血液流动剪切力减少可能会导致骨丢失的现象发生,而骨质疏松是作为骨丢失继发症的明显表现之一。太空宇航员飞行期间处于失重状态,负重骨卸载,增加了骨吸收和骨代谢解耦,未卸重的负重骨释放钙质造成了骨质流失。基因组分析显示,成骨细胞中数百个基因的表达在暴露于微重力状态时会发生改变。本课题组前期研究表明,在超重状态下Sema 3A在血管内皮细胞的表达升高,失重状态下Sema 3A的水平明显降低,失重所导致的骨质疏松与Sema 3A的下调有密切关联,但有关失重条件下引起骨丢失的具体原因的研究尚未完全阐明。因此,本研究以小鼠和血管内皮细胞b End3.0作为研究对象,运用模拟不同重力条件的方法,研究失重条件对小鼠骨骼产生骨丢失的作用,同时通过在细胞分子水平上进行系统地研究分析,以阐明空间骨丢失的发生的机理。本研究的主要内容如下:首先以小鼠为研究对象,使用后肢去负荷（HLU）方法模拟微重力条件下构建小鼠骨质疏松模型,用Mirco-CT对小鼠模型离体样本进行图像采集和骨形态学分析,检测小鼠各项骨形态参数,然后使用骨组织学研究方法和Elisa实验再次验证,判断小鼠的骨质疏松情况及其骨骼和外周血液中Sema 3A表达变化。结果显示,模拟微重力条件下建立的骨质疏松动物模型,绝大多数都发生了骨质疏松现象,并且有骨质疏松现象的小鼠中Sema3A表达量较正常小鼠明显减少。说明Sema 3A对于模拟失重状态下引发小鼠骨丢失中具有重要作用。其次又以血管内皮细胞b End3.0为研究对象,模拟超重力条件构建回转细胞模型,使用不同信号通路抑制剂处理细胞模型,利用各项分子实验技术,检测Sema 3A及相关信号通路蛋白表达量变化。结果显示,用PI3K/AKT/m TOR信号通路抑制剂LY294002处理细胞模型,发现Sema 3A表达量增加,PI3K蛋白表达量减少。表示Sema 3A在模拟重力条件下引发的骨量的变化可能与PI3K/AKT/m TOR信号通路有关。最后,为了进一步说明Sema 3A蛋白结构在模拟重力条件下引发骨丢失中的作用,使用Py MOL软件分析其结构域,结果表明Sema 3A与Nrp1s交叉支撑组件,在来自两个异三聚体的Sema 3A和Plxn A2亚基之间的Sema结构域之间桥接。证实,这种结合模式较为稳定但减弱的Sema3-Plxn A相互作用,增加了对受体二聚化和寡聚化触发信号传导机制的共同受体控制。综上所述,失重条件下,骨相关细胞因子Sema 3A可能通过PI3K/AKT/m TOR信号通路,相对表达量升高,自身结构域的变化,进而引发小鼠骨质疏松的。