学差异(P<0.05);pH提示急性缺氧时机体存在不同程度的酸中毒,以CON最为严重;PaO2各组均下降,但HPC各组略高于CON;PaCO2与地面CON组相比均下降,提示过度通气存在,但各组间差异不明显。
  ④预防高原脑水肿(HACE)/高原肺水肿(HAPE):模拟海拔5000 m持续缺氧36 h后,HPC各组小鼠体重丢失均低于CON,H2、N2、N4与CON相比,其体重丢失减少具有统计学差异(P<0.01)。脑组织、肺组织含水量变化情况,两因素方差分析提示:缺氧暴露可以显著影响脑、肺组织含水量(P<0.01),HPC干预因素对二者含水量变化无显著影响,缺氧暴露和HPC干预两种因素之间无交互效应;组间比较提示N2可以有效降低脑、肺组织含水量(P<0.05);结合HE染色脑、肺组织形态学变化,提示N2对HACE/HAPE防护效果最佳。
  (2)HHPC/NHPC对刺激机体Hct、Hb代偿性升高及脑组织/肺组织HIF-1α、PHD2、VEGF及Glut1蛋白表达上调两方面的生理效应不同,二者发挥保护效应的机制存在差异。
  ①Hct、Hb代偿性升高,提高携氧能力:HPC结束后,与CON相比,各组Hct、Hb均不同程度增加(P<0.01);HPC暴露时间不同,在NHPC组,N2、N4的Hct、Hb增加均显著高于N1(P<0.05);HH、NH两种方式相比较,N4比H4更易于刺激机体代偿性增加Hct、Hb(P<0.01)。
  ②HIF-1α、PHD2、VEGF及Glut1蛋白表达均上调:HPC后,脑组织和肺组织内HIF-1α、PHD2、VEGF及Glut1四种蛋白表达趋势比较一致,与CON相比,上述四种蛋白表达均不同程度上调,其中N2、H4、N4具有统计学差异(P<0.05);不同的缺氧暴露时间,HIF-1α、PHD2随暴露时间的延长表达量增加,Glut1则与前两者相反;HH、NH两种方式相比,NH比HH更易刺激机体增加上述蛋白的表达。
  以上结果表明:1)模拟海拔5000 m,HHPC/NHPC能有效提高机体急性缺氧耐力、改善大脑协调运动能力、促进缺氧习服、预防HACE/HAPE,从而有效防护因急性高空缺氧导致的不利影响;2)HHPC/NHPC能有效刺激机体产生代偿反应,提高携氧能力,上调缺氧相关蛋白的表达,协同发挥生理保护效应;3)不同的缺氧暴露时间、不同的HPC方式对缺氧预处理效果有一定的影响,本工作结果提示:对小鼠高空缺氧的防护,采取10.6%低氧混合气常压缺氧,2 h/d,连续7 d的HPC方案可能更为有效,可以在短期内有效增强小鼠高空缺氧耐力,对急性高空缺氧发挥防护作用;4)HHPC与NHPC对急性高空缺氧防护作用存在差异,可能是二者刺激机体产生的缺氧适应性改变、缺氧相关蛋白分子的表达水平不同所致。
[硕士论文] 申晋斌
口腔临床医学 中国人民解放军空军军医大学;第四军医大学 2017(学位年度)
摘要:失重状态下骨丧失的原因探讨和防治一直以来是学者们关注的热点问题。然而,目前科学家们对失重性骨丧失的研究主要集中在下肢长骨的研究,而对于全身骨骼中代谢最活跃的骨组织-牙槽骨的研究却罕见报道。骨,一直以来都是口腔医学领域的重点研究课题之一,牙槽骨具有支持和稳固牙齿的作用,其代谢、吸收及缺损等与众多口腔疾病的发生密切相关。与长骨相比,牙槽骨为非承重骨,受失重这一力学刺激影响较小,但其骨代谢水平受激素和钙、磷离子等水平变化的影响大。本课题组在前期研究中发现,小鼠悬尾后后肢骨骨丧失明显,并且血磷水平升高。近年来,无机磷不仅是羟基磷灰石结晶必需成分,而且作为“细胞外信号分子”参与骨矿化,具有调节基因转录和细胞功能的作用,受到了学者越来越广泛的关注。那么,骨代谢最活跃的牙槽骨在失重环境下是否和长骨一样也存在骨丧失?如果存在,是否与失重引起的异常磷代谢相关?这些问题是本课题关注的问题。
  近些年来,随着多种骨细胞系和骨细胞特异性转基因小鼠模型的建立,骨细胞生物学功能的研究受到学者们越来越广泛的关注和研究。研究表明骨细胞是调节破骨细胞和成骨细胞活性分子的主要来源,如硬化蛋白(Sclerostin,SOST)和核因子кB受体活化因子配体(Receptor Activator of NF-кB Ligand,RANKL)。同时研究显示核因子кB受体活化因子(Receptor Activator of NF-кB,RANK)、RANKL和骨保护素(osteoprotegerin,OPG)这些因子的功能丧失和作用紊乱将引起许多代谢性骨病,如RANKL/OPG升高与牙槽骨吸收密切相关。对SOST-OPG-RANKL-RANK系统的作用及调控机制进行深入研究,可能为代谢相关性骨病提供新的治疗途径。那么,如果异常磷代谢与模拟失重下牙槽骨骨丧失相关的话,SOST-OPG-RANKL-RANK系统是否参与其中作用?如果对模拟失重悬尾鼠以低磷食物喂养为干预措施,能否对其牙槽骨骨丧失起到预防作用?本课题也会重点研究这些问题。
  本课题共分为三部分。第一部分实验通过悬尾鼠模拟失重实验和高磷食物喂养鼠实验进行体内研究,来证实磷代谢异常与模拟失重下牙槽骨骨丧失是否具有相关性。第二部分实验通过细胞回转器回转骨细胞模拟失重实验和高磷培养液培养骨细胞实验进行体外研究,进一步研究磷代谢异常与模拟失重下牙槽骨骨丧失的相关性;同时实验还将探讨SOST-OPG-RANKL-RANK系统是否参与其中作用?第三部分实验通过对模拟失重悬尾鼠进行低磷食物喂养干预,探讨其对模拟失重下牙槽骨骨丧失可能的预防作用。
  一、磷代谢异常与模拟失重下牙槽骨骨丧失相关性的体内研究
  研究目的:
  利用悬尾鼠及高磷喂养鼠模型模拟失重环境和高磷环境,探讨其对实验鼠牙槽骨骨改建的影响及与磷代谢异常的相关性。
  实验方法:
  1.利用尾部悬吊法造失重模型,实验分为对照(control,CON)组和悬尾(tail-suspension,SUS)组。通过微计算机断层扫描(micro computed tomography, Micro-CT)精确观察下颌磨牙牙槽骨骨小梁改建情况,同时进行三维重建参数定量分析;通过扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)观察牙槽骨断面立体微结构改变。利用丽春红三色染色、抗酒石酸酸性磷酸酶(tartrate resistant acid phosphatase,TRAP)染色、碱性磷酸酶(alkaline phosphate,ALP)染色分别用来检测牙槽骨新生骨生成情况、破骨和成骨细胞数及活性。利用脱氧核糖核苷酸末端转移酶介导的脱氧尿苷三磷酸缺口末端标记技术(TDT-mediated dUTP nick-end labeling,TUNEL)凋亡检测法检测骨细胞凋亡情况,免疫组化染色技术检测牙槽骨骨细胞SOST的表达情况,血清学检测血磷水平。
  2.利用高磷食物喂养法造高血磷模型,实验分为对照(CON)组和(high phosphate diet,HPi)高磷组。通过Micro-CT观察高磷鼠牙槽骨骨小梁改建情况并进行定量分析,通过扫描电镜观察牙槽骨失状正中面感兴趣区域立体微结构的改变,血清学检测血磷水平。
  实验结果:
  1.悬尾模拟失重鼠实验结果:悬尾鼠磨牙牙槽骨存在骨质丧失,骨小梁较稀疏、变细及感兴趣区域平均骨密度降低。断面立体微结构可见骨细胞形态发生改变,骨陷窝增大,骨胶原纤维相互间交联杂乱。染色结果显示牙槽骨新生骨减少, TRAP阳性细胞数增多,ALP阳性细胞数减少,提示骨吸收大于骨形成。TUNEL凋亡检测到阳性颗粒骨细胞数增多,免疫组织化学染色结果表明骨形成抑制蛋白 SOST在骨细胞中表达增强。悬尾组血磷值较地面对照组血磷值升高。
  2.高磷食物喂养鼠实验结果:高磷组血磷值较正常食物对照组血磷值升高,表明高血磷模型造模成功。Micro-CT骨小梁微结构三维重建后显示与对照组比较,高磷鼠第一磨牙根分叉区牙槽骨有骨丧失,骨小梁形态结构也发生改变。断面立体微结构可见高磷组骨细胞形态发生改变,骨陷窝增大,周围突起断裂,骨基质相对疏松。高磷组牙槽骨骨胶原纤维结构变杂乱,走向不一致,不能形成排列有序、形态规整的纤维束。高磷鼠实验结果与悬尾鼠实验结果一致。
  研究结论:
  1.模拟失重悬尾鼠牙槽骨存在一定程度的骨丧失,同时血磷水平升高。而高磷食物喂养的实验鼠血磷升高,牙槽骨也存在骨丧失。体内实验表明磷代谢异常与模拟失重下牙槽骨骨丧失具有相关性。
  2.牙槽骨骨细胞形态学和生物学功能的改变,提示深入研究模拟失重环境与高磷环境下骨细胞的生物学作用将是阐明牙槽骨骨丧失机制的重要切入点。
  3.由于动物实验的局限性,本研究结论尚需骨细胞体外培养实验进一步验证。
  二、磷代谢异常与模拟失重下牙槽骨骨丧失相关性的体外研究
  研究目的:
  利用细胞回转器及高磷培养液体外培养骨细胞模拟失重环境和高磷环境,探讨其对骨细胞生物学功能的影响及与磷代谢异常的相关性。并进一步探究SOST-OPG-RANKL-RANK系统在模拟失重下牙槽骨骨丧失中的作用。
  实验方法:
