影响因子:3.8
在航天飞行过程中,宇航员的骨密度(BMD)在负重部位明显下降。破骨细胞似乎会受到重力变化的影响,然而,其分子机制尚不清楚。在本研究中,我们发现TRAP-GFP/Osterix-DsRed双转基因青鳉鱼在国际空间站饲养56天后,其咽骨和牙齿区域的矿物质密度降低,破骨细胞被激活。电镜观察发现,破骨细胞线粒体圆度较低。在全转录组分析中,fkbp5和ddit4基因在飞行组中显著上调。这些鱼的异常行为被拍摄下来,有趣的是,青鳉鱼在暴露的后期往往变得不动。这些结果揭示了微重力下机械力的变化导致的生理功能受损,这种损伤伴随着破骨细胞的激活。
目前认为重力是影响骨组织构建和重塑的关键因素。微重力环境的性质使我们认为,外力的改变会导致静态感觉、细胞活动和生理的失衡。事实上,已知宇航员的骨密度会下降,这表明破骨细胞和成骨细胞会受到重力变化的影响。最近有报道称,双膦酸盐治疗联合运动对长时间太空飞行期间的人类骨丢失有保护作用,这表明破骨细胞在微重力下被激活。然而,其机制尚不清楚;大多数体内研究没有显示出太空飞行期间破骨细胞数量或活性的明显变化。
为了研究微重力环境下动物生长过程中与骨形成和骨吸收相关的细胞活动,在本研究中,我们利用转基因青鳉鱼从幼年期到成年期的骨生长进行了太空实验。我们主要检查了咽区,那里有很多破骨细胞,这个区域在成年鱼中含有数百颗牙齿,因为这个区域的牙齿密度很高,所以对重力高度敏感。
在60天的微重力系统饲养中,这些鱼的异常行为被拍摄了下来。我们发现青鳉鱼在国际空间站饲养56天后,其咽骨和牙齿的矿物质密度下降,破骨细胞被激活。在国际空间站饲养60天的青鳉鱼颌骨组织的全转录组分析中,糖皮质激素受体(GR)下游的几个基因在飞行组中显著上调。此外,我们发现15个线粒体相关基因表达增强,电镜下可见破骨细胞线粒体圆度较低。因此,我们的研究为微重力下骨丢失的调控提供了新的见解。
材料与方法
本研究使用的是青鳉鱼(O. latipes)的自交系野生型Cab。实验按照日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)机构动物护理和使用委员会批准的政策和方案进行。将鱼置于28℃光照14 h /黑暗10 h的光照条件下饲养。采用随机杂交法获得鱼卵,并保持上述温度不变。胚胎采集后在28℃孵育。孵化后置于室温下孵育。早前,我们通过将用于显示破骨细胞的TRAP-GFP系与用于显示成骨细胞的Osterix-DsRed系交配,建立了双转基因青鳉鱼,并利用了这双转基因系中的杂合子青鳉鱼。
青鳉鱼于1994年搭乘航天飞机升空,在第二个国际微重力实验室交配并维持了15天。至于青鳉鱼的破骨细胞,我们之前报道了多核破骨细胞位于咽齿区域,通过使用TRAP启动子-GFP转基因系来观察破骨细胞,以研究骨重建过程中的骨吸收。此外,通过使用Osterix启动子-DsRed转基因细胞系,成骨细胞被可视化。
将312条生长水平相近的TRAP-GFP/Osterix-DsRed双转基因青鳉(参照鳞生长确定)带至贝Baikonur空间站,饲养至从头尖到尾鳍尖的总长度为16 mm。在此期间,以总长度为指标检查青鳉的生长水平,并将生长水平较高的青鳉作为一组在同一水箱中饲养。最后,采用旋转仪对青鳉视力进行检查,由4名裁判员对青鳉视力进行评定,并将青鳉分为4个等级。其中,16条鱼(孵化6周后)被选择在国际空间站(ISS)长期饲养,另外8条鱼在抵达ISS后被选择作为mRNA来源。2012年10月23日,联盟号(编号32S)于10:51(格林尼治时间)从Baikonur发射。
视觉测试是根据早期使用青鳉进行的飞行实验进行的。这些鱼被放在一个圆形的鱼缸里,鱼缸的旋转墙壁上画着黑白相间的垂直条纹。当墙旋转时,鱼有一种跟随条纹游动的倾向,从而在鱼缸周围游动。有良好视力的鱼会在鱼缸周围游来游去,即使鱼缸的墙壁旋转得很快,而视力差的鱼很快就会看到旋转的条纹变得模糊而停止移动。
