微重力是指極小的重力環境，主要在太空或專門模擬這種狀態的環境中出現。在微重力條件下，細胞對重力的響應發生顯著變化，影響細胞結構和功能，進而影響細胞增殖、分化、通信和存活等關鍵過程。研究微重力對生物系統的影響對于保護宇航員健康和推動生物醫學創新具有重要意義。

 微重力對免疫系統的影響
微重力顯著影響免疫系統，削弱免疫細胞的發育、功能和響應能力。例如，造血干細胞分化為巨噬細胞的能力受損，巨噬細胞的M1（促炎）和M2（抗炎和修復）亞型之間的平衡被打破，影響感染控制和組織修復。樹突狀細胞的功能也受到負面影響，其抗原呈遞能力下降。中性粒細胞數量增加但功能減弱，B淋巴細胞增殖減少且凋亡增加，自然殺傷（NK）細胞的細胞毒性活性降低。這些變化導致宇航員在太空環境中更容易感染。

 微重力對癌癥生物學的影響
微重力促進了癌癥干細胞和甲狀腺癌細胞的球體形成，這些球體結構更接近體內腫瘤的動態，為腫瘤學研究提供了新的視角。微重力還增強了組織再生能力，通過調節Hippo和PI3K-Akt等關鍵途徑，改善干細胞分化為造血和心肌細胞系。此外，微重力誘導肝代謝、內皮功能和骨機械轉導的顯著變化，導致脂質失調、血管重塑和加速骨丟失。在器官水平上，微重力誘導的顯著變化包括肝代謝、內皮功能和骨機械轉導，導致脂質失調、血管重塑和加速骨丟失。值得注意的是，來自人類多能干細胞的心肌細胞在微重力下培養時，表現出增強的線粒體生物發生、改善的鈣處理和結構成熟度的提高，包括肌節長度增加和核偏心度增加。這些進步使得功能性心肌細胞的發育成為可能，為治療心臟病（如心肌梗死）提供了有希望的治療機會。

微重力對組織和器官系統的影響
微重力對微血管內皮細胞、肝代謝和腸道穩態、骨健康和機械轉導以及腎臟細胞都有顯著影響。例如，微重力抑制微血管內皮細胞的增殖，影響血管修復；在肝臟中，微重力導致脂質積累和炎癥細胞浸潤，影響肝代謝；在腸道中，微重力導致菌群失調和內毒素血癥；在骨骼中，微重力導致骨質流失加速。此外，微重力還影響腎臟細胞的代謝，導致氧化磷酸化和脂肪酸氧化基因表達降低，同時增加纖維連接蛋白（FN1）、基質金屬蛋白酶7（MMP7）和TGFBI的表達。

微重力對干細胞和細胞再生的影響
微重力對干細胞的增殖和再生能力有顯著影響。例如，微重力暫時失活Hippo途徑，促進細胞增殖和組織修復。此外，微重力還影響造血干細胞的分化，通過激活特定基因和途徑（如RUNX1、SOX17和GATA3）來促進造血干細胞的建立、多能性維持和成熟。PI3K-Akt和mTOR途徑也參與這一過程，STRIAK作為調節因子。

 微重力對病原體毒力的影響
微重力環境下，細菌病原體如沙門氏菌和大腸桿菌表現出更高的毒力、抗生素抗性、應激耐受性和生物膜形成能力。這些變化對宇航員健康、太空探索以及預防太空環境中的食源性疾病具有重要意義。

 

北京基爾比生物科技有限公司 研制的微重力clinostat：

1. 可以進行細胞培養的同時，連續實時定量記錄模擬環境的重力變化，便于觀測模擬微重力或超重力效應下細胞、組織等變化規律和實現對實驗環境的調節，且可直接放進培養箱，方便細胞的培養。
 

 2. 旋轉提供微重力環境模擬（10^-3G），同時提供超重力環境的模擬（2G，2.5G或3G）

3. 可提供模擬環境下的重力監測，X 軸、Y 軸、Z 軸三維空間重力監測并顯示實時重力數值,讓研究人員實時采集了解模擬環境重力的精確變化。

 4. 攝像頭監控設備運行狀態，具有可以快速啟動及程序預約功能

微重力對生物過程有深遠影響，包括免疫反應、細胞增殖和組織再生。這些影響對人類健康有重要意義，特別是在長期太空旅行中。微重力研究不僅有助于保護宇航員健康，還為再生醫學、癌癥治療和免疫功能管理提供了新的機會。