  IDG-SW3骨细胞系体外培养,利用细胞回转器模拟失重环境,实验分为对照(CON)组和细胞回转模拟失重(microgravity,MG)组;利用高磷培养液模拟高磷环境,实验分为对照(CON)组和高磷液培养(high inorganic phosphorus medium,HPi)组。骨细胞透射电镜(transmission electron microscope,TEM)下观察各组骨细胞形态学改变;实时定量逆转录酶聚合酶链反应(real-time reverse transcriptase Polymerase Chain Reaction,real time-PCR)技术检测各组骨细胞SOST、RANKL和OPG mRNA的相对表达量。
  实验结果:
  透射电镜下观察回转组骨细胞和高磷组骨细胞较对照组骨细胞形态发生明显改变,呈凋亡像,可见凋亡小体。Real time-PCR检测结果显示,细胞回转模拟失重组骨细胞中SOST和RANKL mRNA表达上调、OPG mRNA表达下降、RANKL/OPG比率升高。高磷液培养骨细胞实验结果与细胞回转模拟失重骨细胞实验结果一致。
  研究结论:
  1.细胞回转器回转模拟失重可使骨细胞形态发生改变,呈凋亡像;而高磷培养液培养的骨细胞形态也发生凋亡改变。体外实验也表明磷代谢异常与模拟失重下牙槽骨骨丧失具有相关性。
  2.骨细胞SOST mRNA表达上调,RANKL/OPG比率升高。提示高磷环境与模拟失重环境下骨细胞可能通过 SOST-OPG-RANKL-RANK系统发挥作用,进一步调控破骨细胞和成骨细胞活性,导致骨丧失。
  三、低磷食物对模拟失重下牙槽骨骨丧失预防作用的实验研究
  研究目的:
  探讨低磷食物喂养对悬尾模拟失重鼠牙槽骨骨丧失的预防作用。
  实验方法:
  利用尾吊法造模拟失重模型,以低磷食物作为干预措施。实验分为对照(CON)组、悬尾(SUS)组和悬尾低磷(tail-suspension with low Pi diet, SUS-LP)组。通过Micro-CT精确观察牙槽骨骨小梁改建情况并进行定量分析。利用丽春红三色染色、TRAP染色、ALP染色分别用来检测牙槽骨新生骨生成情况、破骨和成骨细胞数及活性。
  实验结果:
  Micro-CT三维重建后悬尾组与对照组比较,牙槽骨的骨质丧失明显,骨小梁变稀疏、变细及感兴趣区域平均骨密度降低;悬尾低磷组与悬尾组比较,骨小梁数目增多,小梁间距较紧密,其立体网状结构连续性较好。组织染色结果显示,悬尾组与对照组比较,显示牙槽骨新生骨生成减少,TRAP阳性细胞数增多,ALP阳性细胞数减少,提示骨吸收大于骨形成;悬尾低磷组较悬尾组新生骨基质生成增多(红染区域),牙槽骨TRAP阳性细胞数减少,ALP阳性细胞数增多,提示骨形成增加。
  研究结论:
  低磷食物对悬尾模拟失重实验鼠进行干预后,牙槽骨骨丧失减少。本实验初步证实了低磷食物干预对模拟失重下牙槽骨骨丧失有一定的预防作用。
[硕士论文] 周骅
航空、航天与航海医学 中国人民解放军空军军医大学;第四军医大学 2017(学位年度)
摘要:研究背景:
  随着天宫系列空间实验室的陆续发射,我国载人航天事业逐渐向中长期航天飞行迈进。中长期航天飞行时,失重以及辐射等特殊环境因素对航天员所带来的影响更加突出和复杂,这给我国航天医学研究带来新的挑战。航天失重对骨形成与骨吸收有着重要影响,随着飞行时间的延长,人体出现骨密度减少、骨机械强度降低以及骨组织结构改变,严重影响航天员的身体健康。航天失重对承重骨影响最为显著,承重骨的骨钙每月以1%~2%的速率丢失且没有自限性。成骨细胞是参与骨组织形成的最重要细胞,其功能变化影响骨代谢的动态平衡。
  近年来,FoxO转录因子家族的功能及其分子调控的机制已逐渐成为免疫、肿瘤以及遗传学的研究热点。有研究表明,Fo xO家族在骨重建中起到重要的调控作用,其不仅参与成骨细胞功能的调控,也参与破骨细胞功能的调控。FoxO家族能在不同环境下激活细胞内与周期、凋亡和氧化应激等细胞功能相关的基因的表达,从而影响骨代谢平衡。作为FoxO家族中重要的一员,有研究表明Fo xO3a与成骨细胞的功能变化有着密切的联系,但目前对于 FoxO3a的研究主要集中在肿瘤领域,FoxO3a在失重性骨质丢失中的作用鲜有研究报道,值得深入开展研究。
  目的:
  本课题旨明确回转模拟失重对成骨细胞凋亡的影响;观察成骨细胞中FoxO3a转录因子在模拟失重环境下的变化情况,明确其对成骨细胞凋亡的影响及其调控机制,并初步探讨FoxO3a的上游调控机制。
  方法:
  1.流式细胞技术检测凋亡变化;qRT-PCR技术检测凋亡相关分子 Ba x、Bcl-2和Caspase-3的 mRNA表达变化;Western Blot技术检测 Bax、Bcl-2和 Cleaved Caspase-3的蛋白表达变化情况;使用qRT-PCR检测FoxO3a的mRNA的时程变化;Western Blot检测模拟失重环境下成骨细胞中FoxO3a总量、p-FoxO3a以及细胞核内FoxO3a蛋白表达的时程变化情况;采用免疫荧光技术,检测模拟失重环境下FoxO3a在成骨细胞的细胞核与细胞质内分布的变化。
  2.使用FoxO3a的siRNA在正常重力环境下将成骨细胞中的FoxO3a敲低,或使用FoxO3a的过表达质粒在模拟失重环境下将成骨细胞中的 FoxO3a过表达,采用流式细胞技术分别检测成骨细胞凋亡的变化,Western Blot检测 Bax、Bcl-2和Cleaved Caspase-3的蛋白表达变化。
  3.采用流式细胞技术,检测模拟失重环境下成骨细胞中 ROS的时程变化情况。采用流式细胞技术,分别检测正常重力环境下敲低FoxO3a或模拟失重环境下过表达FoxO3a后对成骨细胞ROS的影响,Western Blot检测MnSOD蛋白变化。使用RO S的激动剂H2 O2在正常重力环境下将成骨细胞中的RO S过表达,或用R OS的抑制剂NAC在模拟失重环境下抑制成骨细胞中ROS的表达,Western Blot检测Bax、Bcl-2和Cleaved Caspase-3的蛋白表达变化。
  4.采用荧光素酶报告基因实验,验证 miR-132-3p与 FoxO3a的靶向结合关系,并用qRT-PCR和Wester n Blot检测过表达以及敲低miR-132-3p对FoxO3a的影响;采用qRT-PCR检测模拟失重环境下miR-132-3p的时程变化情况;在正常重力环境下或模拟失重环境下分别转染mi mic-132以及inhibitor-132后,用流式细胞技
  术检测成骨细胞ROS和凋亡的变化,Western Blot检测成骨细胞中MnSOD、Bax、Bcl-2和Cleaved Caspase-3的蛋白表达变化。
  结果:
  1.模拟失重环境下,成骨细胞凋亡率显著增高,凋亡相关分子 Bax和 Cleaved Caspase-3的mRNA和蛋白表达显著增加,能够抑制凋亡的Bcl-2的mRNA和蛋白表达显著下降。模拟失重环境72 h,随模拟失重时间的延长,成骨细胞中FoxO3a的mRNA表达显著减少,FoxO3a蛋白总量显著下降,p-FoxO3a的表达显著增高,细胞核中FoxO3a显著减少。免疫荧光检测发现,随模拟失重时间延长,FoxO3a蛋白在胞浆以及胞核中的表达逐渐降低。
  2.正常重力环境下敲低成骨细胞的 FoxO3a,成骨细胞凋亡率显著增加, Bax和Cleaved Caspase-3的表达显著增加,Bcl-2的表达显著下降;模拟失重环境下过表达成骨细胞的 FoxO3a,可部分逆转模拟失重导致的细胞凋亡率增加,部分抑制模拟失重导致的Bax、Cleaved Caspase-3表达增加和Bcl-2表达下降。
  3.模拟失重环境下成骨细胞中 ROS表达随失重时间延长而显著增加;正常重力环境下敲低成骨细胞的 FoxO3a,ROS表达显著增高,MnSOD的蛋白表达显著减少;模拟失重环境下过表达成骨细胞的FoxO3a,可部分逆转模拟失重导致的ROS表达升高和MnSOD表达降低;正常重力环境下过表达成骨细胞的ROS,细胞凋亡率显著增加,Bax和Cleaved Caspase-3的表达显著增加,Bcl-2的表达显著下降;模拟失重环境下抑制成骨细胞 ROS的表达,可部分逆转模拟失重导致的细胞凋亡率增加,部分抑制模拟失重导致的 Bax、Cleaved Caspase-3表达增加和Bcl-2表达下降。
  4. miR-132-3p可与FoxO3a的3’UTR区直接结合;miR-132-3p不影响 FoxO3a的mRN A表达但可显著抑制其蛋白表达;回转模拟失重环境下成骨细胞内miR-132-3p在回转48 h表达最高;正常重力环境下,补充miR-132-3p可致成骨细胞中ROS表达显著增高,细胞凋亡率显著增加,Bax和Cleaved Caspase-3的蛋白表达显著增加,Bcl-2和 MnSOD的蛋白表达显著减少;模拟失重环境下,干预miR-132-3p可部分逆转成骨细胞中ROS表达的增高以及细胞凋亡率的增高,部分逆转模拟失重导致的Bax、Cleaved Caspase-3表达增多和Bcl-2、MnSOD的表达减少。
  结论:
  1.模拟失重环境可促进成骨细胞凋亡,抑制细胞中FoxO3a的表达。