水生栖息地是由JAXA根据用于航天飞机的水生动物设施开发的。这个水生栖息地被用来饲养小型淡水鱼,如青鳉或斑马鱼,它们可以在太空中生活90天。该栖息地由一个封闭的水循环系统组成,该系统包括一个水循环单元、用于交换循环水中溶解气体的气体交换器、一个用于水净化的生物过滤器和2个作为鱼类栖息地的水族箱。水循环装置包括水泵、流量传感器、温度控制器和用于控制鱼类居住环境的蓄能器。水循环系统总水量为3.2 L,每个水族箱水量为0.7 L。水族馆有一个自动喂食器,为鱼提供人工粉状食物。此外,每个水族馆都配备了一个LED灯,用于产生昼夜周期,以及一个用于观察鱼类的CCD相机。在JAXA的主页上显示了水生栖息地的轮廓和流动示意图。这些组件在国际空间站的日本实验舱(JEM)的多用途小有效载荷架(MSPR)中组装。
鱼类在水生栖息地生活期间,水温保持在25.5 ~ 26℃,每个水族箱的水量控制在0.1 L / min。通过与舱室气体交换,使溶解氧饱和度保持在90%以上,采用硝化菌生物过滤器控制水质。宇航员每周用试纸检查水质1 ~ 2次,在实验过程中没有氨或亚硝酸盐的积累。使用白色LED灯获得昼夜周期,控制在光照14小时(380 lux)和暗光照10小时(10 lux;这种昏暗的光被用于鱼类的背光反应)。通过水族箱内的自动喂食器,每天2次或3次给鱼喂食Otohime B-1和Kyowa N250和N400三种粉状食物。
青鳉鱼被放置在“载鱼器”中,并乘坐联盟号TMA-06M(俄罗斯联邦航空公司)飞行。抵达国际空间站(ISS)的日本空间实验室KIBO后,青鳉被运送到“多用途小有效载荷架(MSPR)”的“水生栖息地(AQH)”进行机载饲养。考虑到鱼类的背光响应,从鱼缸的上方照明。从储罐底部自动分配进料。使用过滤器来自动澄清水。随后,在选定的时间,鱼被“捕鱼器”捕获并运输到“鱼固定装置”,用于分析组织学或mRNA表达。
最初,每个水族箱饲养8条鱼。饲养14 d后,用3-氨基苯甲酸乙酯甲磺酸盐(三卡因)麻醉6条鱼,用多聚甲醛(PFA)固定,3 d后洗涤,4℃保存在ISS的冰箱中。这6条鱼样本是2012年11月19日由联盟号带到地球的。在开始饲养56天后,另采集6条鱼用于PFA固定,4天后洗涤,然后在4℃保存。此外,饲养开始后60天,剩余4条鱼使用RNAlater (Sigma-Aldrich, MO, USA)处理,并在ISS中保存在- 95℃。返回地球后,PFA固定的标本被冲洗几次,并储存在钙酸盐缓冲液中。这些标本在整个实验期间保持在4℃或- 95℃,并从莫斯科转运到日本。在饲养条件下,在相同的时间过程实验中,在地面上采样相同数量的鱼类作为对照。对照组除航天飞行外,其余条件与飞行组相同。
为了比较地面组和飞行组青鳉鱼的行为,在60d的实验中,每天用CCD摄像机记录2 ~ 3次视频。
对整条青鳉进行软X射线成像(Sofron sro-M50, Sofron Co., ltd.东京,日本)。采用ImageJ软件测量白信号强度。咽骨区域的灰度值通过头内区域的背景进行校正。
应用图像分析软件(TRI/3D-view, Ratoc System Engineering, Tokyo, Japan)获得咽骨和椎骨的三维重建图像,分析微焦计算机断层扫描(μ-CT;ScanXmate-E090 [147 μA, 48 kV];Comscan,神奈川,日本)。部分咽骨样本采用SCANCO Medical μCT 35系统(145 μA, 55 kV, Nippon densi - SCANCO Medical, Brüttisellen, Switzerland)进行高分辨率图像分析,该系统具有3.5 μm的各向质体素大小。采用日本denshio -Scanco Medical公司的Scanco μCT Version 6.1软件对图像进行重建和分析,获得病灶平均厚度。采用外周定量ct (peripheral quantitative computed tomography, pQCT;XCT Research SA+;准直器B,战略医学技术有限公司,普福尔茨海姆,德国)。由于青鳉鱼脊椎的矿物质含量远低于啮齿动物的骨骼,我们建立了新的骨密度测定标准。因此,不能采用690 mg/cm3作为骨皮质与骨小梁分离的标准。骨密度被认为是局部骨密度超过100 mg/cm3的骨段。
