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背景和目的随着载人航天技术的迅猛发展,航天员在太空中驻留的时间将不断延长,伴随而来的意外创伤风险亦随之增加。应激损伤和创伤是航天员在航天飞行任务中的主要威胁之一,最常见的创伤为皮肤软组织损伤。研究发现,皮肤创伤的修复过程中有多种细胞参与,其中表皮干细胞具有干细胞的一般特征即自我更新和分化潜能,其在皮肤创伤和应激损伤与修复过程中可增殖分化为表皮各种细胞。因此,研究失重环境对表皮干细胞生长特性和代谢组学的影响具有重要意义。有关失重环境对人表皮干细胞影响的研究鲜有报道。本研究采用微重力旋转细胞培养系统（the rotary cell culture system,RCCS）模拟细胞所处微重力环境,研究微重力对人表皮干细胞（human epidermal stem cells,h Ep SCs）增殖、细胞周期及超微结构和代谢组学的影响,为失重环境下皮肤软组织应激损伤和创伤及修复的应对策略以及人表皮干细胞在航天医学中的应用提供理论依据。研究方法体外培养人表皮干细胞,应用RCCS系统模拟微重力环境培养细胞。选取4至10代处于对数生长期的h Ep SCs随机分为正常重力对照组（normal gravity,NG）和模拟微重力组（simulated microgravity,SMG）。经1 d、3 d和5 d培养后收集两组细胞进行实验检测。应用CCK-8法检测细胞增殖,流式细胞仪技术检测细胞生长周期,蛋白印迹法和RT-PCR法检测细胞周期和相关蛋白以及基因的表达,透射电镜法观察细胞的超微结构,应用UHPLC-LTQ-MS技术和KEGG数据库进行代谢组学检测分析。每组三个生物学重复。结果（1）CCK-8法检测结果显示,在失重环境下培养1 d、3 d和5 d后,SMG组细胞增殖能力较NG组受到明显的抑制（P<0.05）;同时,SMG组各时相细胞的增殖能力呈现逐渐降低的趋势,且1 d与3 d、5 d以及3 d和5 d之间相比有统计学差异（P<0.05）。（2）流式细胞仪检测结果显示,与NG组相比,SMG组细胞在1 d和5 d时G0/G1期细胞比例降低,而S期细胞的比例增高,差异具有统计学意义（P<0.05）。另外,在3 d时,SMG组G0/G1期细胞的比例增加,而S期和G2/M期细胞的比例降低,差异具有统计学意义（P<0.05）。（3）蛋白质印记法和RT-PCR法检测结果显示,培养1 d和5 d时SMG组与NG组细胞的cyclin B1表达相比无显著性差异（P>0.05）,而培养3 d时SMG组cyclin B1表达较NG组相比增加,差异具有统计学意义（P<0.05）。SMG组细胞培养1 d和5 d时cyclin D3表达较NG组增加,而3 d组则降低,差异具有统计学意义（P<0.05）。（4）透射电镜观察结果显示,与NG组相比,SMG组在培养1 d和3 d后细胞胞质内出现大量的次级溶酶体、线粒体和空泡结构,而在5 d后这些物质明显减少。（5）代谢组学分析发现,细胞培养1 d和3 d后,与NG组比较,SMG组中有57种共同差异代谢物,其中23种代谢物显著下调,34种差异代谢物显著上调;进一步分析发现,这些差异代谢物主要为磷脂酰丝氨酸、磷脂酰乙醇胺、溶血卵磷脂、神经酰胺、D-色氨酸和二十二碳六烯酸等;进行KEGG化合物分类,其主要分为磷脂类、糖脂类、脂肪酸类和氨基酸类等;KEGG通路富集分析发现涉及多条通路,包括氨基酸代谢途径、脂质代谢途径、膜转运途径、神经营养蛋白信号途径等。结论在RCCS模拟微重力环境下,人表皮干细胞的细胞增殖、细胞周期和超微结构发生显著变化,细胞周期蛋白cyclin B1和cyclin D3表达波动明显,涉及细胞代谢网络和基因调控的细胞代谢组学表达谱也发生明显改变。