  2. FoxO3a表达下降可导致成骨细胞凋亡。过表达 FoxO3a可以部分逆转模拟失重导致的成骨细胞凋亡增加。
  3. FoxO3a通过抑制ROS表达进而对成骨细胞凋亡进行调控。
  4. FoxO3a是miR-132-3p的靶基因。模拟失重可通过miR-132-3p/FoxO3a/ROS通路促进成骨细胞凋亡。
  综上所述,我们首次证实模拟失重可通过 miR-132-3p/FoxO3a/ROS通路导致成骨细胞凋亡增加。本研究不仅进一步阐明了失重环境调控成骨细胞凋亡的机制,同时也为针对性地研发失重性骨质丢失的防护手段提供了新的方向。
[硕士论文] 孟星星
航空、航天与航海医学 中国人民解放军空军军医大学;第四军医大学 2017(学位年度)
摘要:研究背景:
  噪声污染是现代社会日趋严重的公共卫生问题,也是军事航空环境的重要组成部分。流行病学调查表明长期噪声暴露可导致听力及非听力性损伤,如睡眠障碍、脑功能下降、心血管疾病等。同时,噪声环境暴露人员的高脂血症及脂肪肝的发生率也高于普通人群。动物实验显示噪声可引起肝组织充血、水肿及血清转氨酶活性增高,提示噪声环境暴露可引发肝细胞损伤。但噪声对肝细胞结构、形态、脂质贮积、凋亡、氧化应激及纤维化等的影响,目前尚不十分清楚,相应的机理和防护措施研究也很缺乏。鞘磷脂代谢是细胞内重要的脂质代谢途径,酸性鞘磷脂酶(acid sphingomyelinase,ASM)是其主要组成成分之一,可通过水解鞘磷脂生成神经酰胺(ceramide,Cer),防止其在细胞内聚积,但ASM活性过度增加和Cer的过量产生,却可引发细胞氧化应激增强、凋亡增加等损伤改变,也介导了多种原因导致的肝脂肪变性、纤维化、炎症反应等病理变化,但ASM/Cer通路在噪声暴露所致肝细胞损伤中的作用目前并不清楚。二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid, DHA)是ω-3多不饱和脂肪酸(ω-3 polyunsaturated fatty acid,ω-3 PUFA)的一种,其可降低多种组织中炎性分子活性,减轻氧化应激损伤,对ASM亦有明确抑制作用,可改善酒精、高脂饮食及病毒感染引起的肝脏功能障碍,但其对噪声所致肝细胞损伤是否有保护作用尚无文献报道。
  实验目的:
  1.阐明噪声对小鼠肝细胞结构、形态、脂质含量、凋亡、纤维化和氧化应激的影响。
  2.探讨ASM/Cer通路在噪声所致肝细胞损伤中的作用。
  3.探讨DHA对噪声所致肝细胞损伤的保护作用及机制。
  实验方法
  雄性昆明小鼠暴露于90-110 dB声压级的宽频噪声(20-20k Hz)中。ASM抑制剂-盐酸多塞平(doxepin hydrochloride, DOX)及DHA均灌胃给药。
  1.苏木精-伊红(hematoxylin-eosin, HE)染色检测肝组织的形态结构。
  2.油红O(Oil red O, ORO)染色检测肝组织脂质含量。
  3.原位末端标记技术(transferase-mediated dUTP nick end labeling, TUNEL)计数肝组织凋亡细胞数目。
  4.蛋白免疫印迹(Western blot)、免疫组织化学染色(immunohistochemistry staining)及实时定量聚合酶链反应( quantitative real time polymerase chain reaction, qRT-PCR)检测蛋白质及mRNA含量与Cer水平。
  5.马松三色染色(masson trichrome staining)检测肝脏纤维化水平
  6.二氢乙锭( dihydroethidium, DHE)荧光探针技术检测肝组织超氧阴离子(superoxide anion, O2-)水平。
  7.丙二醛(malondialdehyde, MDA)、黄嘌呤氧化酶(xanthine oxidase, XOD)、总抗氧化能力(total antioxidant capacity, T-AOC)、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化酶(nicotinamide adenine dinucleotide oxidase, NADH oxidase)试剂盒检测肝组织氧化应激水平。
  8.谷丙转氨酶(alanine aminotransferase, ALT)和谷草转氨酶(aspartate transaminase,
  AST)试剂盒检测肝功能变化情况。
  实验结果:
  1.与对照组相比,噪声暴露组小鼠肝索结构紊乱,肝细胞出现水肿和空泡样变,部分核溶解、消失,脂质沉积明显,肝细胞凋亡率明显增加。并且随着噪声暴露时间的延长,上述病理改变逐渐加重。
  2.与对照组相比,噪声暴露组小鼠ASM基因和蛋白表达及Cer含量显著增加,DOX处理可使其恢复正常水平。同时,DOX处理可使噪声所致小鼠肝组织结构紊乱、细胞形态改变、脂质沉积、凋亡增加、氧化应激水平增高、血清ALT和AST含量增加等改变明显恢复。
  3.与单纯噪声暴露小鼠相比,噪声暴露 DHA处理小鼠,肝索结构紊乱明显改善,肝细胞脂质沉积显著减少,凋亡程度明显降低,氧化应激水平显著减少。同时,噪声暴露所致ASM/Cer通路上调也被显著抑制。
  实验结论
  1.宽频噪声刺激可致小鼠肝索结构紊乱及肝细胞形态改变、脂质沉积、凋亡增加、氧化应激水平增高。
  2.噪声刺激可上调肝组织ASM/Cer通路,在其所致肝细胞损伤中发挥重要作用。
  3. DHA可通过抑制ASM/Cer通路上调而减轻噪声所致肝细胞损伤。
[硕士论文] 郭慧慧
口腔临床医学 中国人民解放军空军军医大学;第四军医大学 2017(学位年度)
摘要:研究背景:
  随着人类对宇宙探索的逐步深入,宇航员长时间的太空飞行所造成的骨质丧失日益加重;同时,这也是限制人类对宇宙探索的主要医学问题之一。目前,已采取防护装备、营养补充、体育锻炼、中草药治疗等措施来预防及解决失重状态下骨丧失的这一问题,但其作用效果均不理想。因此,对于失重状态下骨质丧失的相关研究至关重要。骨细胞作为骨组织中最主要的细胞,是维持骨骼正常代谢平衡的重要因素;同时,它也是对力学刺激高度敏感的细胞之一。研究发现,已有许多离子通道与失重状态下的骨质丧失有关,如 Ca2+,K+等。但作为维持机体生物学功能重要的阴离子通道与此是否有关,国内外均未见报道。
  氯离子通道作为最重要的阴离子,参与体内多种重要的生理过程,并且氯离子通道基因突变与某些人类遗传病密切相关。 ClC型氯通道(ClC chloride channel)是一大类电压门控型的氯通道,ClC-5作为ClC型氯通道的第二分支,主要参与细胞内体酸化和氯离子的重吸收。近年来,研究发现 ClC-5基因敲除的小鼠可表现出生长阻滞和骨发育异常,说明 ClC-5可能与细胞的成骨分化有关,且 ClC-5基因突变可导致一种罕见的X染色体缺陷综合症-Dent’s病,并可伴有低磷性佝偻病的症状[1],提示我们 ClC-5可能与磷代谢异常有关。本课题组前期研究结果显示,模拟失重下悬尾鼠后肢骨骨质出现明显丧失,且血磷升高;而高磷喂养小鼠1月后,后肢骨也出现了明显的骨质丧失,提示磷代谢异常可能是模拟失重下骨丧失的重要原因之一。那么,模拟失重下ClC-5是否在骨丧失中也具有重要作用呢?若是,ClC-5又是否与磷代谢异常相关呢?其中的机制是什么呢?这些都是本课题关注的问题。
  研究目的:
  本课题的研究目的在于观察模拟失重下 ClC-5在骨丧失中的作用,并对其可能的作用机制进行初步探讨。
  研究方法:
  1.利用悬尾鼠和二维回转器模拟失重,Real-time PCR检测ClC-5在IDG-SW3骨细胞系的表达及表达变化,为后期实验提供实验基础。
  2.体外培养 IDG-SW3骨细胞系,利用脂质体转染的方法,构建瞬时过表达 ClC-5及干扰 ClC-5氯离子通道表达的 IDG-SW3骨细胞系。茜素红染色检测过表达ClC-5后骨细胞的矿化能力,利用Real-time PCR检测成骨相关基因在两种基因表达体系以及两种表达体系模拟失重下的表达状况;探讨模拟失重下ClC-5对骨细胞成骨能力的影响。
  3.利用Real-time PCR检测破骨相关基因在过表达ClC-5、干扰ClC-5体系以及两种表达体系模拟失重下的表达情况;同时透射电镜观察骨细胞内超微结构,探讨模拟失重下ClC-5对骨细胞破骨能力的影响。
  4.利用Real-time PCR、能谱分析、细胞内pH染色探讨模拟失重下ClC-5与磷代谢的相关性。
  5.利用Real-time PCR检测IDG-SW3骨细胞系在高磷状态培养时成骨及破骨相关基因表达的变化,进一步证实高磷状态对骨丧失的作用。
  研究结果:
  1.模拟失重下ClC-5在骨细胞的表达
  模拟失重下,悬尾鼠后肢骨骨细胞中的ClC-5蛋白表达升高,且IDG-SW3骨细胞中ClC-5的表达也升高。
  2.模拟失重下ClC-5对骨细胞成骨能力的影响
  (1)过表达ClC-5基因,骨细胞成骨相关基因ALP、BSP、OC、Osx的表达升高,细胞体外的矿化能力明显加强。
