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北京基尔比生物科技有限公司
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技术资料/正文
不同物种/组织在北京基尔比微重力培养系统下的线粒体应激变化汇总
26 人阅读发布时间：2025-12-15 11:07
由于太空实验成本高昂且机会资源稀缺，地面微重力模拟系统成为重要的替代方案。通过北京基尔比生物科技公司研制生产的——Kilby Gravity 微重力培养系统，科学家能够在地球实验室中复现微重力效应。模拟生物在太空中的生长状态，为研究生物适应机制提供了可控的实验条件。
微重力下线粒体应激相关变化汇总（按研究对象分类）
1. 小鼠眼组织（视网膜）
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项目 |
内容 |
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模型 |
太空飞行（真实微重力）13天 |
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观察指标 |
线粒体相关凋亡基因、ROS相关基因、脂质过氧化产物（4-HNE） |
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结果 |
凋亡基因↑、ROS基因↑、4-HNE蛋白↑ |
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机制提示 |
视网膜线粒体氧化损伤→ 光感受器细胞凋亡 → 宇航员视力损伤风险↑ |
2. 人淋巴母细胞（Jurkat）与果蝇细胞（Schneider S-1）
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项目 |
内容 |
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模型 |
地面模拟（clinostat旋转）20小时 |
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观察指标 |
线粒体聚集、嵴结构、微管组织中心、凋亡抗原FAS |
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结果 |
线粒体形态异常、微管破坏、FAS表达↑ |
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机制提示 |
微管网络破坏→ 线粒体运输障碍 → 凋亡信号激活 |
3. 大鼠脑动脉（ cerebral arteries）
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项目 |
内容 |
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模型 |
尾吊模拟（HLU）4周 |
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观察指标 |
ROS水平、线粒体通透性转换孔（mPTP）开放、MDA（脂质过氧化）、MnSOD/GPx-1表达 |
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结果 |
ROS↑、mPTP开放↑、MDA↑、MnSOD/GPx-1↓ |
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机制提示 |
脑血管线粒体氧化应激→ 血管功能障碍 → 可能引发太空性脑供血不足 |
4. 人胎儿皮层组织（神经干细胞）
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项目 |
内容 |
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模型 |
模拟微重力（SM）1–5天 |
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观察指标 |
线粒体呼吸、糖酵解、TCA循环、脂质合成 |
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结果 |
呼吸↑、糖酵解↑、TCA通量↑、脂肪酸/复杂脂质合成↑ |
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机制提示 |
微重力诱导能量代谢重编程→ 神经干细胞试图通过增强代谢适应失重环境 |
5. 人脐静脉内皮细胞（HUVEC）
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项目 |
内容 |
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模型 |
旋转壁容器（SM）4–10天 |
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观察指标 |
BNIP3（线粒体自噬标志）、线粒体含量、耗氧量、最大呼吸能力 |
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结果 |
BNIP3↑、线粒体含量↓、耗氧量↓、呼吸能力↓ |
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机制提示 |
微重力诱导线粒体自噬 → 清除多余线粒体 → 减少ROS产生 → 细胞进入“节能模式” |
6. 大鼠脑动脉与肠系膜动脉
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项目 |
内容 |
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模型 |
HLU 4周 |
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观察指标 |
超氧阴离子（O₂⁻）、Nox2/Nox4表达 |
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结果 |
O₂⁻↑（仅脑动脉）、Nox2/Nox4↑ |
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机制提示 |
脑动脉对微重力更敏感→ NADPH氧化酶与线粒体协同产生ROS → 区域性血管应激差异 |
参考文献
7. 大鼠心肌与骨骼肌
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项目 |
内容 |
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模型 |
太空飞行（真实微重力）6天 |
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观察指标 |
MDH表达、COX活性、mRNA表达 |
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结果 |
心肌：MDH↑62%、COX活性不变；骨骼肌：COX活性↓41%、MDH不变 |
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机制提示 |
心肌通过上调MDH代偿能量需求；骨骼肌线粒体功能抑制 → 肌肉萎缩 |
8. 大鼠新生心肌细胞
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项目 |
内容 |
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模型 |
SM 12–120小时 |
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观察指标 |
蛋白合成、凋亡、细胞活力、蛋白降解 |
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结果 |
蛋白合成↓、凋亡/活力/降解无显著变化 |
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机制提示 |
