生命科學儀器: 細胞培養儀器芯片

北京基爾比生物微重力環境下腸道微生物群及其代謝物對心血管和骨骼肌

時間：2025/4/9閱讀：78

1. 研究背景：

腸道微生物群對人體健康至關重要，其失調與多種疾病相關。微重力環境會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。研究二者關系，有助于為宇航員健康保障及相關疾病治療提供新方向。北京基爾比生物微重力環境下腸道微生物群及其代謝物對心血管和骨骼肌

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維持人體健康十分關鍵，其失調會引發多種疾病。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，參與動脈粥樣硬化等疾病的發生發展。在骨骼肌方面，腸道微生物群及其代謝物也發揮著重要作用，如LPS可誘導炎癥，促進肌肉；吲哚 - 3 - 丙酸（IPA）則對肌肉有保護作用。

3. 微重力對人體的影響

3.1 心血管系統：微重力環境會導致心血管系統發生一系列變化，如心臟重塑、左心室質量減少、心室射血分數降低等。其分子機制包括心臟重塑標志物HDAC4、ERK等的變化，以及細胞凋亡的增加。

3.2 骨骼肌系統：微重力會引起骨骼肌，表現為肌肉纖維質量、力量和功率下降。分子機制主要涉及炎癥反應、FoxO轉錄因子激活、泛素 - 蛋白酶體系統（UPS）活化等，同時，micro - RNAs也在其中發揮重要作用。

4. 微重力環境下腸道微生物群及其代謝物的變化：研究發現，微重力環境下腸道微生物群及其代謝物會發生改變。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，對甲酚（p - cresol）及其次級代謝物水平升高。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. 腸道微生物群的調節：通過補充益生元、益生菌和后生元可調節腸道微生物群平衡。在太空環境中，益生菌的穩定性和有效性需進一步研究，而后生元因更安全、穩定，成為更具潛力的調節方式。此外，運動也能調節腸道微生物群，在微重力環境下，運動結合其他干預措施對維持宇航員肌肉健康具有重要意義。

6. 研究結論：腸道微生物群及其代謝物在微重力環境下的變化與心血管和骨骼肌功能下降相關，個性化調節腸道微生物群可能是改善宇航員健康的有效策略。未來研究應聚焦于明確腸道微生物群代謝物與微重力誘導異常之間的直接聯系，探究其作用機制，并驗證補充相關代謝物能否改善微重力環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。
預設參數操作方便，旋轉器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）
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。
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

代謝物	在心血管系統中的作用	在骨骼肌wei suo中的作用	微重力對其水平的影響
LPS（內毒素）	刺激ROS產生，激活與動脈粥樣硬化相關的炎癥通路	通過激活atrogin-1/MAFbx和MuRF1，誘導炎癥，激活NF-κB，導致肌肉wei suo	HU小鼠血漿中LPS結合蛋白水平升高
TMAO（三甲胺N-氧化物）	通過增加動脈壁中泡沫細胞的形成導致動脈粥樣硬化	在骨骼肌中改善酶動力學，但與胰島素抵抗有關	/
IPA（吲哚-3-丙酸）	促進巨噬細胞逆膽固醇轉運	調控肌生成調節因子的表達，促進肌肉重量增加，保護免受炎癥影響	NASA雙胞胎研究顯示宇航員IPA水平下降
p-甲酚	通過上調miRNA-146b-5p和miRNA-223-3p誘導內皮功能障礙	與indoxyl硫酸鹽聯合時抑制細胞增殖，增加凋亡，抑制肌生成分化，促進肌肉纖維化	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激、凋亡和炎癥減少梗死面積	甲烷抑制導致骨骼肌肌病	/
一氧化氮（NO）	具有心臟保護作用，其功能障礙會導致多種心血管疾病	NO處理的骨骼肌小鼠模型顯示出肌肉質量損失減少	/
硫化氫（H?S）	通過抑制炎癥、氧化應激和纖維化或與NO相互作用發揮心臟保護作用	H?S的抗炎和抗氧化特性可防止由長期臥床或卸載引起的肌肉損失，以及肌肉纖維化。抑制ER應激蛋白標記物	H?S處理改善了模擬微重力下的成骨細胞表面，維持了機械強度
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結合，產生FGF19并激活蛋白激酶（ERK）信號通路，增加肌肉質量	NASA雙胞胎研究發現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）	丁酸減少導致炎癥，增加動脈粥樣硬化、心力衰竭和冠狀動脈疾病的斑塊大小	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研究顯示丁酸產生菌減少

公司主營產品：

3D-clinostat 三維旋轉儀，

微/超重力三維細胞培養系統，

3D回轉重力環境模擬系統，隨機定位儀，

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