  (2)干扰ClC-5表达,骨细胞成骨相关基因ALP、BSP、OC、Osx的表达降低。
  (3)模拟失重下,骨细胞成骨相关基因ALP、BSP、OC、Osx的表达降低。
  (4)过表达ClC-5模拟失重后,骨细胞成骨相关基因ALP、BSP、OC、Osx的表达降低。
  (5)干扰ClC-5表达模拟失重后,骨细胞成骨相关基因ALP、BSP、OC、Osx的表达升高。
  3.模拟失重下ClC-5对骨细胞破骨能力的影响
  (1)过表达ClC-5基因,骨细胞破骨相关基因TRAP、RANKL表达降低,RANKL/OPG比值减小。
  (2)干扰ClC-5表达,骨细胞破骨相关基因TRAP、RANKL表达升高,RANKL/OPG比值增大。
  (3)模拟失重下,骨细胞破骨相关基因 TRAP、RANKL表达升高,RANKL/OPG比值增大,细胞凋亡。
  (4)过表达 ClC-5模拟失重后,骨细胞破骨相关基因 TRAP、RANKL表达升高, RANKL/OPG比值增大。
  (5)干扰了 ClC-5表达模拟失重后,骨细胞破骨相关基因 TRAP、RANKL表达降低,RANKL/OPG比值减小。
  4.模拟失重下ClC-5与磷关系的初步研究
  (1)骨细胞二维回转模拟失重条件下,Pit-1基因表达量升高。
  (2)过表达 ClC-5氯离子通道后,Pit-1基因表达量升高,胞外磷含量增多;干扰ClC-5氯离子通道后,Pit-1基因表达量降低,胞外磷含量减少。
  (3)干扰ClC-5氯离子通道表达模拟失重后,Pit-1基因表达量降低。
  (4)模拟失重和干扰ClC-5氯离子通道表达模拟失重后,细胞内pH均降低,且干扰ClC-5基因表达二维回转后细胞内pH较二维回转后升高。
  (5)髙磷液培养骨细胞后,成骨相关基因ALP、BSP表达降低,破骨相关基因TRAP、RANKL表达升高,RANKL/OPG比值增大。
  结论:
  1.模拟失重下,骨细胞ClC-5表达显著升高,提示ClC-5参与了模拟失重后的骨改建过程。
  2.模拟失重条件下ClC-5可致成骨相关基因表达减少,破骨相关基因表达增强,提示ClC-5在模拟失重下的骨丧失中具有重要作用。
  3.模拟失重条件下,ClC-5可能通过细胞内pH的变化来影响胞外磷含量
  4.模拟失重下ClC-5可能是通过影响细胞内pH值,升高胞外磷含量,减少成骨,增加破骨,从而最终导致模拟失重后的骨丧失。
[硕士论文] 索惠丽
航空、航天与航海医学 中国人民解放军空军军医大学;第四军医大学 2017(学位年度)
摘要:随着科技飞速发展,新型战机具有高过载、高增长率、高角加速度的特点,这对飞行人员前庭功能提出了更高的要求。当人体前庭耳石系统承受的载荷超过耐力极限,飞行员即会出现空中眩晕、空间定向障碍等表现,危及飞行安全。因此,良好的前庭功能是保证高性能战机飞行人员从事飞行活动,发挥战斗力的必要条件。
  飞行人员对飞行环境的充分适应对于特殊环境下生活和活动的人员来说尤为重要。前庭习服训练是提高前庭稳定性最为有效的环节,可以通过习服对运动病或者前庭自主神经反应敏感者进行有效的防治。目前我军飞行员采用的前庭训练方法主要有徒手前庭体操的主动训练法和专用设备的被动训练法。在相关前庭训练方法研究的报道中可以发现,这些方法不能同时对前庭半规管和耳石系统进行刺激,且缺乏对训练前后自主神经反应的评定。针对于此类问题,第四军医大学航空航天医学系自主研制了电动三维滚轮,前期研究发现,该设备可以实现多方位,多角度的前庭刺激,不仅通过调节三维滚轮的转动时间和转速精确调节刺激量,而且刺激过程中伴有身体的血液转移,简单安全,从而能够更好的模拟实际飞行中的前庭刺激。除此之外,前期课题组已经做了相关研究[1-3],肯定了三维滚轮在前庭功能评价方面的检出率高于电动转椅。
  前庭通过多个神经通路参与几乎所有自主神经活动,并不只与“运动病”或“眩晕症”相关,特别是近年来的动物和人体实验研究发现,前庭通过“前庭-交感反射”参与机体在体位变化过程中的早期血压调节,因此,前庭功能稳定性训练所产生的前庭功能变化可否影响心血管系统对血压的调节能力不得而知。三维滚轮作用于前庭系统,其对前庭的影响亦有可能产生同样效应。众所周知,歼击机飞行员的心血管功能调节能力对于对抗飞机机动飞行中持续性正加速度负荷导致的血液足向转移至关重要。因此,在三维滚轮应用于部队前庭功能训练之前,必须明确三维滚轮暴露过程中或训练后的心血管调节能力变化。本研究围绕三维滚轮对前庭功能变化和心血管调节的作用进行了以下几个方面的研究和探索:
  1、三维滚轮暴露过程中的前庭及心血管反应特征
  本实验旨在比较三维滚轮与电动转椅在前庭方面的评价作用,观察受试者在二者暴露过程中的心血管反应特征。对14名男性健康受试者分别使用三维滚轮与电动转椅对受试者进行前庭刺激,比较两种方式暴露过程中的血压、心率、心脏泵血功能及自主神经调节功能的变化。运用飞行员生理参数记录仪分析心率变异性,利用立位平衡测试仪测量人体前庭功能。实验结果表明,三维滚轮在刺激过程中收缩压(SBP)及舒张压(DBP)在暴露前30s内显著降低(P<0.05),之后恢复至刺激前水平;而电动转椅在刺激过程中收缩压(SBP)及舒张压(DBP)较刺激前后变化不明显。三维滚轮与电动转椅在刺激过程中的心率(HR)及心输出量(CO)较刺激前均显著增加(P<0.05),而每搏量(SV)较刺激前后无明显差异。三维滚轮在刺激过程中大部分时间外周阻力(TPR)较刺激前后显著降低(P<0.05),而电动转椅变化不明显。在前庭刺激过程中,电动转椅血压及总外周阻力较三维滚轮均明显升高(P<0.05),两种方式刺激前后的平衡能力测试均无明显变化。心率变异性(HRV)中LF/HF分析结果提示,在三维滚轮与电动转椅前庭刺激过程中较前后均降低。结果提示,5min三维滚轮和90s电动转椅前庭刺激会引发各自不同的心血管功能调节特征。
  2、三维滚轮暴露对前庭与心血管调节能力的影响
  本实验观察了14名男性健康受试者三维滚轮前庭刺激前后前庭功能及直立位倾斜试验应激时心血管调节功能变化。实验结果表明,单次三维滚轮刺激后直立位应激时,SBP、DBP及平均动脉压(MAP)、TPR较刺激前显著降低(P<0.05),HR、SV变化不显著。立位平衡能力测试各参数于刺激前后无明显变化。本实验结果提示,单次三维滚轮所产生的前庭刺激可能暂时抑制了机体在直立位应激时的心血管调节能力。
  3、三维滚轮训练对前庭与心血管调节能力的影响
  本实验利用三维滚轮对11名男性健康受试者进行.每天以轻中度前庭植物神经症状为训练终止点,连续7天前庭功能训练,观察训练前后直立位应激时心血管调节功能变化。实验结果表明,在三维滚轮前庭训练过程中,心率变异性的低频成分呈降低趋势,高频成分呈升高趋势,LF/HF值呈降低趋势。前庭训练过程中Graybiel主观量表评分结果提示,训练前三天评分呈升高趋势,第4-6天评分相对稳定。三维滚轮进行前庭训练后,立位平衡测试中心轨迹的外周面积显著增加(P<0.05)。直立位应激的0-10s血压较前庭训练前显著降低。结果提示,每天以轻中度前庭植物神经症状为训练终止点,连续7天的三维滚轮前庭训练可在一定程度上形成前庭习服,但是不完全的前庭习服可能影响前庭器官对身体平衡,以及体位改变中的心血管调节。
  总之,本研究探讨了三维滚轮前庭刺激前庭与心血管反应特征以及前庭训练对人体直立位应激下心血管调节能力的影响。结果表明,5min三维滚轮和90s电动转椅的前庭刺激引发了具有各自不同的心血管调节特征。利用三维滚轮进行单次前庭刺激削弱了心血管自主神经调节功能,而每天以轻中度前庭植物神经症状为训练终止点,连续7天的三维滚轮前庭训练虽可在一定程度上形成前庭习服,但是不完全的前庭习服可能影响前庭器官对身体平衡以及心血管调节。
[博士论文] 武晓瑞
航空、航天与航海医学 中国人民解放军空军军医大学;第四军医大学 2017(学位年度)
摘要:研究背景:在中长期航天飞行中,航天员面临特殊而又复杂的极端环境,遭受微重力、噪声、昼夜节律改变、狭小环境、社会隔离、辐射等特殊环境因素影响。航天应激环境给乘员的心理带来极大的挑战,容易引起睡眠障碍、疲劳、易怒、情绪不稳定、注意力难以集中、焦躁不安、心悸、血压不稳、食欲缺乏等心身症状和认知变化,影响工作效率和表现,载人航天史中不乏因为心理问题影响工作甚至提前返回的案例。这些心身症状符合中医郁证的临床特征,为了区别于一般临床上的郁证,我们将其称为航天郁证。
  中长期航天飞行应激因素多,心理问题机制复杂,涉及多系统结构和功能异常或紊乱,针对单一靶点的防治措施很难取得满意的疗效。中医药具有多系统、多层次、多靶点对机体功能进行调节和不良反应少的优点,应用于航天领域有其独特的优势。本团队长期从事航天员医监医保任务和实践,一直致力于中医药在载人航天中的应用研究。保元解郁方(BYJYF)是根据空间站任务医学需求,针对长期航天飞行心理应激问题,结合航天员医学监督和保障的长期实践,借鉴古今名医用药经验,参考现代药理学研究成果,以疏肝解郁、养血理气、安神宁志为组方原则,拟定出的防治航天郁证的中药复方。然而此方对抗航天郁证的作用及其机制尚未完全阐明,本研究以此为切入点,塑造航天复合应激大鼠模型,采用多种方法揭示BYJYF水提物在多个系统和层次上的抗郁效果,深入探讨其作用机制。