统计学分析中,所有数据均以均数±标准差(SD)表示。采用非配对t检验进行统计学比较。被认为是显著的差异有统计学意义(p < 0.05)。
用PFA固定的标本用80%的甘油平衡。采用激光共聚焦显微镜(Olympus, Center Valley, PA;FV1000)。所有连续图像在咽骨和椎骨的间隔均为2 μm。对每个组织的范围进行足够的调整以包含组织的荧光。第56天上咽骨覆盖130片,下咽牙和骨覆盖140片。第56天的椎骨被90个切片覆盖。通过Volocity Demo (Perkin Elmer)软件计算GFP和DsRed表达细胞的体积。我们避免了颜料荧光信号作为背景。
完成CLSM检查后,从每只青鳉鱼采集一对附着牙齿的下咽骨,分为左、右两半。这些标本通过一系列上升的乙醇脱水,嵌入Technovit 7100 (Heraeus Kulzer GmBH, wehheim /Ts,德国),并在低温下聚合。将下咽骨和牙齿的Technovit固化块连续切成4 μm厚的切片,并进行von Kossa染色。在pH 5.8(37℃30 ~ 45 min)条件下,偶氮染色法检测抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)活性。收集连续切片的标准化数字显微照片,采用计算机软件(Photoshop 7.0或CS5 Extended, Adobe, USA)分别统计von Kossa阳性结构(Kossa区)和TRAP阳性结构(TRAP区)的表面积(像素数)。计算饲养56 d组的Kossa/TRAP区域像素比。饲养14 d组,计算TRAP面积/整个单位面积的像素比。正常青鳉鱼的咽骨和牙齿在相同的时间和正常重力下的摄食条件下被同样处理和检查,并作为对照。利用计算机软件DeltaViewer对von kossa阳性矿化结构和TRAP阳性破骨细胞进行三维重建。
每条鱼的一对上咽骨和牙齿的一半在中和10%乙二胺四乙酸(EDTA)溶液中脱钙1周,然后石蜡包埋和切片。
对于免疫组织化学,我们使用了以下一抗:1∶1000的山羊抗gfp抗体(fitc标记)(abcam, ab6662)、1∶1000的兔抗dsred抗体(Living Colors, 632496)和1∶200的兔抗pfak抗体(Invitrogen, 44624G)。二抗为1:1000的山羊抗兔Cy-3抗体(Jackson ImmunoResearch 711-165-152)。
在防止与2% BSA/TBS非特异性结合后,将切片与初级抗体在4℃反应过夜,然后与二级抗体和DAPI在室温下孵育30分钟。采用激光共聚焦显微镜(Olympus, Center Valley, PA;FV1000)。
收集咽骨和牙齿连续切片的标准化数字显微照片,使用计算机软件(Photoshop CS4或ImageJ)分别测定抗gfp、抗dsred和抗pfak抗体反应区域的荧光面积(像素数)和荧光强度(平均值)。我们从总DsRed信号中剔除了牙芽中的DsRed阳性信号,因此我们只在56天饲养组的咽骨中使用DsRed信号。
为了显示胶原基质,根据生产商的说明,使用Azan染色试剂盒(Muto Pure Chemicals Co.,ltd)的试剂对石蜡切片进行染色。随机选取牙胚,用计算机软件(Photoshop CS4)确定蓝色区域。
cDNA测序用于全转录组分析(Takara bio)。使用TruSeq RNA Sample Preparation Kit v2 (illuminakk.co.jp)构建cDNA文库。以PolyA+RNA片段为模板合成双链cDNA。序列数据使用HiSeq系统(illuminakk.co.jp)和序列库进行分析。