心肌细胞优先维持生存，牺牲合成代谢→ 线粒体能量用于“维持”而非“生长” |
9. 人霍奇金淋巴瘤细胞
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项目 |
内容 |
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模型 |
SM 2天 |
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观察指标 |
ROS、NADPH氧化酶基因、线粒体质量、ATP合成酶、ATP水平 |
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结果 |
ROS↑、NADPH氧化酶↑、线粒体质量↓、ATP合成酶↓、ATP↓ |
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机制提示 |
微重力诱导线粒体功能障碍→ 能量危机 → 激活自噬 → 癌细胞死亡（潜在抗癌机制） |
10. 大鼠海马组织
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项目 |
内容 |
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模型 |
尾吊模拟 7–21天 |
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观察指标 |
线粒体复合物I/III/IV、MDH、DJ-1、Peroxiredoxin 6 |
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结果 |
复合物I/III/IV↓、MDH↓、DJ-1/Peroxiredoxin 6↑ |
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机制提示 |
海马神经元能量代谢受损→ 抗氧化蛋白代偿性上调 → 尚未凋亡（代偿期） |
11. 人乳腺癌细胞（MCF-7 vs MDA-MB-231）
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项目 |
内容 |
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模型 |
SM 48小时 |
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观察指标 |
氧化应激、DNA损伤、SOD活性、线粒体活性 |
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结果 |
ERα阳性（MCF-7）：线粒体活性↑、SOD↑；ERα阴性（MDA-MB-231）：DNA损伤↑、SOD↓ |
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机制提示 |
ERα信号通路可保护线粒体功能 → 微重力对不同乳腺癌亚型影响相反 |
12. 人恶性胶质瘤细胞
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项目 |
内容 |
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模型 |
SM 3天 |
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观察指标 |
线粒体活性 |
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结果 |
线粒体活性被抑制 |
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机制提示 |
微重力可能通过抑制线粒体功能抑制癌细胞增殖 |
13. 人原代成骨细胞
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项目 |
内容 |
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模型 |
SM 5天 |
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观察指标 |
线粒体蛋白表达、呼吸链复合物、TCA循环、糖酵解、PPP、脂肪酸氧化 |
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结果 |
复合物II↓50%、复合物IV↓14%、复合物III↑60%、糖酵解↑、PPP↑、脂肪酸氧化↓ |
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机制提示 |
成骨细胞能量代谢重编程→ 氧化磷酸化受损 → 骨形成能力下降 → 骨质疏松 |
14. 人毛发（宇航员真实样本）
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项目 |
内容 |
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模型 |
国际空间站驻留6个月 |
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观察指标 |
mtDNA/nDNA、mtRNA/nRNA、抗氧化基因表达 |
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结果 |
mtDNA/nDNA↓、mtRNA/nRNA↓、MnSOD/CuZnSOD/Nrf2/GPx4↓ |
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机制提示 |
真实太空环境导致线粒体基因组损伤与转录抑制 → 长期氧化应激累积** |
15. 秀丽隐杆线虫（C. elegans）
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项目 |
内容 |
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模型 |
SM 24小时 |
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观察指标 |
线粒体未折叠蛋白反应（mtUPR）、HSP-6/60表达 |
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结果 |
HAF-1/DVE-1通路激活、HSP-6/60↑ |
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机制提示 |
微重力激活线粒体应激反应→ 尝试修复错误折叠蛋白 → 保守机制** |
✅ 总结：微重力研究的核心价值
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维度 |
揭示内容 |
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物种差异 |
人、鼠、果蝇、线虫均表现出线粒体应激，说明保守性强 |
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组织差异 |
脑、眼、骨、免疫、癌、血管各有侧重，脑与眼最敏感 |
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模型差异 |
真实太空 vs 模拟微重力，趋势一致，强度不同 |
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时间效应 |
从数小时到数月，短期代偿，长期损伤 |
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机制共性 |
ROS↑、ATP↓、自噬↑、抗氧化↓、代谢重编程 |
附：
北 京 基 尔 比 生物科技公司主营产品：
Kilby 多通道3D细胞培养系统，
Kilby Gravity 微超重力三维细胞培养系统，
动植物/微生物等地面重力环境模拟装置【可以定制】，
Kilby Bio类器官精密自重力摇床，
Kirkstall Quasi Vivo 类器官3D串联芯片培养系统