1. 首頁 > 健康養生 > >

ACC太空實驗報告|無定形鈣ACC加速骨髓間充質干細胞和肌肉細胞的分化和成熟

健康知識養生常識

研究背景
長期停留太空需要克服宇航員即使在太空微重力和輻射條件下短時間內也會遭受的骨骼和骨骼肌組織的嚴重質量損失 。
在國際空間站(ISS)進行的一項研究旨在評估無定形碳酸鈣(ACC)納米粒子在維持和加速太空中骨形成細胞（成骨細胞）和骨骼肌細胞（肌細胞）活動方面的功效 。
這些實驗利用放置在專門設計的微重力模塊中的自主微流體芯片實驗室 ， 用于在國際空間站進行遠程控制的細胞培養 ， 能夠自動控制溫度、定期更新或更換培養液的培養基和遠程顯微成像 。
受澳大利亞藍鰲蝦(Cherax)的啟發 ， 一種仿生和穩定的無定形碳酸鈣(ACC) ， 一種非結晶材料相 ， 目前生產用于各種生物醫學應用 。
Cherax具有天然的能力 ， 可以在蛻皮前7天內在粘附在其胃壁上的2個胃石“腺體”內有效地形成和儲存ACC 。 然后 ， 它將ACC內容物調動到其外骨骼區域 ， 以在創紀錄的三天內脫落并重新長出整個外骨骼 。
在地球上進行的一系列實驗已經表明 ， 在地球上進行的一系列實驗中 ， 用ACC處理MSC或成骨細胞可以促進細胞增殖和分化為骨細胞 。
Amorphical的無定形碳酸鈣ACC顯示出獨特的特性 ， 與其離子成分（鈣和碳酸氫鹽）、物理結構（無定形）和尺寸（納米顆粒）有關 。 它通過其非常高的鈣吸收和生物利用度 ， 以及pH調節 ， 抗炎、抗癌和增強細胞活性 ， 展示了前所未有的治療性能 。
ACC已證明骨形成細胞（成骨細胞）和骨骼肌細胞向肌纖維的增殖、分化和活性率增強 。
研究·內容
成骨細胞負責骨基質合成及其隨后通過羥基磷灰石（磷酸鈣相）的沉積而礦化 。 成骨細胞分化可分為三個階段：(a)細胞增殖 ， (b)基質成熟 ， (c)基質礦化 。
體外基質成熟和礦化通常通過使細胞生長至完全匯合并添加特定的成骨因子來增強 。 成骨細胞體外培養過程中的礦化過程已被用作測試藥物治療和機械負荷對骨細胞分化和骨形成影響的模型 。
代謝性酸中毒似乎會引起骨礦物質的變化 ， 這與骨骼作為質子緩沖液的所謂作用是一致的 。 礦物質鈉、鉀、碳酸鹽和磷酸鹽的下降將各自緩沖質子并導致全身pH值向生理正常值增加 。
礦物質成分的這些變化導致礦物質溶解 ， 隨后骨細胞功能發生改變 。 酸中毒顯著抑制成骨細胞活性 ， 特別是在特定基質蛋白合成和堿性磷酸酶活性方面 。 伴隨酸刺激成骨細胞產生前列腺素 ， 以旁分泌方式起作用 ， 從而增加成骨細胞RANKL(ODF)合成 。
然后RANKL刺激破骨細胞活動以促進骨吸收和質子負荷的緩沖 。 骨骼維持全身pH值的明顯保護功能對哺乳動物具有明顯的生存優勢 。
微重力條件會破壞穩態平衡 ， 并且在持續微重力暴露期間可能導致骨量每月損失高達1% 。 盡管 ， 衰老導致的骨質流失很常見 ， 但暴露于微重力后骨質流失的程度和速度遠遠大于衰老過程中常見的骨質流失 。
在考慮長期太空飛行的影響時 ， 這是人類最關心的問題 。 加劇的骨質流失導致骨礦物質密度(BMD)降低、骨折風險增加和過早出現骨質疏松癥狀 。
在長期太空飛行期間 ， 宇航員和太空旅行者面臨的主要健康挑戰包括骨骼肌質量和骨質流失 ， 引起的明顯肌肉和骨質流失可能導致嚴重殘疾 ， 這不僅發生在衰老過程中 ， 也發生在因病臥床或坐輪椅的所有年齡段的人身上 ， 也發生在長期太空旅行期間的宇航員身上 。
運動設備和營養品顯著減輕了在國際空間站(ISS)等運載工具上執行長期任務期間觀察到的骨礦物質密度損失 ， 未來對火星等目的地的探索任務將顯著延長 ， 并施加質量限制 ， 不允許使用相同、高效的鍛煉設備 。