生命科學(xué)儀器: 細(xì)胞培養(yǎng)儀器芯片

北京基爾比生物微重力環(huán)境下腸道微生物群及其代謝物對(duì)心血管和骨骼肌

時(shí)間：2025/4/9閱讀：81

1. 研究背景：

腸道微生物群對(duì)人體健康至關(guān)重要，其失調(diào)與多種疾病相關(guān)。微重力環(huán)境會(huì)影響宇航員的心血管和骨骼肌健康，而腸道微生物群及其代謝物在其中的作用尚不明確。研究二者關(guān)系，有助于為宇航員健康保障及相關(guān)疾病治療提供新方向。北京基爾比生物微重力環(huán)境下腸道微生物群及其代謝物對(duì)心血管和骨骼肌

北京基爾比生物微重力環(huán)境下腸道微生物群及其代謝物對(duì)心血管和骨骼肌

2. 腸道微生物群在人體健康中的作用：腸道微生物群的平衡對(duì)維持人體健康十分關(guān)鍵，其失調(diào)會(huì)引發(fā)多種疾病。在心血管疾病方面，腸道微生物群及其代謝物，如脂多糖（LPS）、三甲胺N-氧化物（TMAO）等，可通過多種途徑影響心血管功能，參與動(dòng)脈粥樣硬化等疾病的發(fā)生發(fā)展。在骨骼肌方面，腸道微生物群及其代謝物也發(fā)揮著重要作用，如LPS可誘導(dǎo)炎癥，促進(jìn)肌肉；吲哚 - 3 - 丙酸（IPA）則對(duì)肌肉有保護(hù)作用。

3. 微重力對(duì)人體的影響

3.1 心血管系統(tǒng)：微重力環(huán)境會(huì)導(dǎo)致心血管系統(tǒng)發(fā)生一系列變化，如心臟重塑、左心室質(zhì)量減少、心室射血分?jǐn)?shù)降低等。其分子機(jī)制包括心臟重塑標(biāo)志物HDAC4、ERK等的變化，以及細(xì)胞凋亡的增加。

3.2 骨骼肌系統(tǒng)：微重力會(huì)引起骨骼肌，表現(xiàn)為肌肉纖維質(zhì)量、力量和功率下降。分子機(jī)制主要涉及炎癥反應(yīng)、FoxO轉(zhuǎn)錄因子激活、泛素 - 蛋白酶體系統(tǒng)（UPS）活化等，同時(shí)，micro - RNAs也在其中發(fā)揮重要作用。

4. 微重力環(huán)境下腸道微生物群及其代謝物的變化：研究發(fā)現(xiàn)，微重力環(huán)境下腸道微生物群及其代謝物會(huì)發(fā)生改變。如宇航員在太空飛行期間，腸道微生物群的F/B比值升高，IPA、膽汁酸水平降低，對(duì)甲酚（p - cresol）及其次級(jí)代謝物水平升高。這些變化與心血管疾病和骨骼肌中觀察到的腸道微生物群變化相似，提示腸道微生物群及其代謝物可能是微重力誘導(dǎo)心血管和骨骼肌功能下降的潛在原因。

5. 腸道微生物群的調(diào)節(jié)：通過補(bǔ)充益生元、益生菌和后生元可調(diào)節(jié)腸道微生物群平衡。在太空環(huán)境中，益生菌的穩(wěn)定性和有效性需進(jìn)一步研究，而后生元因更安全、穩(wěn)定，成為更具潛力的調(diào)節(jié)方式。此外，運(yùn)動(dòng)也能調(diào)節(jié)腸道微生物群，在微重力環(huán)境下，運(yùn)動(dòng)結(jié)合其他干預(yù)措施對(duì)維持宇航員肌肉健康具有重要意義。

6. 研究結(jié)論：腸道微生物群及其代謝物在微重力環(huán)境下的變化與心血管和骨骼肌功能下降相關(guān)，個(gè)性化調(diào)節(jié)腸道微生物群可能是改善宇航員健康的有效策略。未來研究應(yīng)聚焦于明確腸道微生物群代謝物與微重力誘導(dǎo)異常之間的直接聯(lián)系，探究其作用機(jī)制，并驗(yàn)證補(bǔ)充相關(guān)代謝物能否改善微重力環(huán)境下的心血管和骨骼肌功能。

