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目的：以模拟微重力条件下碳离子辐射为模型，研究模拟空间环境对雄性小鼠生殖功能的影响，并探讨潜在机制，为航天员和太空旅行者的健康防护提供理论依据。材料和方法：雄性小鼠在地面经7天持续吊尾，模拟微重力条件，并利用剂量为2Gy的碳离子束全身照射吊尾小鼠；实验分为对照组（CK）、单纯微重力组（SUS）、模拟微重力条件下碳离子辐射组（SUS+CIR）和单纯碳离子辐射组（CIR）；测定碳离子辐射后6h、12h、18h、24h小鼠血清睾酮和血清促卵泡生成素（FSH）含量；以Johnsen得分评判生精细胞损伤指数；测定睾丸组织丙二醛（MDA）、超氧化物歧化酶（SOD）和睾丸细胞胞内活性氧（ROS）含量；检测附睾精子密度、活动率、活力、顶体完整率、质膜完整率、DNA受损率、畸形率以及ROS含量；利用Western blot技术检测附睾精子β-tubulin蛋白表达状况，免疫荧光技术定位β-tubulin蛋白在附睾精子的分布；TUNEL染色结合流式细胞仪检测生精细胞凋亡状况，BrdU标定结合PCNA蛋白的表达状况评判生精细胞增殖水平；Western blot检测UCH-L1、Actived-caspase-3、Bcl-2、Bax和p53蛋白表达水平，并利用免疫组化技术对UCH-L1、Actived-caspase-3、PCNA和p53蛋白进行定位。结果：1.在碳离子辐射后24h，各个实验组的血清睾酮含量最低，血清FSH含量最高，SUS+CIR能显著降低小鼠血清睾酮含量、升高血清FSH含量，而且其对小鼠血清睾酮和FHS含量影响的效应介于SUS和CIR之间，而且这一趋势随时间增加无变化。2.在碳离子辐射后24h，SUS+CIR能显著降低双侧睾丸重和睾丸指数，并严重损伤生精细胞、升高睾丸细胞胞内ROS含量、降低睾丸组织抗氧化能力。3.在碳离子辐射后24h，SUS+CIR能显著降低附睾精子的密度、活动率、活力、顶体完整率、质膜完整率，显著增加附睾精子的畸形率、DNA受损率和胞内ROS含量；SUS+CIR引起小鼠附睾精子活动力减弱与β-tubulin蛋白的表达量减少有关。4. SUS+CIR能增加青春期小鼠生精细胞凋亡，过度凋亡的生精细胞暂时存贮在附睾尾，UCH-L1蛋白与PCNA、p53、Actived-caspase-3、Bax、Bcl-2蛋白的表达有一定的对应关系，可能参与介导SUS+CIR抑制生精细胞增殖、增加凋亡过程。结论：1. SUS+CIR造成的精子发生紊乱和类固醇激素合成功能障碍可能与其破坏睾丸组织抗氧化能力、损伤生精细胞有关，而CIR对睾丸组织和睾酮合成的损害比SUS+CIR更严重。2. SUS+CIR降低附睾精子质量，可能会导致雄性不育，而这一过程与精子胞内ROS含量升高存在关系；SUS+CIR使精子β-tubulin蛋白表达量降低，导致精子活动力减弱。3.生精细胞凋亡与UCH-L1蛋白介导的去泛素化途径有关：UCH-L1蛋白能够去泛素化p53蛋白，激活Caspase-3和bax蛋白，导致生精细胞凋亡；SUS+CIR与CIR对生精细胞凋亡和增殖的影响机制上有一定联系，但模拟微重力与碳离子辐射的复合作用不是微重力与碳离子辐射的简单叠加。