尾吊模拟微重力对大鼠学习记忆的影响机制研究

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1、学校代码10699分类号V7密级一般学号2011100618题目尾吊模拟微重力对大鼠学习记忆的影响机制研究作者王婷梅学科、专业航空宇航科学与技术指导教师李莹辉研究员曲丽娜研究员申请学位日期2017年3月西北工业大学博士学位论文（学位研究生）题目：尾吊模拟微重力对大鼠学习记忆的影响机制研究作者：王婷梅学科专业：航空宇航科学与技术指导教师：李莹辉研究员曲丽娜研究员2017年3月Title:Effectsandmechanismsofsimulatedmicrogravityonlearningandmemoryintail-suspensionratsByWangTing-MeiUnde

2、rtheSupervisionofProfessorLiYing-HuiQULi-NaADissertationSubmittedtoNorthwesternPolytechnicalUniversityInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofAeronauticalandAstronauticalScienceandTechnologyXi’anP.R.ChinaJanuary2017摘要摘要中国载人航天空间站工程的启动标志着我国载人航天战略步伐已从短期飞行迈入长期在轨驻留，载人航天的纵深发展要求航天员必须

3、具备长时间的连续在轨驻留能力。揭示航天特殊环境因素对人体各生理系统功能的影响与机制，进行有效的医学防护与对抗，将航天环境因素对人的影响和危害降低到最小程度是航天医学的首要任务。航天飞行及地面模拟实验均证实，微重力效应影响机体的学习记忆能力，但其作用机制仍需进一步研究。本文采用尾吊（30°）大鼠模拟微重力效应，旨在研究28天尾吊模拟微重力对大鼠学习记忆能力的影响及其潜在的分子机制，以期部分阐释微重力导致认知功能变化的作用机制，为航天医学防护提供理论指导。主要研究内容与结果如下：（1）28天模拟微重力效应对大鼠学习记忆、海马组织基因及蛋白表达的影响利用Morris水迷宫（Morriswa

4、termaze,MWM）、跳台测试（Step-downtest）评价模拟微重力效应对大鼠学习记忆能力影响；利用RNA-seq及iTRAQ技术检测28天尾吊模拟微重力效应对大鼠海马组织mRNA及蛋白表达的影响；利用DAVID、MetaCore、PANTHER等软件对差异表达mRNA及蛋白参与的生物学过程、信号通路及分子功能进行聚类分析。获得的实验结果主要有：1.水迷宫检测结果显示测试第三天及第四天模型组大鼠潜伏期及总游程较对照组显著增加；跳台实验结果显示模型组与对照组大鼠的错误次数、跳台潜伏期、安全区时间、错误区时间在跳台实验学习阶段无显著性差异，但在跳台实验的记忆（巩固）阶段，模型组

5、大鼠的错误次数、潜伏期及错误区的时间显著增加，在安全区的时间显著减少；水迷宫及跳台实验结果表明28天尾吊模拟微重力效应影响了大鼠学习记忆能力。2.RNA-seq及iTRAQ检测结果显示，模拟微重力影响了大鼠海马组织849个mRNA的表达（P<0.05），其中223个表达上调，626个表达下调；影响了147个蛋白的表达，其中表达上调蛋白75个，表达下调蛋白72个；从差异表达基因和蛋白参与的生物学功能及信号通路角度分析，模拟微重力主要影响大鼠海马组织代谢、免疫、突触传递、离子转运等功能，从差异表达基因和蛋白参与细胞组分角度分析，模拟微重力主要影响海马神经元细胞骨架及线粒体功能；分析结果还

6、显示，有9个差异表达基因及4个差异表达蛋白可能与模拟微重力所致学习记忆能力下降关系密切，这9个差异表达基因分别为：adra1b、eif4e3、FMR1、GRM7、HIF1α、lat、Nptx2、pja2、UBA6，差异表达蛋白分别为：Chat、GluR1、GluR4及MAP1A。（2）模拟微重力效应对大鼠海马组织低氧诱导因子（Hypoxiainducedfactor,HIF）介导的低氧应答信号通路的影响I西北工业大学博士学位论文利用RT-PCR验证RNA-seq分析结果；利用RT-PCR、Westernblot、免疫组化检测模拟微重力效应对HIF及HIF下游分子mRNA及蛋白表达的影

7、响；利用透射电镜检测模拟微重力效应对大鼠海马组织线粒体形态及数目的影响，并利用Westernblot检测模拟微重力效应对线粒体功能相关蛋白表达的影响；利用生化分析仪检测模拟微重力效应对大鼠血常规的影响；利用Micro-lightguideSpectrophotometer（O2C）测定模拟微重力效应对脑组织血氧饱和度（Oxygensaturation,SO2）、相对血红蛋白含量（Relativeamountofhemoglobin,rHb）、血流量、血流速