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近年来我国载人航天事业发展迅速,载人航天飞行实践次数逐渐增加,极大地推动了航天医学的发展。失重是航天员飞行过程中无法摆脱的不利因素,可以引起机体广泛的生理变化,如体液头向分布、血容量变化等,这些改变或可引起神经系统损伤或药物在机体内的药物动力学变化。P-gp(Permeability glycoprotein,P-gp)是位于细胞膜上的药物外排蛋白,其广泛表达于药物处置相关器官和血脑屏障,可维持脑内环境稳定,与药物的吸收、分布、代谢、排泄密切相关。本研究采用Morey-Holton大鼠尾悬吊模型,以不同模拟微重力周期鼠脑中P-gp为主要研究对象进行了以下三方面的研究。1)3、7、14、21 d模拟微重力对鼠脑P-gp表达及MDR1基因水平的影响结果表明模拟微重力3 d大鼠脑组织P-gp表达与正常组相比显著增加(p<0.05),表达量增加了36.4%,模拟微重力7 d大鼠脑组织中P-gp表达与地面组相比表达有所增加,增加量为17.9%,但无显著性差异;中长期模拟微重力14、21 d大鼠脑组织中P-gp表达量逐步趋于正常水平,与正常组相比蛋白增加量仅为8.0%(14 d组)和5.45%(21 d组),且无显著性差异。模拟微重力下MDR1基因表达情况与P-gp蛋白表达相似,3、7、14 d组与正常组相比均升高,且3 d具有显著性。随着吊尾时间的延长,吊尾21 d时,MDR1的基因表达又趋于正常水平。可能是短期模拟微重力效应使大鼠脑内产生了急性应激,MDR1基因调控P-gp大量表达或与维持神经系统内环境稳定有关。随着模拟微重力效应时间的延长,大鼠适应微重力状态,应激减弱,P-gp趋于正常水平。2)免疫共沉淀(Co-immunoprecipitation,CO-IP)结合质谱筛选与P-gp相互作用蛋白采用非标定量IBAQ蛋白质组学技术,对不同模拟微重力周期大鼠脑CO-IP复合物进行差异蛋白质组学分析,共鉴定到4组共有的P-gp相互作用差异蛋白66个。通过PANTHER、DAVID、STRING等生物信息学软件对这66个差异蛋白进行聚类分析,发现大部分蛋白为磷酸酶或磷酸二酯酶,提示磷酸化在调控P-gp通路过程中具有重要意义。在生物过程分析中这66个P-gp相互作用差异蛋白主要富集在药物应答、钾/钙离子转运、糖苷应答、ATP水解偶联转运、cAMP的催化过程等过程;细胞组成主要分布在细胞膜、细胞质溶胶、外泌体、线粒体、蛋白复合物、细胞外囊泡等;分子功能上主要能与钙离子蛋白激酶、ATP、泛素蛋白连接酶、糖蛋白、错误折叠蛋白等结合,具有鸟苷酸激酶、环核苷酸磷酸二酯酶、ATP酶等活性。KEGG通路分析发现这些蛋白主要在cGMP-PKG信号通路、cAMP信号通路、间隙连接、雌激素信号通路、钙信号通路、谷氨酸能突触等通路显著富集。通过生物信息学软件对组学数据的富集归类,得到14个较典型的P-gp相互作用差异蛋白;谷氨酸脱羧酶2、谷氨酰胺合成酶、磷酸二酯酶3A、微管蛋白4a、微管相关蛋白1b、囊泡融合ATP酶、钠/钾ATP酶(Atp1a1/Atp1b1)热休克蛋白(78kDa/60kDa)、ATP-柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、钙调蛋白、三肽基肽酶2,将这14个蛋白进行功能分析并结合STRING相互作用分析软件,探究其可能P-gp调控机制及相关信号通路。分析结果提示与P-gp相互作用的蛋白大致可在这几个信号通路与P-gp相互作用:(1)P-gp主动转运的ATP能量供应(2)P-gp在细胞内的合成、运输和降解(3)cAMP/PKA介导的P-gp磷酸化(4)谷氨酸诱导COX-2级联的P-gp表达。3)Western-blot验证P-gp相互作用蛋白P-gp是一种能量依赖型药物外排蛋白,通过蛋白质组学数据分析,发现Atp1b1与P-gp存在显著相互作用,或与P-gp主动转运能量供应有关。采用Western-blot对CO-IP复合物中的Atp1b1进行了验证,与质谱结果一致,提示质谱结果的可靠性。