随着我国载人航天事业的快速发展，宇航员驻留空间的频率越来越高、
时间越来越长。空间微重力诱导的骨流失能引起宇航员腰椎、盆骨、股骨等
部位产生骨质疏松，是制约人类航天事业向长时间深空发展的主要因素之一。
然而，目前依旧缺乏能有效防治微重力导致骨流失的方法，究其根本原因，
则是微重力引起骨流失的机制尚不明确。因此，研究微重力引起骨流失的机
制对于人类航天事业的发展具有重要意义。初级纤毛是一种存在于大多哺乳
动物细胞表面的“天线”样细胞器，其表面及内部定位着大量的受体，离子
通道和信号分子，可将细胞外的刺激转变为细胞内信号转导途径，已被证明
是细胞力学及化学刺激的感受器。鉴于上述研究，本论文旨在探究初级纤毛
在微重力诱导骨流失中的重要作用。
本论文以体外培养的大鼠颅骨成骨细胞为研究对象，利用三维回旋仪 （RPM）来模拟微重力并处理成骨细胞，检测了模拟微重力对成骨细胞初级 纤毛、细胞骨架、cAMP/PKA/CREB 信号通路的影响，探究了三者之间的关
系及其在模拟微重力抑制骨形成过程中的作用，主要结果与结论如下： 1. 地面模拟微重力能够显著抑制成骨细胞的成骨性分化及矿化成熟，与
此同时，成骨细胞表面的初级纤毛逐渐萎缩变短并最终消失，模拟微重力能 够抑制初级纤毛的发生。利用化学药物及 RNA 干扰法延长初级纤毛后发现， 细胞松弛素 D（CytoD）能有效抵御微重力引起初级纤毛消失的现象，在模拟 微重力环境中利用 Cyto D 维持初级纤毛后，模拟微重力抑制成骨细胞分化的 能力显著减弱。利用 RNA 干扰法提前去除初级纤毛，使 Cyto D 不能在微重
力环境中维持初级纤毛存在，则其抵御微重力抑制骨形成的能力也消失。因
此，模拟微重力抑制成骨细胞分化成熟过程中伴随着初级纤毛的消失，是微
重力抑制骨形成的重要原因之一。 2. 模拟微重力在抑制初级纤毛发生的同时，细胞骨架产生了显著改变，得细胞微管产生解聚，却对细胞微丝无显著影响。利用化学药物阻止细胞微 管解聚后，微重力依旧能够导致初级纤毛消失；反之，利用 RNA 干扰法或化
学法提前去除初级纤毛后，模拟微重力引起细胞微管解聚的现象被显著缓解。
此外，激光共聚焦显微镜层扫描技术研究发现，模拟微重力能够引起连接于
纤毛根部的微管产生断裂，此过程同样需要初级纤毛的存在。若利用化学法
阻止微重力引起细胞微管解聚，则其抑制骨形成的能力也被显著抑制。因此，
模拟微重力通过初级纤毛使得连接于纤毛根部的微管断裂，进而促使微管产
生解聚，这一过程是模拟微重力抑制成骨细胞成熟矿化的主要原因。 3. 通过对可能存在于微重力、初级纤毛、细胞骨架和骨流失之间的信号 转导途径进行探究。发现模拟微重力能够快速激活 cAMP/PKA/CREB 信号通 路，模拟微重力能够引起成骨细胞内环腺苷酸（cAMP）含量快速升高，促使 蛋白激酶 A（PKA）和 cAMP 效应元件结合蛋白（CREB）磷酸化。此外， cAMP/PKA/CREB 信号通路与初级纤毛之间存在密切联系，存在于成骨细胞 内的 9 种腺苷酸环化酶（AC）中，可溶性的 AC（sAC）定位于初级纤毛根部， 更重要的是，磷酸化的 PKA（p-PKA）定位于整个初级纤毛内部。因此， cAMP/PKA/CREB 信号通路在微重力通过初级纤毛引起细胞微管解聚，进而
诱导骨流失的过程中也许发挥着重要作用。
本研究通过以上结果得出如下结论：模拟微重力能够引起大鼠颅骨成骨
细胞表面的初级纤毛消失，细胞内微管产生解聚，并通过初级纤毛引起连接
于纤毛根部的微管断裂，使得成骨细胞进入无初级纤毛，无完整细胞骨架的
状态，其成骨性分化的能力显著下降，骨形成过程显著降低，是微重力诱导 骨流失的重要原因。而在此过程中，cAMP/PKA/CREB 信号通路发挥着重要
作用。
初级纤毛和细胞骨架之间存在着密切的联系。本研究发现模拟微重力能够使