  研究目的和意义:
  1.创建航天郁证大鼠模型,评价其行为学表现和各系统变化,为研究载人航天飞行任务中的郁证问题提供技术平台。
  2.阐释航天郁证的发生机制和病理基础,为其防治提供理论支持。
  3.评价保元解郁方对模拟航天郁证的干预效果,从神经、内分泌、氧化应激等不同方面揭示其对抗航天郁证的作用环节,深入研究其潜在干预机制,探讨作用通路和靶点,为中医药防治航天郁证和航天新药开发提供理论和实验依据。
  研究方法:利用神经行为学方法、生化检测、酶联免疫吸附试验、高效液相色谱串联质谱、病理切片、抗体芯片、蛋白免疫印迹、网络药理学分析等手段,从动物行为表现、整体应激水平和抗氧化水平、脑神经递质、组织形态、蛋白分子、信号转导通路多层面探讨模拟航天郁证的病理基础,阐释BYJYF干预航天郁证的作用及其机制。
  1.动物分为空白组(Ctrl)、模型组(Mod)、BYJYF组、盐酸氟西汀组(Flu)。通过尾吊、孤养、65dB(A)噪声暴露、90分钟明暗周期设置等方法,模拟失重、隔离、噪声、昼夜节律改变等多因素组成的航天复合应激。经过42天模拟航天复合应激和灌胃给药后,应用糖水偏好实验、旷场实验、Morris水迷宫实验、强迫游泳实验等四个行为学方法评价大鼠模型的抑郁样行为,用盐酸氟西汀做阳性对照药物,对BYJYF的三个剂量组进行药效验证。
  2.应用酶联免疫吸附试验检测血清应激激素CORT、ACTH、NE、DA水平,观察模拟航天郁证应激水平的变化和BYJYF对应激水平的影响。
  3.用水溶性四唑盐法、可见光分光光度法、化学比色法和硫代巴比妥酸法分别检测血浆氧化还原酶SOD、CAT、T-AOC活性和脂质过氧化产物MDA的水平,观察模拟航天郁证大鼠氧化应激水平的变化和BYJYF对氧化应激水平的影响。
  4.应用高效液相色谱串联质谱(LC-MS/MS)测定大鼠海马和大脑皮层组织中7种主要神经递质 E、NE、DA、5-HT、GABA、Glu、Ach的水平,观察模拟航天郁证大鼠神经递质水平的变化和BYJYF对脑组织神经递质水平的影响。
  5.通过对大脑组织切片进行尼氏染色,观察海马和大脑皮层组织神经元数量和形态的变化,评价模拟航天郁证和BYJYF对神经元组织形态的影响。
  6.应用 KAM-850抗体芯片进行海马和大脑皮层组织高通量蛋白组学检测,分析差异蛋白,找出其对应的基因,运用KEGG数据库进行通路富集分析,获取差异表达基因显著富集的通路,初步探讨BYJYF的作用通路和靶标蛋白。
  7.按照通路功能对芯片富集结果做进一步分析,找出与神经系统密切相关的通路,用免疫印迹法对海马和大脑皮层匀浆进行检测,观察相关通路上关键蛋白的表达水平变化,对抗体芯片的结果进行验证,揭示BYJYF的作用通路和靶标蛋白。
  8.检索BYJYF所含化学物质,应用药物CIPHER-CS方法进行网络药理学分析,预测潜在靶标并找出相应的基因,对基因进行GO功能分析和KEGG通路分析,从组分角度预测BYJYF的作用靶标,与动物实验结果进行比较和汇总分析,进一步明确BYJYF的作用机制。
  研究结果:
  1.采用四个因素模拟长期航天复合应激,引起大鼠糖水偏好率降低,旷场运动平均速度降低,MWM定位航行实验逃避潜伏期和游程延长,MWM空间搜索实验原平台象限的游泳时间百分比明显减少,强迫游泳不动时间和攀爬次数减少。航天郁证模型大鼠具有快感缺失、情绪低落、行为绝望、学习记忆能力下降等抑郁样反应和认知下降表现。BYJYF能够减轻抑郁样反应发生程度,增强学习记忆能力,具有剂量-效应关系,效果不亚于盐酸氟西汀。
  2.航天郁证模型大鼠血清NE、DA、CORT、ACTH水平和MDA水平升高,SOD、CAT、T-AOC活性降低,交感神经系统和下丘脑-垂体-肾上腺轴活性以及氧化应激水平增加。BYJYF可以防止或减轻这些指标的变化,降低应激反应水平,减轻氧化应激损伤。
  3.航天郁证模型大鼠大脑皮层神经递质NE、E、DA、5-HT和GABA的含量和海马NE和5-HT的含量减少,大脑皮层Glu、Ach的含量和海马Ach的含量增加。BYJYF对大脑皮层和海马多种神经递质水平有调节作用。
  4.航天郁证模型大鼠海马CA3区和大脑皮层神经元数量减少,间隙变大,排列稀疏散乱,染色变弱,尼氏体减少。BYJYF可以有效减轻海马和皮层神经元数目和形态的改变,减轻神经元损伤,对神经元有保护作用。
  5.在854个蛋白分子中,海马组织中Mod组和BYJYF组显著差异蛋白分别是51个和37个,集中于MAPK、mTOR、神经营养因子和p53等信号传导通路;大脑皮层组织中分别是28个和43个,集中于MAPK、p53、神经营养因子、mTOR等信号传导通路。Mod组 MAPK和 p53通路在海马和大脑皮层中活性变化都很明显;BYJYF组MAPK、神经营养因子和mTOR通路活性在海马和大脑皮层中都发生了明显变化。其中MAPK和神经营养因子通路与神经系统功能密切相关。
  6. MAPK通路上的关键蛋白变化:1)海马组织:航天郁证模型p-ERK1/2和p-p38 MAPK蛋白水平均升高,BYJYF可使其水平降低。2)大脑皮层组织:BYJYF组ERK1/2和p38 MAPK的磷酸化水平升高。结果提示,模拟航天郁证ERK和p38 MAPK通路上调,BYJYF下调了海马ERK和p38 MAPK通路,对皮层的影响有待进一步验证。
  7.神经营养因子通路上的关键蛋白变化:1)海马组织:航天郁证模型p-PI3K、p-AKT、p-mTOR、p-CREB、BDNF水平显著降低,p-GSK-3β水平显著升高;BYJYF可明显减轻这些蛋白水平的变化幅度。2)大脑皮层组织:航天郁证模型p-CREB没有明显变化;BYJYF组p-CREB水平有所升高,其他蛋白变化趋势与海马组织一致。结果提示,模拟航天郁证神经营养因子通路下调,BYJYF可以上调大脑皮层和海马神经营养因子通路。
  8.共收集到BYJYF八味中药所含的814个小分子化合物,包括水溶性成分412个,得到588个潜在靶标蛋白。KEGG通路分析发现,在17类通路中,神经活性配体受体相互作用通路、血管平滑肌收缩相关通路、钙信号通路与神经功能或应激密切相关。GO功能注释分析中,细胞信息传递、细胞膜、离子通道等功能富集区也与神经系统密切相关。
  结论:
  1.尾吊、孤养、65dB(A)噪声暴露、90分钟明暗周期更替等四个因素叠加模拟长期航天复合应激能够诱导大鼠抑郁样反应,此方法可以成功构建航天郁证模型。
  2.模拟航天郁证大鼠具有抑郁样反应和认知功能下降表现,应激反应和氧化应激明显,神经递质水平失调,大脑皮层和海马CA3区神经元损伤。模拟航天郁证与神经和内分泌、氧化还原和神经递质水平失调,以及神经元损伤相关。
  3. BYJYF能够减轻交感神经系统、下丘脑-垂体-肾上腺轴的激活和机体氧化应激损伤,调节脑神经递质水平,减轻神经元损伤,通过调节神经和内分泌、抗氧化、调节神经递质和保护神经元等多种途径减轻抑郁样反应、改善认知,对抗模拟航天郁证作用明显。
  4. BYJYF可通过下调 MAPK通路和上调神经营养因子通路,提高大脑 BDNF水平并激活 CREB来改善神经可塑性,减轻应激和炎性反应,减少神经元凋亡,促进神经元存活,从而保护神经元,对抗航天郁证。
  5.针对航天郁证多系统的病理生理改变进行中医辩证,依据疏肝解郁、养血理气、安神宁志的治则拟定的保元解郁方具有多系统、多靶点、多途径整体综合调理的效用优势,辨证合理,组方科学,疗效显著,具有很好的研发和应用前景。
  创新点:
  1.首次通过尾吊、孤养、65dB(A)噪声暴露、90分钟明暗周期设置等方法建立航天郁证动物模型,此模型将为研究载人航天飞行中的郁证问题提供技术平台和理论支持。
  2.首次从神经行为学、生物化学、组织形态学、分子生物学、蛋白质组学、生物信息学、网络药理学等多层次、多角度系统研究航天郁证的病理生理改变和发病机制。
  3.首次对航天郁证进行中医药防护作用和机制研究,发现保元解郁方具有减轻抑郁样反应、调节神经和内分泌、抗氧化、调节神经递质和减轻神经元损伤等药理作用,明确了下调MAPK通路和上调神经营养因子通路是其发挥抗郁作用的机制之一。
[硕士论文] 赵冠华
特种医学 中国人民解放军空军军医大学;第四军医大学 2017(学位年度)
摘要:执行飞行任务的特殊视觉环境决定了飞行员须拥有良好的视觉功能。随着三代机、四代机、无人机及夜视等技术的应用,传统飞行员的视觉作业环境发生了变化,对飞行人员视觉功能选拔及医学鉴定提出了新的要求,全面细致地评价和鉴定飞行员的视觉功能也更显重要。但目前的评价方法较为粗糙,视敏度仅能反映对比度100%条件下人眼能分辨的极限空间频率,暗适应曲线仅能体现暗适应时间和光反应阈值,都不能反映飞行员在大雾、沙尘等对比度较差环境下的视觉质量,也不能反映在黄昏、夜晚等光线较暗时的形觉功能。而对比敏感度函数(contrast sensitivity function,CSF)反映了人眼在不同空间频率上的对比敏感特征,能够很好的评估视觉质量,有望应用于飞行员的选拔与鉴定。CSF受光学因素和神经因素共同影响,光学因素可由调制传递函数(modulation transfer function,MTF)评估,神经因素可由神经对比敏感度函数(neural contrast sensitivity function,NCSF)评估,它们之间的关系为:NCSF=CSF/MTF[1]。本研究旨在探讨明、中间、暗视觉环境或存在眩光时NCSF和CSF的变化特性及瞳孔直径的影响,轻中度缺氧对CSF的影响,以及探索MTF和NCSF指标评价近视矫正术后远期视觉质量和佩戴微光夜视镜后的视觉神经系统功能,为飞行员、无人机操作员视觉功能选拔和医学鉴定提供实验依据。