从用RNAlater保存的颌骨中提取总RNA,用PrimeScript RT试剂盒合成cdna并进行gDNA Erase (TaKaRa)处理。RT-PCR检测按照说明书使用EX Taq (TAKARA)进行。引物序列如下:fkbp5f、tgtccagggtttgatgtggga;fkbp5r GTTCTTTGCGTTCCCGACTG;ddit4f GTCCAACAATGGCAGCAGAA;ddit4r TTCCTCCAGTGGGTCAAAGAA;gapdhf CTTGGATACACAGAGGACCAGG;gapdhr、GCCAAACTCATTATCGTACCAT。
结果
首先,我们建立了TRAP启动子-GFP /Osterix启动子-Dsred双转基因青鳉鱼,因为在该转基因系中,咽部除牙芽外的破骨细胞和成骨细胞被2个荧光信号分隔。从312尾鱼中,按照无病、大小与生长发育一致、视力良好3个标准,筛选出24尾总长16 mm(孵化后6周)的候选鱼。这24条候选鱼类被运送到太空,并在国际空间站“Kibo”部分的AQH(水生栖息地)饲养了2个月。在AQH中开始饲养后,在第0天和第60天分别从8条鱼和4条鱼中分离出RNA,在国际空间站的宇航员的帮助下,在第14天和第56天分别用PFA固定了6条鱼(补充表1)。
为了观察青鳉鱼对微重力环境的适应,我们在两个月的时间里拍摄了青鳉鱼的独特行为(图1A)。在第0天的观察中,即运输到AQH后的第1天,观察到鱼在水中缓慢游动,很少出现“绕圈行为”,即在水中紧密地绕圈游动,这表明鱼有能力适应微重力环境(补充视频1)。在第14天,在被PFA固定之前,鱼垂直和绕圈游动,表现出倒立的行为,似乎表明它们试图在微重力下以适当的姿势进食或游泳(补充视频2)。第27天,在微重力条件下成功诱导鱼交配(补充视频3)。有趣的是,青鳉在第47天变得不动,这表明它们表现得像运动功能低下的动物(补充视频4)。这些视频展示了为适应微重力而特定的异常行为,表明飞行鱼和宇航员一样发生了生理变化。
图1 TRAP-GFP/Osterix-DsRed转基因青鳉鱼的饲养和PFA固定
为了检查骨组织,在第14天和第56天,将青鳉鱼用4%多聚甲醛固定(图1B)。地面组和飞行组的总长度测量(饲养前5天,饲养开始后14天和56天)显示出相同的生长趋势(图1C)。在咽部牙齿的发育方面,微重力暴露的青鳉在第14天的牙齿数量略低于地面组,但在第56天的牙齿数量几乎与地面组相同(补充图1),这表明从牙胚形成的角度来看,飞行组的牙齿发育是正常的。
为了评价微重力下的矿化,我们对整鱼进行了软x射线分析(图2A)。飞行鱼组第56天,与地面对照相比,咽骨区域的钙化区域(白色信号)减少(图2B、C),而第14天的钙化无显著差异(补充图2)。上咽骨和牙齿区域的矿物质密度接近。与地面组相比,pQCT分析降低了24%(图2D,地面组:129.417±13.904 mg/cm3 n = 6,飞行组:98.14±19.265 mg/cm3 n = 5, p < 0.05)。此外,μCT成像显示飞行组青鳉鱼的骨骼较薄(图2E)。对于椎体骨,其骨密度略有下降(补充图3)。此外,在另一个钙化区域,耳石的骨密度在飞行样本和对照样本之间没有显着差异(数据未显示)。
图2 咽骨矿化情况
补充3 对56d飞行组的椎体骨进行影像学评估
由于TRAP是破骨细胞的标记物,osterix是成骨细胞的标记物,因此我们采用激光共聚焦扫描显微镜对第56天的整个上、下咽骨进行成像(图3A、B)。由于细胞体积是除吸收表面积外反映骨吸收能力的重要参数,根据理论计算细胞融合和骨吸收能力,利用软件测量荧光TRAP-GFP和Osterix-DsRed的体积。通过对GFP(图3C,D)和DsRed(图3E,F)体积的定量分析,飞行组的GFP体积增加尤为明显。由于咽骨的大小不同,破骨细胞的体积被成骨细胞的体积归一化,结果是GFP体积除以DsRed体积的相对比率在飞行过程中增加(图3G,H)。