北京基爾比生物科技有限公司 研制的微重力clinostat：

可以進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)的同時(shí)，連續(xù)實(shí)時(shí)定量記錄模擬環(huán)境的重力變化，便于觀測(cè)模擬微重力或超重力效應(yīng)下細(xì)胞、組織等變化規(guī)律和實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的調(diào)節(jié)，且可直接放進(jìn)培養(yǎng)箱，方便細(xì)胞的培養(yǎng)。
預(yù)設(shè)參數(shù)操作方便，旋轉(zhuǎn)器提供微重力環(huán)境模擬（10-3G），同時(shí)提供超重力環(huán)境的模擬（2G，2.5G或3G）
可提供模擬環(huán)境下的重力監(jiān)測(cè)，X 軸、Y 軸、Z 軸三維空間重力監(jiān)測(cè)并顯示實(shí)時(shí)重力數(shù)值,讓研究人員實(shí)時(shí)采集了解模擬環(huán)境重力的精確變化。
攝像頭監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，具有可以快速啟動(dòng)及程序預(yù)約功能

代謝物	在心血管系統(tǒng)中的作用	在骨骼肌wei suo中的作用	微重力對(duì)其水平的影響
LPS（內(nèi)毒素）	刺激ROS產(chǎn)生，激活與動(dòng)脈粥樣硬化相關(guān)的炎癥通路	通過激活atrogin-1/MAFbx和MuRF1，誘導(dǎo)炎癥，激活NF-κB，導(dǎo)致肌肉wei suo	HU小鼠血漿中LPS結(jié)合蛋白水平升高
TMAO（三甲胺N-氧化物）	通過增加動(dòng)脈壁中泡沫細(xì)胞的形成導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化	在骨骼肌中改善酶動(dòng)力學(xué)，但與胰島素抵抗有關(guān)	/
IPA（吲哚-3-丙酸）	促進(jìn)巨噬細(xì)胞逆膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)	調(diào)控肌生成調(diào)節(jié)因子的表達(dá)，促進(jìn)肌肉重量增加，保護(hù)免受炎癥影響	NASA雙胞胎研究顯示宇航員IPA水平下降
p-甲酚	通過上調(diào)miRNA-146b-5p和miRNA-223-3p誘導(dǎo)內(nèi)皮功能障礙	與indoxyl硫酸鹽聯(lián)合時(shí)抑制細(xì)胞增殖，增加凋亡，抑制肌生成分化，促進(jìn)肌肉纖維化	在ISS上度過340天的同卵雙胞胎血漿中p-甲酚葡萄糖醛酸酯和p-甲酚硫酸酯水平升高
甲烷	在大鼠心肌梗死模型中通過防止氧化應(yīng)激、凋亡和炎癥減少梗死面積	甲烷抑制導(dǎo)致骨骼肌肌病	/
一氧化氮（NO）	具有心臟保護(hù)作用，其功能障礙會(huì)導(dǎo)致多種心血管疾病	NO處理的骨骼肌小鼠模型顯示出肌肉質(zhì)量損失減少	/
硫化氫（H?S）	通過抑制炎癥、氧化應(yīng)激和纖維化或與NO相互作用發(fā)揮心臟保護(hù)作用	H?S的抗炎和抗氧化特性可防止由長(zhǎng)期臥床或卸載引起的肌肉損失，以及肌肉纖維化。抑制ER應(yīng)激蛋白標(biāo)記物	H?S處理改善了模擬微重力下的成骨細(xì)胞表面，維持了機(jī)械強(qiáng)度
膽汁酸	慢性心力衰竭患者接受膽汁酸治療后外周血流增加	膽汁酸通過與FXR結(jié)合，產(chǎn)生FGF19并激活蛋白激酶（ERK）信號(hào)通路，增加肌肉質(zhì)量	NASA雙胞胎研究發(fā)現(xiàn)宇航員膽汁酸水平低于留在地球的同卵雙胞胎
短鏈脂肪酸（SCFA）	丁酸減少導(dǎo)致炎癥，增加動(dòng)脈粥樣硬化、心力衰竭和冠狀動(dòng)脈疾病的斑塊大小	SCFA處理的無菌小鼠減少了由腸道微生物群耗竭引起的骨骼肌功能障礙	MARS500研究顯示丁酸產(chǎn)生菌減少

公司主營(yíng)產(chǎn)品：

3D-clinostat 三維旋轉(zhuǎn)儀，

微/超重力三維細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)，

3D回轉(zhuǎn)重力環(huán)境模擬系統(tǒng)，隨機(jī)定位儀，

類器官芯片搖擺灌注儀，

英國(guó)Kirkstall 類器官串聯(lián)芯片灌流仿生構(gòu)建系統(tǒng)

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北京基爾比生物微重力環(huán)境下腸道微生物群及其代謝物對(duì)心血管和骨骼肌

3D-clinostat 三維旋轉(zhuǎn)儀，

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