  对象与方法:
  本研究分为4部分,研究对象均为从第四军医大学学员中招募的志愿者。
  1.视觉环境及瞳孔直径对NCSF和CSF的影响。招募10名健康男性(10眼)作为受试,以右眼为测试眼,利用视觉监视系统(Monpack3型,法国 Metrovision公司)设置不同环境亮度并附加眩光,测量自然瞳孔及3.0mm和5.0mm人工瞳孔时的 CSF;利用视觉质量分析仪(OQASⅡ型,西班牙 Visiometrics公司)测量3.0mm和5.0mm瞳孔时 MTF,根据CSF与MTF的比值求得NCSF。
  2.轻中度缺氧对CSF的影响。招募11名健康男性(11只眼)作为受试,利用低压氧舱分别设置初始高度(海拔约300m)、轻度缺氧高度(海拔3000m)及中度缺氧高度(海拔4500m),受试在相应高度上适应5~10min后开始检测反应能力和视觉对比敏感度,全程监测心率和血氧。
  3.准分子激光角膜原位磨镶术(laser in situ keratomileusis,LASIK)后的远期(≥5年)视觉质量的观察。从志愿者中选择曾行LASIK手术者35人(70只眼)作为观察组,未行LASIK手术者70人(140只眼)作为对照组,采用OQASⅡ比较近期观察组(LASIK术后2~4年)和远期观察组(LASIK术后5~11年)的视觉质量,通过设立近期对照组(≤22岁)和远期对照组(≥23岁)探讨年龄、用眼习惯等混杂因素对视觉质量的影响,并分别与近远期观察组相比较。
  4.暗适应及佩戴夜视镜后视觉质量的评估,招募8名健康男性(8只眼)作为受试,以右眼为测试眼。利用Monpack3测量环境亮度10-1~10-4cd/m2时,明适应、暗适应及佩戴微光夜视镜的CSF;利用OQASⅡ测量MTF。根据CSF与MTF的比值求得NCSF。
  结果:
  1. NCSF和CSF随环境亮度降低曲线整体下移,波峰向低频区移动,CSF更偏向低频区。瞳孔开大,MTF下降,在明视觉环境和中间视觉环境中,NCSF和CSF在中低频区上升;当存在眩光源时,NCSF和 CSF在高频区有下降的趋势;在暗视觉环境中,小范围的瞳孔波动对NCSF和CSF没有显著影响。
  2.轻度缺氧(3000m)时,CSF在空间频率为1.5cpd时已经显著降低(P<0.05);中度缺氧(4500m)时,CSF在空间频率为1.5~3cpd时显著降低(P<0.01),错误率显著提高(P<0.01)。
  3. LASIK术后数年内,对照组的视觉质量相关指标显著好于观察组(P<0.05);随术后时间延长,观察组的视觉质量相关指标基本保持稳定,有一定降低的趋势,但没有统计学差异(P>0.05)。
  4.暗适应能显著提高暗视觉环境下的 NCSF及 CSF,主要提高区为0.6~3.4cpd,对中间视觉环境下的 NCSF及CSF影响较小;微光夜视镜能显著提高暗视觉和中间视觉环境下的NCSF及CSF,主要提高区为1.1~7.1cpd,效果好于暗适应(P<0.05)。
  结论:
  1. CSF由 MTF和 NCSF共同决定。MTF受瞳孔直径影响,瞳孔直径开大, MTF下降。NCSF受瞳孔直径和环境亮度影响,环境亮度降低,NCSF下降。瞳孔开大,NCSF在中低频区上升,但若存在眩光,NCSF在高频区有下降的趋势。CSF、MTF和NCSF能够分别从整体、光学因素和神经因素方面来评价飞行员的视觉质量。
  2.轻中度缺氧会导致错误率增加、对比敏感度下降,对 CSF的影响主要体现在低频区,空间频率越低对缺氧越敏感。在低亮度或低对比度条件下应更注意到缺氧对飞行员视觉功能的影响。
  3. MTF反映屈光系统的光学质量,可用来评价近视矫正手术的远期视觉质量。LASIK会一定程度降低视觉质量,随术后时间延长,基本保持稳定,有一定恢复的趋势,但在数年内没有完全恢复。招飞体检时,对曾行近视矫正术者仍应该慎重。
  4. NCSF反映视觉神经系统的功能,可用来评价暗适应及佩戴微光夜视镜后的视觉功能变化。相较于暗适应,夜视镜提升视觉质量的效果更好,更靠近高频区,且能够在中间视觉环境下发挥作用。但由于其对视野、立体视觉等的不良影响,相关训练及评价体系应更加完善。
[硕士论文] 董利洁
内科学(心血管病) 安徽医科大学 2017(学位年度)
摘要:目的:观察中、高强度正加速度(+Gz)暴露下人体心、肾损伤标志物水平的变化,进一步明确中、高强度+Gz暴露是否会导致人体心脏、肾脏损伤,为更好维护战斗机飞行员心肾健康提供研究依据。
  方法:依据暴露强度将41名受试者分为A(n=18)、B(n=11)、C(n=12)三组,在载人离心机上进行+Gz暴露,加速度暴露曲线为梯形,增长率为3G·S-1,A组、B组、C组最高+Gz暴露强度分别为+8G/10s、+6.5G/45s和+9G/10s。分别在+Gz暴露前、+Gz暴露后20h采集受试者血液和尿液标本,+Gz暴露后2h采集尿液标本。采用全自动分析仪检测血生化、尿常规等指标,利用酶联免疫吸附法测定GPBB、H-FABP水平,利用免疫速率散射比浊法测定尿MA、TRF、IGU、α1-M水平。对所得数据进行统计分析,组内+Gz暴露前、后均数比较采用配对t检验;组间均数比较采用方差分析,组间两两比较采用LSD检验,以P<0.05为差异有统计学意义。
  结果:
  1.中、高强度+Gz暴露后20h,A、B、C三组血清GPBB、H-FABP、LDH、α-HBD、CK、CK-MB、Mb平均水平较+Gz暴露前均显著升高,差异具有统计学意义(P<0.01); B、C两组血清 GPBB、LDH、α-HBD、CK、CK-MB、Mb平均水平略高于 A组,但变化幅度并不显著,差异无统计学意义(F=1.684~2.872,P>0.05);B、C两组血清CK-MB平均水平显著高于A组,C组血清H-FABP水平显著高于 A组,差异有统计学意义(F=3.769、5.298,LSD-t=2.516~2.88,P<0.05)。
  2.中、高强度+Gz暴露后,41名受试者血清 GPBB、H-FABP、LDH、α-HBD、CK、CK-MB、cTnI、Mb平均水平均未超出参考值范围,但部分受试者血清CK水平超出参考值范围。
  3.三组+Gz暴露前、+Gz暴露后2h、+Gz暴露后20h尿MA、TRF、IGU、α1-M水平均差异显著(F=15.876~30.775,P<0.05);以+9G/10s暴露后2h尿MA、TRF、IGU、α1-M水平最高,三组间尿α1-M差异无统计学意义(F=1.189,P>0.05)。
  4..三组+Gz暴露前、+Gz暴露后2h、+Gz暴露后20h尿比重差异显著(F=34.922,P<0.05),以+6.5G/45s暴露后2h最低;三组间尿比重差异无统计学意义(F=1.108,P>0.05)。
  5.中、高强度+Gz暴露后20h,三组GFR平均水平较+Gz暴露前显著降低,三组Scr平均水平及B、C两组BUN平均水平较+Gz暴露前显著升高(P<0.01),A组血清BUN平均水平较+Gz暴露前略有升高,差异无统计学意义(P>0.05);三组间Scr、GFR、BUN差异无统计学意义(F=0.209~0.437,P>0.05)。
  6.中、高强度+Gz暴露后2h,三组尿MA、TRF、α1-M平均水平及部分受试者GFR、BUN、IGU水平超出参考值范围,+Gz暴露后20h恢复至正常水平。
  结论:
  1.在有效抗荷措施防护下,中、高强度+Gz暴露可导致人体心肌细胞脂肪酸β-氧化和糖酵解加强,肌细胞膜通透性暂时性升高,但不会导致心肌细胞明显器质性损伤变化,为指导航空医学鉴定及更好维护战斗机飞行员心脏健康提供研究依据。
  2.中、高强度+Gz暴露可造成人体肾小球和肾小管功能一过性异常,并且随着+Gz暴露峰值增加、持续时间延长,不良影响效应加重,并表现出一定个体差异性,为战斗机飞行员肾脏功能保护及医学鉴定提供实验依据。
[硕士论文] 李程飞
航空、航天与航海医学 中国人民解放军空军军医大学;第四军医大学 2017(学位年度)
摘要:研究背景:
  失重导致的心血管功能失调是长期航天飞行中航天员面临的健康问题之一,其主要表现为立位耐力降低和运动能力下降,严重者可出现晕厥,严重危害航天员的健康,而目前对抗心血管功能失调的措施极其有限,因此,深入研究其发生机理对发展有效的防护措施意义重大。
  血管内皮细胞作为血管的内层衬里,通过自分泌、旁分泌、血管生成、白细胞粘附、调节血管壁通透性和调节血管平滑肌收缩等途径在血管功能中发挥重要的调节作用。