这一发现表明,飞行组青鳉鱼的破骨细胞体积比表达osterix的成骨细胞体积增大。然而,椎体的荧光成像显示只有轻微但没有显著的破骨细胞增大(补充图4)。接下来,为了检测上咽骨中破骨细胞和成骨细胞的荧光强度和面积,我们使用抗GFP和抗DsRed抗体进行了双重免疫染色(图3I)。飞行组第56天的破骨细胞信号除以成骨细胞信号的比值计算出的相对荧光强度比地面组增加了50.4%(图3J),飞行组的破骨细胞区域除以成骨细胞信号计算出的相对荧光面积比地面组增加了23.8%(图3K)。另一方面,只有飞行组的荧光强度在第14天增加(补充图5)。连续切片的全三维重建显示,飞行组青鳉鱼的GFP信号增强(补充视频5)。由于破骨细胞是通过细胞融合而成熟的,我们确定了几种具有不同核数的GFP阳性破骨细胞的数量,例如,1个核(单个核),每个细胞2个核(图3L),每个细胞10个细胞核(图3M)等,并统计了含有这些细胞核数量的trap - gfp阳性细胞的数量(图3N和补充表2)。这一结果表明,虽然核总数在地面组和飞行组之间没有显著差异(图3O),但在微重力条件下,多核增加了。三维成像显示飞行组上、下咽骨全区域破骨细胞荧光信号增强(补充视频6)。
图3 咽骨荧光成像显示飞行第56天青鳉鱼的破骨细胞增大
补充4 第56天椎骨荧光成像显示飞行组GFP体积/DsRed体积比值增加
接下来,为了检测负责骨吸收的酶活性,我们在第14天对下咽骨进行了TRAP染色(补充图6A-H)。以单位面积表示的TRAP阳性面积在飞行组中增加(补充图6I)。TRAP染色标本的3D成像显示了飞行组的动态骨吸收(补充图7)。此外,第56天的下咽骨被切片并染色以检测TRAP活性,并使用Von Kossa检查骨吸收与骨矿化面积的比例(图4A)。结果显示该相对比率的增加(图4B);飞行组的三维成像显示trap阳性区域的聚集,表明那里存在大的破骨细胞(图4C;补充视频7)。这一发现与3D成像发现的飞行组下咽骨中GFP阳性细胞的面积增加一致(补充图8)。因此,von Kossa染色中发现了一个缺口,表明矿物质可能从骨中溶解(图4C)。接下来,我们进行了电子显微镜分析,以检测破骨细胞细胞器的形态变化。我们的结果显示,在飞行组颌骨中,破骨细胞中的线粒体呈低圆度(图4D和补充图9)。
图4 飞行组TRAP阳性面积增加,线粒体结构改变
补充6 第14天咽骨和牙齿相关破骨细胞TRAP酶反应的组织化学分析
补充8 第56天青鳉鱼下咽骨整体GFP区域的三维成像
为了研究飞行期间骨质流失的分子机制,我们从第60天的青鳉鱼颌骨中提取RNA,cDNA测序后进行转录组分析。不幸的是,由于难以使用RNAlater保存喉后部的组织,从咽骨中提取的RNA似乎已发生降解。颌骨和牙齿的骨被破骨细胞和成骨细胞重塑,类似于咽骨的重塑(补充图10)。根据我们的结果,成骨细胞基因的表达减少,包括osterix和1型胶原蛋白的表达(补充表3)。azan染色显示飞行组基质中胶原蛋白的量有减少的趋势(补充图11),尽管通过电子显微镜检查的成骨细胞形态在地面组青鳉鱼和飞行组青鳉鱼之间没有差异(补充图12)。此外,RANKL和NFATc1的表达水平没有显著增加(数据未显示),表明飞行组青鳉鱼的破骨细胞没有在成骨细胞的支持下被激活。
补充10 颌骨中破骨细胞和成骨细胞的荧光成像
补充11 飞行组胶原基质减少
为了发现异常线粒体结构对破骨细胞的影响,我们检测了线粒体相关分子,包括糖皮质激素受体(GR)通路。在转录组测序中,fkbp5和ddit4被发现是飞行组中转录水平升高最高的基因。有趣的是,fkbp5在许多器官如鳞片、躯干的一部分、脑、肝、卵巢和肠(Mitani博士,个人交流)以及飞行组的颌骨中被强烈和广泛地诱导,通过RT-PCR分析证实了fkbp5的转录水平升高(补充表3和图5A,B)。fkbp5和ddit4被认为是GR下游的分子,据报道GR可被剪切应力激活。由于剪切应力上调FAK的磷酸化,我们使用抗磷酸化FAK (pFAK)检测其在破骨细胞中的磷酸化状态,并使用抗GFP抗体测定破骨细胞面积(图5C)。pFAK信号通过除以GFP阳性面积进行归一化(图5D,E),结果表明pFAK信号在飞行期间增强。这一结果表明,微重力对飞行组产生了应力。此外,与地面对照组相比,15个线粒体相关基因表达上调至少1.2倍(P < 0.05;补充表3),破骨细胞相关基因cebpb、fosl1、fosB、c-fos和junb-b的表达较地面对照组增加至少1.5倍(P < 0.05;补充表3)。这些结果表明,在飞行组青鳉鱼中,活化的破骨细胞中线粒体生物发生增强。
