长期空间飞行过程中,由于重力的消失迫使机体的多种组织和器官去适应新的微重力环境,从而产生一系列的适应性变化,称之为“空间适应综合症”。这些航天医学问题已成为人类长期太空探索的重要障碍之一,主要包括骨丢失、认知功能损伤、肌肉萎缩、心血管功能紊乱等。航天微重力环境对航天员的生理健康和任务执行造成了严重影响,如何对这些影响进行监测和防护并揭示其机制,是航天医学研究的首要任务。开发简单有效的检测指标对于航天员的生理健康监测具有重要意义。同时,以系统生物学的思维来探索微重力对机体动态的、全身性的影响,将是航天医学问题研究的有效手段。本论文以尾吊大鼠作为主要的动物模型,通过对血清miRNAs表达谱的研究来探索模拟微重力对机体的影响,获得以下主要结果：首先对血清miRNAs的内参基因进行了筛选和验证。通过miRNAs芯片筛选,并结合多批次、大样本的qPCR及2个专业内参筛选软件(geNorm和Normfinder)的运算分析,确定了miR-25-3p是最稳定的内参基因。进一步分析表明,miR-25-3p是一个在不同物种间高度保守的基因。它在大鼠尾吊、猕猴卧床等模拟微重力模型,以及大鼠OVX、绝经后骨质疏松等模型中的表达均有很好的稳定性,从而最终确定miR-25-3p可作为这些模型中稳定的血清miRNAs内参基因。这些结果为后续开展的的血清miRNAs研究奠定了基础。随后我们对失重性骨丢失和绝经后骨质疏松的血清miRNAs标志物进行了筛选。利用大鼠OVX血清miRNAs芯片技术高通量筛选差异表达的miRNAs,并经qPCR验证得到15个下调的miRNA。进一步结合临床样本检测后发现,其中miR-30b-5p在骨质减少和骨质疏松病人血清中都显著下调,miR-103-3p、 miR-142-3p和miR-328-3p在骨质疏松病人血清中显著下调。偏相关分析发现它们与H-BMD之间均存在显著的正相关,而且miR-30b-5p和miR-142-3p还同时与]N-BMD显著相关。这4个niRNAs可作为绝经后骨质疏松的生物标志物。利用猕猴卧床实验对模拟失重性骨丢失的标志物进行了鉴定,结果发现miR-30b-5p、miR-103-3p和miR-142-3p在卧床后猕猴血清中的表达显著下降,ROC曲线分析表明它们有很好的诊断价值,但miR-328-3p未发生显著变化。从而确定miR-30b-5p、miR-103-3p和miR-142-3p可作为模拟失重性骨丢失的标志物。miRNA表达谱和代谢组学数据都包含了生理变化的重要信息,为了对数据进行深度挖掘,我们进行了二者的联合分析。血清miRNAs芯片和qPCR检测确定了13个在尾吊4周和5周后大鼠血清中均上调的miRNAs,pather和DAVID软件的分析表明它们与神经系统,尤其是海马高度相关。连续尾吊5周后,血清代谢组发生显著性变化,与变化miRNAs的预测靶基因进行联合分析发现,模拟失重对机体的神经系统尤其是海马区有显著影响。根据生物信息学分析结果,我们检测了尾吊大鼠海马组织miRNA、mRNA和蛋白的表达,发现miR-383-5p的表达显著上调,同时其预测靶基因AQP4的mRNA和蛋白水平均显著下调,推测它可能直接受miR-383-5p的靶向调控。通过体外双荧光素酶报告基因实验,确认了AQP4是miR-383-5p的靶基因。AQP4是调节脑组织水平衡的重要蛋白,也与海马的学习记忆和认知功能密切相关。因此,推测它的变化是微重力影响海马功能的潜在机制之一,并可能与微重力下的血液头向分布相关。综上所述,我们通过对血清miRNAs的研究发现：miR-25-3p是模拟微重力模型和骨质疏松模型稳定的内参基因；并筛选得到一组血清miRNAs可作为模拟失重性骨丢失和绝经后骨质疏松的潜在标志物；最后对模拟微重力导致的认知功能损伤进行了初步的机制探索。