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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

            來源:北京基爾比生物科技有限公司   2025年04月09日 17:38  
            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
            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

            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

            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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