  自噬是细胞为了保持自身稳态对于外界环境变化做出的应激性反应。大量研究表明,血管内皮细胞的自噬与多种心血管功能紊乱和疾病有密切的关系。近年来,本课题组研究发现模拟失重后,在细胞和整体水平血管内皮细胞自噬水平均有增强,因此我们推测自噬激活可能在失重致血管功能失调中发挥重要作用,深入探讨其作用机制对于明确其作用靶点具有重要的价值。
  目的:
  本课题拟在前期研究基础上,探讨自噬与失重后血管内皮细胞功能改变的关系,从细胞和分子水平阐明失重诱导血管内皮细胞自噬的调控机制。
  方法:
  1.体外培养 HUVECs,随机分为回转模拟失重24h(24hMG)、48h(48hMG)和72h(72hMG)组以及地面正常重力对照24h(24hCon)、48h(48hCon)和72h(72hCon)组, Western blot检测自噬标志性分子LC3和p62的时程变化;免疫荧光检测HUVECs和PMVECs在回转48h后的LC3斑点聚集情况,透射电子显微镜分别检测回转48h后HUVECs和PMVECs中的自噬体和自噬溶酶体。
  2.将3-MA作为自噬的特异性阻断剂,将HUVECs分为地面正常重力对照组(Con)、地面正常重力对照+3-MA组(Con+3-MA)、回转模拟失重组(MG)、回转模拟失重+3-MA组(MG+3-MA),回转模拟失重48h后Western blot检测HUVECs中LC3II与 LC3I的比值以及 p62蛋白的表达量,检测凋亡相关蛋白 Bcl-2、Bax及活化的caspase3的表达,AnnexinV-FITC/PI双染色后经流式细胞仪测定凋亡率,Transwell侵袭小室实验和划痕实验检测细胞的迁移能力。
  3.在HUVECs回转模拟失重48h后,Western blot检测LC3、p62、p53、磷酸化AMPK和反映mTOR活性的磷酸化p70S6K的蛋白表达变化;在地面正常重力下敲低HUVECs中p53的表达以及回转模拟失重下过表达p53,而后检测HUVECs中自噬相关分子LC3、p62和磷酸化p70S6K的蛋白表达变化,免疫荧光显微镜测定各组细胞中LC3的斑点聚集情况。
  4.回转模拟失重48h后,Western blot检测HUVECs胞质胞核中p53的表达变化,实时荧光定量PCR检测HUVECs中p53 mRNA的变化;在沉默HDM2及应用蛋白酶体抑制剂MG132两种条件下分别检测回转模拟失重48h后HUVECs中LC3、p53、p62和磷酸化p70S6K的表达,免疫荧光检测HUVECs中LC3斑点聚集情况;免疫共沉淀检测HUVECs回转模拟失重48h后HDM2与p53之间的结合;回转模拟失重同时加入出核转运抑制剂LMB,检测HUVECs胞质和胞核中p53变化及LC3、p62和磷酸化p70S6K的表达,免疫荧光检测LC3斑点聚集情况。
  结果:
  1.回转24h、48h和72h后,HUVECs中LC3II与LC3I的比值均升高,p62均降低。回转48h后,HUVECs和PMVECs含LC3斑点(>5个)的细胞数目较对照组显著增多,透射电子显微镜观察到回转48h后HUVECs和PMVECs中自噬体和自噬溶酶体产生。
  2.3-MA能有效逆转模拟失重引起的HUVECs LC3II/LC3I比值升高及p62表达降低;与单纯模拟失重组相比,模拟失重同时用3-MA阻断自噬后,HUVECs细胞凋亡率升高,凋亡相关蛋白Bcl-2表达降低,Bax表达升高,活化的caspase3表达升高,Transwell实验中细胞迁移率降低,划痕愈合率下降。
  3.与地面正常重力对照组相比,回转模拟失重48h后HUVECs LC3II/LC3I比值升高, p62和磷酸化p70S6K的表达均显著降低,磷酸化AMPK变化不明显;在正常重力条件下沉默p53会使HUVECs LC3II/LC3I比值升高,p62表达减少,p70S6K磷酸化减少,免疫荧光显示LC3呈斑点状聚集的细胞比例增高,而在模拟失重条件下过表达p53会逆转失重引起的HUVECs的自噬增强。
  4.回转模拟失重48h后,HUVECs中p53的mRNA水平变化不明显,而胞质和胞核中p53蛋白水平均显著降低;沉默HDM2或者加入MG132均可逆转模拟失重导致的HUVECs p53蛋白表达量减少、LC3II/LC3I比值升高、p62及磷酸化p70S6K降低、LC3呈斑点状聚集的细胞比例升高等变化;免疫共沉淀显示回转48h后HUVECs HDM2与p53结合增强;模拟失重同时加入出核转运抑制剂LMB后,HUVECs胞质p53相较于对照组变少,而胞核p53与对照组相比无明显变化,LC3II/LC3I比值升高,p62表达减少,p70S6K磷酸化减少,免疫荧光显示LC3呈斑点状聚集的细胞比例增高。
  结论:
  1.回转模拟失重可使HUVECs和PMVECs自噬增强。
  2.自噬能部分抑制回转模拟失重48h引起的HUVECs凋亡增高,并增强HUVECs的细胞迁移能力。
  3. HUVECs在回转模拟失重48h后p53表达下降进而使mTOR活性降低,并最终诱导自噬增强,这一过程不依赖于AMPK的活性改变。
  4.回转模拟失重48h促进HUVECs中的p53与HDM2结合,随后胞质p53在26S蛋白酶体被降解,从而降低mTOR活性,使自噬水平升高。
  综上所述,我们发现回转模拟失重可引起大血管内皮细胞和微血管内皮细胞出现自噬增强,这种自噬的增强可部分抑制模拟失重诱导HUVECs的凋亡,促进内皮细胞迁移。进一步研究发现,自噬增强的机制为回转模拟失重可促进HUVECs胞质中p53与HDM2的结合,进而介导了p53在蛋白酶体被降解,从而降低了HUVECs中mTOR活性,最终使自噬水平升高。本研究为深入探讨失重致心血管功能失调的分子机制提供了思路,为开发失重条件下心血管保护措施提供了理论依据。
[博士论文] 李小涛
航空、航天与航海医学 中国人民解放军空军军医大学;第四军医大学 2017(学位年度)
摘要:载人航天飞行面临的失重可导致一系列人体生理机能改变,表现为航天员返回时运动能力下降、立位耐力不良,并有突发晕厥的可能。失重的不良生理效应会对航天员的健康构成威胁,同时会制约航天员在突发紧急情况时独立脱离困境的能力。
  当前载人航天飞行中采用的水盐补充、运动锻炼、下体负压、企鹅服及药物服用等对抗措施,并不能完全解决失重诱发的所有生理问题。人工重力( Artificial gravity,AG)或许是解决失重问题的根本途径。单纯AG可有效减轻失重所致的心血管功能失调及立位耐力不良,但对运动能力下降的对抗效果有限。运动锻炼可有效改善心肺功能与肌肉力量,但对失重所致立位耐力不良的对抗效果有限。因此将AG和运动锻炼相结合,或许是一种更有效的综合对抗策略。但人工重力或运动的模式、强度、持续时间、频次及两者的组合方式会直接决定对抗效果。
  本研究构建了基于SAC-III型人体短臂离心机的人工重力环境,并系统分析了基于短臂离心机的人工重力特性,通过系列人工重力暴露实验探讨了不同负荷 AG对心血管功能的影响、交替式AG对心血管及前庭系统功能的影响、AG叠加运动负荷对人体心肺功能的影响,最终筛选出适宜的人工重力负荷强度和组合模式。然后基于以上结果,首次以无氧阈百分比为运动负荷强度标准制定了一套个性化的人工重力联合有氧运动的失重对抗方案,并通过-6°头低位卧床模拟失重实验进行了验证,并探讨了模拟失重期间人工重力复合有氧运动对人体运动耐力、立位耐力及心血管功能的影响及其机制。主要研究结果与发现如下:
  1.基于SAC-Ⅲ型短臂离心机的人工重力构建与特性分析
  研制了SAC-Ⅲ型人工重力锻炼系统,在人工重力暴露的同时可进行有氧运动锻炼。基于短臂离心机的人工重力存在明显的重力梯度,通过转速调整可实现所需人工重力负荷。地面运行的短臂离心机在产生人工重力的同时会产生合成重力,其G值略大于人工重力,但并随转臂半径和转动速度的增加最终半径2m,转速30rmp时接近足水平2Gz的人工重力。短臂离心机转动过程中加速或减速时会产生Coriolis加速度。
  2.不同负荷人工重力对人体心血管功能的影响
  26名健康男性受试者采取自身对照,随机进行以下6组测试:(A)0Gz人工重力测试;(B)地面1G重力坐位测试、(C)地面1G重力立位测试;(D)足水平1Gz人工重力测试;(E)足水平2Gz人工重力测试;(F)足水平3Gz人工重力测试。实验观察了安静状态人体心血管功能对不同G值连续性AG暴露的反应特征,旨在筛选SAC锻炼时适宜的AG负荷强度。
  结果表明:人体处于不同体位时心率具有显著差异,立位>坐位>平卧;而血压无明显差异。人工重力暴露时,人体心率和血压随G负荷的升高而升高,足水平2Gz时心血管负荷略高于地面1G。依据训练学的超负荷原则,2Gz或许更适宜作为失重对抗的负荷。
  3.交替式人工重力对人体心血管及前庭功能的影响
  21名健康男性受试者采取自身对照,随机进行以下3组测试:A)连续性足水平2Gz人工重力暴露测试;B)足水平1Gz-2Gz交替式人工重力暴露测试;C)足水平1Gz-3Gz交替式人工重力暴露测试。实验观察了不同AG组合模式暴露时,人体心血管及前庭功能的反应特征,旨在筛选适宜的AG模式或组合方案。
