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微血管内皮细胞不仅构成了血液与组织间的主要屏障,而且是强大的内分泌器官和代谢器官,有很强的合成、分泌和降解生物活性物质的功能。微血管内皮细胞反应异常与充血、出血、水肿、炎症等多种病理过程有关。在正常情况下,内皮细胞的增殖率和凋亡率都很低,血管内皮细胞依靠其正常的增殖和凋亡平衡维持着内皮细胞数量的稳定和血管功能的正常。本课题组前期的研究结果表明模拟微重力可诱导肺微血管内皮细胞的凋亡,而短时间内内皮细胞大量凋亡将导致增殖和凋亡平衡失调,引起内皮细胞功能障碍,进而循环系统功能受损。因而进一步探讨凋亡发生信号通路并采用药物干预抑制凋亡发生尤为必要。本工作采用回转器回转模拟微重力效应建立模型,首先证实模拟微重力72h引起人肺微血管内皮细胞发生明显凋亡改变,进而对线粒体凋亡信号通路及内质网应激相关凋亡的蛋白及基因进行检测,说明其在凋亡发生中的作用。之后分别采用红景天苷(Sal)及左旋硝基精氨酸甲酯(L-NAME)对失重诱导的凋亡进行干预,并探讨红景天苷和NO对模拟微重力诱导凋亡影响及机制。主要方法与结果如下：一、人肺微血管内皮细胞应用回转器回转72h小时后,采用TUNEL法及DAPI染色检测细胞凋亡情况,发现细胞凋亡率明显升高。另应用JC-I荧光探针检测线粒体膜电位的变化,进一步验证了凋亡改变。采用Real-time PCR或Western blot检测线粒体通路和内质网应激相关凋亡通路蛋白及基因(CytC、Caspase9. Caspase3、CHOP、ATF-6、GRP78、Caspase12和JNK)进行检测。最终证实线粒体通路及内质网应激均参与了模拟微重力诱导的凋亡。二、红景天苷(Sal)是从中药红景天中分离得到的糖氧苷类化合物,已有研究表明红景天苷可抑制多种细胞凋亡。本实验在细胞回转前分别加入红景天苷及红景天苷+PI3K抑制剂(LY294002)干预,72h小时后通过TUNEL法观察细胞凋亡率的变化,发现红景天苷干预后可明显减轻细胞凋亡率。通过Western blot检测发现PI3K及p-AKT在回转时表达降低,而红景天苷干预后两者表达上升,并伴随着Bal-2/BAX比例表达升高,采用PI3K抑制剂干预可下调PI3K及p-AKT表达,凋亡检测发现细胞凋亡率上升,Bal-2/BAX比例表达下降,因而推断红景天苷可能通过PI3K/AKT通路抑制了回转诱导的凋亡。三、课题组前期研究发现回转过程中NO升高,其可能为模拟微重力诱导凋亡机制之一,L-NAME为NOS抑制剂,可以阻断NO的合成。TUNEL法观察凋亡率后发现L-NAME干预后凋亡率下降,通过对内质网应激相关蛋白检测发现相关蛋白检测下降,推测模拟微重力下NO可能通过内质网应激途径诱导凋亡发生。通过上述实验研究,结论如下：回转模拟微重力可导致人肺血管内皮细胞发生凋亡,线粒体通路及内质网应激均参与了凋亡发生。红景天苷和L-NAME均可使失重引发的凋亡率下降,红景天苷通过影响PI3K/AKT通路降低凋亡率,NO可能通过内质网应激途径诱导凋亡发生。