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背景和目的随着载人航天工程的飞速发展,越来越多的宇航员相继进入太空,并且在太空驻留时间不断延长,舱外活动日趋增多,宇航员发生意外创伤和应激损伤的几率相应增多。据研究报道,长期航天飞行过程中最常见的创伤为皮肤软组织伤。皮肤创伤的愈合过程是一个复杂而有序的生物学过程,涉及多种细胞、细胞因子和细胞外基质等错综复杂的网络作用。长链非编码RNA(Long non-coding RNA,lnc RNA)在表观遗传调控、转录调控以及转录后调控等方面发挥重要作用。本实验研究RCCS模拟微重力对小鼠成纤维细胞lnc RNA表达的影响,并探讨微重力条件下短波紫外线(ultraviolet C radiation,UVC)辐射对成纤维细胞创伤修复相关基因蛋白表达的作用特点,为失重环境中宇航员皮肤软组织创伤及愈合的处置提供理论依据。研究方法(1)采用RCCS技术建立模拟微重力培养体系,购置小鼠成纤维细胞L929细胞株,将其随机分为模拟微重力组(microgravity group,MG)和正常重力对照组(normal gravity group,NG)。采用基因芯片(Agilent Mouse lnc RNA,4×180K,Design ID:049801)及高通量测序技术,检测小鼠成纤维细胞lnc RNA表达谱变化。将lnc RNA表达变化倍数与正常对照组比较在2倍以上并有显著差异(P<0.05)的lnc RNA确定为差异性表达lnc RNA。(2)针对课题第一部分获取的238个模拟微重力环境中L929细胞差异性表达lnc RNA进行Cis-/Trans-靶基因GO分析和Pathway分析、lnc RNA&m RNA共表达分析、以及lnc RNA功能预测。(3)将L929细胞随机分为模拟微重力组(microgravity group,MG)、正常重力对照组(normal gravity group,NG)、微重力+UVC组(microgravity group+UVC,MG+UVC)、正常重力+UVC组(normal gravity group+UVC,NG+UVC),分别培养4 d,照射组细胞用140μW/cm~2剂量UVC照射214 s,总剂量为30 m J,随即置原培养器中培养,24 h后收集细胞,应用q RT-PCR和BCA蛋白定量法测定Caspase-3、Bcl-2、Col-I、Col-Ⅲ及TGF-β的基因和蛋白浓度。结果(1)研究发现,小鼠成纤维细胞L929在RCCS模拟微重力环境下,共有238条差异表达的lnc RNA,其中134条表达上调,104条表达下调;差异表达的m RNA共有237条,其中53条表达上调,184条表达下调。(2)对模拟微重力环境中L929细胞差异性表达lnc RNA进行GO分析,显示与巨噬细胞分化的负性调节、伤口愈合的负性调节、细胞连接形成、角质细胞分化调节等生物学过程相关;Pathway分析显示与TGF-β信号通路、维生素消化与吸收、系统性红斑狼疮等信号通路相关;lnc RNA与转录因子关联性分析发现,lnc RNA FR382640与转录因子Smad4富集显著性较高,其共表达的基因数目为1172个,lnc RNA ENSMUST00000122952与转录因子MAF和MAFB的富集显著性较高,共表达基因数目达859个;功能预测分析结果表明,lnc RNA FR148417对细胞骨架中的微管组件形成、细胞内吞作用、组蛋白乙酰转移酶结合、调节蛋白激酶B信号通路等生物学过程中发挥一定作用,lnc RNA FR318458与伤口愈合负性调节、皮脂腺发育、蛋白多糖结合等多种生物学过程相关。(3)在模拟微重力条件下受到UVC照射后,L929细胞的Caspase-3基因表达上调,而Caspase-3蛋白表达明显下调;Bcl-2蛋白与Bcl-2基因则呈现同步上调现象;Col-I m RNA表达上调,而Col-I蛋白表达有所下降,但依然明显高于正常重力条件下无论是否受到UVC照射的Col-I蛋白表达;Col-Ⅲ蛋白和基因总体上呈现受抑制状态;TGF-βm RNA和蛋白的表达情况与Col-Ⅲ极为类似。结论小鼠成纤维细胞的lnc RNA表达活跃,RCCS模拟微重力环境显著影响L929细胞的lnc RNA表达谱;Agilent Mouse lnc RNA基因芯片技术对L929细胞差异表达基因具有良好的高通量筛选效率;L929细胞对RCCS模拟微重力环境产生明显应激反应,UVC照射对正常重力和模拟微重力条件下L929细胞的凋亡过程和细胞外基质形成产生明显不同的效应。