  结果发现:1Gz-3Gz交替式人工重力暴露作用于人体心血管的负荷大于连续性2Gz、1Gz-2Gz交替式人工重力及地面1G重力环境,且对人体前庭功能的刺激较强;1Gz-2Gz交替式人工重力暴露作用于人体心血管的负荷小于较连续性2Gz和1Gz-3Gz交替式人工重力,且对前庭功能也有一定刺激但强度小于1Gz-3Gz;人体可以较快适应强度不大、时间不长的前庭刺激。
  结果提示:基于短臂离心机的频繁切换的AG负荷模式会对人体前庭器官产生较强刺激,而持续稳定的AG暴露模式可有效减少SAC旋转产生的前庭刺激。
  4.人工重力叠加运动负荷对人体心肺功能的影响
  14名健康男性受试者,首先进行地面1G重力环境的递增负荷运动测试以确定最大摄氧量(Maximal oxygen uptake,V?O2max)。然后采取自身对照,随机进行以下三组测试:A)足水平2Gz人工重力暴露时定量负荷运动测试;B)模拟0G重力环境定量负荷运动测试;C)地面1G重力环境直立位定量负荷运动测试。每次测试间隔30min以上,待受试者所有生理指标恢复正常以后再进行下一次测试。测试过程中观察了足水平连续0Gz、2Gz的AG及地面1G重力环境中人体心血管与呼吸功能对不同运动负荷的动态响应过程,旨在探讨AG复合有氧运动对人体心肺功能的影响。
  结果发现:在安静状态时,重力环境对人体心血管功能有较大影响,但对呼吸功能影响较小。人体每分耗氧量、每分二氧化碳排出量、每分通气量、及呼吸交换率均随运动负荷强度的增加而升高的规律不受重力环境改变的影响。在运动过程中,随运动负荷的增加,重力环境对心血管功能的影响程度逐步被运动负荷的影响掩盖。而重力环境对呼吸功能的影响程度则随运动负荷的增加被逐步放大。
  结果提示:基于足水平2Gz人工重力的有氧运动锻炼与地面1G环境相似,或许能够对抗失重所致不良生理效应。
  5.模拟失重期间人工重力联合有氧运动对人体运动能力的影响
  12名健康男性受试者随机分为对照组(Con,n=6)和对抗组(CM,n=6)。采用人体-6°HDBR模拟失重,观察了短期模拟失重期间人工重力复合有氧运动对有氧及无氧运动能力的影响。HDBR期间,CM组受试者在足水平2Gz人工重力暴露的同时进行强度为80%~95%AT的运动锻炼。每日上下午两次各30min,而Con组无任何对抗。HDBR前后分别进行一次递增负荷运动测试和无氧功测试。
  结果发现:HDBR后Con组的递增负荷CSI显著下降(P<0.05),运动耐力、V?O2max和AT分别下降到HDBR前的96.5%、91.5%和91.8%,30s最大负荷运动中的Powermin较HDBR前均显著下降(P<0.05),Powerdrop显著升高(P<0.05);而CM组以上指标几乎没有改变。HDBR后Powerpeak、PowerAvg两组均无显著改变。
  结果提示:短期模拟失重可导致人体运动能力下降,其中对有氧运动能力影响最大,对无氧运动能力影响较小;基于SAC的足水平2Gz人工重力联合中等强度运动锻炼可有效对抗短期模拟失重引起的有氧及无氧运动耐力的下降,从而维持了人体综合运动能力。
  6.模拟失重期间人工重力联合有氧运动对人体心血管功能的影响
  14名健康男性受试者随机分为对照组(Con,n=6)和对抗组(CM,n=8),采用人体-6°HDBR模拟失重,观察了短期模拟期间每天1小时80%~95%AT强度的有氧运动联合足水平2Gz的人工重力对模拟失重所致多系统生理机能下降的影响。HDBR期间,CM组受试者在足水平2Gz人工重力暴露的同时进行强度为80%~95%AT强度的功率自行车锻炼。每日上下午两次各30min,而Con组无任何对抗。HDBR前后分别采取血样,并进行一次LBNP立位耐力测试,HDBR期间每日监测HR、BP以及心脏收缩功能。
  结果发现:4天HDBR后Con组和CM组立位耐力分别下降了49.1%和22.5%;HDBR致使Con组HR增加、交感神经活性增强、射血前期时间延长、血浆容量减少、迷走神经活性减弱、左心室射血时间缩短,而在CM组以上指标均无显著改变。HDBR后血浆醛固酮在Con组没有改变,而CM组稍有升高。
  结果提示:基于足水平2Gz人工重力的强度为80%~95%AT强度的自行车功量计有氧运动锻炼可有效减轻短期HDBR期间立位耐力、心脏收缩功能、HRV、血浆容量、以及血浆醛固酮水平的改变。立位耐力的改善机制不只是心功能介导的,同时涉及到血浆容量的维持和交感神经对立位应激反应的改善等。
  总之,通过研制的人工重力锻炼系统,构建了基于SAC-Ⅲ型短臂离心机的人工重力环境,在人工重力暴露的同时可进行有氧运动锻炼,能够满足失重生理对抗所需。本研究通过系列人工重力暴露实验发现:足水平2Gz或许是较为适宜的人工重力负荷,持续稳定的人工重力暴露模式可有效减少短臂离心机旋转产生的前庭刺激,足水平2Gz人工重力叠加运动负荷对人体心肺功能的影响近似地面1G重力环境,基于足水平2Gz人工重力的有氧运动锻炼与地面1G环境相似,或许能够对抗失重所致不良生理效应。依据以上结果提出了一套个性化的 AG结合有氧运动失重对抗方案,并通过HDBR实验进一步证实:模拟失重期间足水平2Gz人工重力复合80%~95%无氧阈强度的有氧运动锻炼可有效减轻运动耐力、立位耐力、心脏收缩功能的改变,其改善机制不只是心功能介导的,同时涉及到血浆容量的维持和交感神经对立位应激反应的改善。
[硕士论文] 赵志强
外科学(泌尿外) 安徽医科大学 2017(学位年度)
摘要:目的:
  1、评估微创腔镜手术诊疗飞行员上尿路结石的有效性、安全性、治疗效率及其对飞行医学鉴定的影响,探讨飞行员上尿路结石合理化治疗方案,提高结石治愈率,缩短治疗时间及地面观察时间;
  2、评估微创腔镜技术对肾乳头钙化的诊疗能力,研究肾乳头钙化患者医学特许飞行鉴定标准,降低单座战斗机飞行员患者的限飞率,保障并维护空军战斗力。
  方法:
  收集2006年10月至2017年3月间就诊于我院新诊断的飞行员上尿路结石患者临床资料,收集内容包括患者年龄、身高、体重、既往史、飞行机种、飞行时间、最终诊断、飞行鉴定及随访结果。按治愈方式,将行体外冲击波碎石术(Extracorporeal Shockwave Lithotripsy,ESWL)治愈的患者命名为体外碎石组(ESWL组);行微创腔镜手术治愈的患者命名为微创腔镜组。微创腔镜手术包括:输尿管镜取石术(Ureteroscopic Lithotripsy,URS)、经皮肾镜取石术(Percutaneous Nephrostolithotomy,PCNL)、输尿管软镜检查+取石术(Retrograde Intrarenal Surgery,RIRS),比较两组患者的年龄、体重指数(Body Mass Index:BMI)、结石长径、结石CT值和平均治疗天数。按最终诊断,将PCNL和RIRS治愈的患者分为:肾脏小结石组和肾乳头钙化组,比较两组患者的年龄、BMI、结石长径和结石的CT值。根据最终诊断、飞行鉴定结果及随访结果,进一步分析单座机带石特许飞行的安全性、可行性。
  结果:
  共有122例上尿路结石飞行员患者纳入本项研究,其中肾结石80例,输尿管结石42例。患者均为男性,年龄:21岁~50岁,体重:61kg~83kg,身高:169cm~183cm,体重指数:22.6 Kg/m2~27.9Kg/m2,术前测量结石长径:0.2cm~1.5cm,结石CT值:153Hu~1706Hu,飞行时间:340小时~7260小时。飞行机种涵盖歼击机、教练机、运输机、轰炸机和直升机。
  51例患者采用ESWL治疗成功,鉴定飞行合格,其中输尿管结石32例,肾结石19例。58例体外碎石治疗失败的患者行微创手术治疗成功,鉴定飞行合格,其中输尿管结石10例,肾脏集合系统内结石18例,肾乳头钙化27例,肾乳头钙化合并肾脏集合系统内小结石3例。7例肾结石患者由单座机限飞双座机。6例肾结石患者停飞。对采用微创手术诊疗的22例肾乳头钙化的单座机飞行员患者,在密切观察随访下可以有条件的准予特许飞行,避免了22例单座战斗机飞行员因反复治疗失败导致限制飞行。
  比较ESWL组和微创腔镜组,两组患者的年龄、BMI、结石长径及结石的CT值之间差异无统计学意义(p>0.05)。微创腔镜组治疗天数短于体外碎石组,差异有统计学意义(p<0.05)。比较肾脏集合系统内小结石和肾乳头钙化的两组患者,两组患者的年龄和BMI之间差异无统计学意义(p>0.05)。肾乳头钙化组的结石长径及结石CT值均小于肾结石组,差异有统计学意义(p<0.05)。
  结论:
  1、对于飞行人员难治性上尿路结石,微创腔镜手术是安全有效的治疗手段,可避免飞行人员停飞、限飞,帮助其重返飞行岗位。同时微创腔镜手术技术具有更高的治疗效率,缩短飞行人员的地面观察时间;
  2、微创腔镜手术技术完善了飞行员肾脏结石诊断技术体系,解决了既往单座机飞行员肾乳头钙化难以确诊导致限制飞行的难题,降低了单座战斗机飞行员的限飞率。
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