图5 微重力条件下转录水平和磷酸化状态的变化
补充13 用于RT-PCR分析的全长琼脂糖凝胶图像
通过破骨细胞内绿色荧光信号计算破骨细胞体积,免疫染色法检测抗GFP抗体阳性面积,TRAP染色法检测酶活性,观察飞行组和地面对照组破骨细胞活性的变化。所有这3种方法都显示了咽骨区域的破骨细胞激活。飞行组第56天的多核破骨细胞数量增加,但GFP阳性细胞核总数无明显变化,表明在第56天的微重力环境下,破骨细胞分化并未增强,但促进了破骨细胞融合过程。这些结果表明,在航天飞行中,已经定位于骨表面的破骨细胞被激活,这与报道中宇航员负重部位的BMD特异性降低,更多的局部重塑部位受破骨细胞调节一致。
虽然有报告显示,在太空飞行期间,人类淋巴细胞系的线粒体发生了改变,但没有报告表明在体内或破骨细胞中发生这种影响的结果。目前,我们在飞行组的颌骨组织中发现了线粒体异常,包括线粒体基因上调和破骨细胞线粒体圆度降低(细胞器形态的改变)。最近研究发现,破骨细胞线粒体中的ATP协同调节破骨细胞存活和骨吸收。飞行组的表型一致表明,在微重力条件下,破骨细胞的活化可能受线粒体反应的调节。如前所述,航天飞行会导致成骨细胞数量和活性的下降。在我们的结果中,成骨细胞也轻度失活,尽管成骨细胞线粒体的圆度没有显著变化(数据未显示),这表明破骨细胞比成骨细胞受重力变化的影响更大。
在转录组分析中,我们发现在糖皮质激素受体(GR)下游的fkbp5和ddit4基因表达上调。此前有报道称,剪切应力可激活GR及其转录信号通路。我们的结果一致地显示了pFAK水平的增强,而已知剪切力通过整合素信号通路在破骨细胞中增加了pFAK水平,这表明破骨细胞受微重力下指定的剪切应力的调节。虽然遗传学研究主要确定了FKBP5在抑郁症中发挥作用,并且体外研究表明,破骨细胞中FKBP5的过表达诱导骨吸收上调,并且糖皮质激素治疗可增加破骨细胞中FKBP5的基因表达水平。关于DDIT4在骨生物学中的作用,有报道称包括DDIT4在内的缺氧诱导因子调节破骨细胞介导的骨吸收,在破骨细胞对骨基质相关的骨吸收的研究中,发现fkbp9和ddit4的基因表达水平在破骨细胞中上调。此外,各种形式的应激诱导FKBP5或DDIT4。综上所述,我们的结果表明,在太空的微重力环境下,破骨细胞靠近的骨周围微环境的改变导致了破骨细胞线粒体的形态改变,从而激活了控制FKBP5和DDIT4表达的GR通路,从而增强了破骨细胞的多核形成。未来,我们希望再次进行空间实验,以更详细地阐明机制。
为了考虑微重力下的生理变化,对青鳉鱼的异常行为进行了拍摄。从视频中可以看出,这种鱼通过倒立、垂直、绕圈等独特的行为习惯了微重力下的生活。此外,我们发现青鳉鱼在微重力环境下33天的交配行为与在地球上没有什么不同,表明青鳉鱼已经适应了微重力环境。我们在第47天发现了静止的行为,这是微重力下适应的一种有趣的表型。事实上,太空飞行给动物造成了慢性应激,损害了生理功能,它减少了机械使用,导致动力减退和运动减退。这种效应表明,在微重力环境下存在一些导致骨质流失的主要因素,其情况类似于地面上的废用性骨质疏松症。
综上所述,我们的结果表明,在微重力条件下,破骨细胞的生理功能受损,机械使用减少,以及在微重力条件下的应力作用下,破骨细胞的活化。我们目前的研究结果提供了更好的理解骨对失重的反应,并揭示了微重力下调节骨生理的潜在机制。
原文地址:https://www.nature.com/articles/srep14172#MOESM1