（一）引言

微重力环境对妇产科和生殖健康的影响是多方面的，包括影响卵巢和睾丸功能、生殖周期、胚胎和胎儿发育以及生殖细胞的完整性和功能。尽管一些研究表明短期暴露可能影响较小，但长期暴露的影响仍需进一步研究。此外，开发有效的防护措施和技术对于确保太空环境下的生殖健康至关重要。

 1. 微重力对女性生殖健康的影响

1.1 卵巢功能：研究发现，微重力可能影响卵巢功能，导致激素水平变化。例如，Hong等人（2021）研究发现，暴露于微重力环境的雌性小鼠表现出较低的孕酮水平，但雌二醇水平没有显著变化 。微重力可能影响卵巢组织中的类固醇激素水平，进而影响生殖周期和生育能力。

1.2 生殖周期：Hong等人（2021）还发现，尽管暴露于微重力环境，雌性小鼠仍然保持发情周期，表明微重力可能不会完全抑制生殖周期 。尽管微重力可能影响激素水平，但发情周期的存在表明雌性小鼠在微重力环境下仍可能保持生育能力。

 

 2. 微重力对男性生殖健康的影响

2.1 精子功能：Ogneva等人（2021）发现，微重力环境下，小鼠精子的运动能力下降，但这种影响可以通过特定化合物（如必需磷脂）得到缓解 。微重力可能通过影响精子的运动能力来降低生育能力，但这种影响可以通过外部干预得到改善。

2.2 生殖器官：Matsumura等人（2019）发现，短期暴露于微重力环境的小鼠生殖器官没有明显的缺陷或基因表达变化 。短期微重力暴露可能对男性生殖器官的影响较小，但长期影响仍需进一步研究。

 

3. 微重力对胚胎和胎儿发育的影响

3.1 胚胎发育：Lei等人（2020）发现，暴露于微重力环境的胚胎虽然可以发育，但发育速度减慢，囊胚形成率降低，且胚胎表现出严重的DNA损伤和低甲基化基因组 。微重力可能通过影响胚胎的发育速度和质量，增加胚胎发育缺陷的风险。

3.2 胎儿健康：Wang和Yasuda（2020）综述了高LET粒子（如宇宙射线）对胎儿发育的影响，发现辐射暴露可能导致胎儿生长迟缓、认知障碍、先天性畸形和新生儿死亡率增加。微重力环境下的辐射暴露可能对胎儿健康产生严重负面影响，需要进一步研究以开发有效的防护措施。

 

 4. 微重力对生殖细胞的影响

4.1 卵子和精子：Mishra和Luderer（2019）综述了微重力对生殖细胞的影响，发现微重力可能通过增加DNA损伤和降低精子活力来影响生殖细胞的功能 。微重力可能通过影响生殖细胞的完整性和功能，降低生育能力。

4.2 胚胎干细胞：Li等人（2021）研究了微重力对胚胎干细胞分化和早期胚胎发育的影响，发现微重力可能影响胚胎干细胞的分化和胚胎发育 。微重力可能通过影响胚胎干细胞的分化和胚胎发育，增加早期胚胎发育缺陷的风险。

 

 5. 微重力对生殖健康的整体影响：Steller等人（2020）综述了微重力对女性生殖健康的影响，指出微重力可能增加流产、早产、新生儿死亡率和妊娠糖尿病的风险 。微重力可能通过影响生殖器官和胚胎发育，增加生殖健康问题的风险。

 

6. 未来研究方向及解决方案

辐射防护、激素替代疗法、胚胎冷冻和基因编辑等技术可能有助于缓解微重力对生殖健康的影响 。这些技术可能为太空环境下的生殖健康提供有效的解决方案，但需要进一步研究和验证。

北京基尔比生物科技有限公司 研制的微重力clinostat：

 

• 可以进行细胞培养的同时，连续实时定量记录模拟环境的重力变化，便于观测模拟微重力或超重力效应下细胞、组织等变化规律和实现对实验环境的调节，且可直接放进培养箱，方便细胞的培养。
   

•  预设参数操作方便，旋转器提供微重力环境模拟（10^-3G），同时提供超重力环境的模拟（2G，2.5G或3G）

   

• 可提供模拟环境下的重力监测，X 轴、Y 轴、Z 轴三维空间重力监测并显示实时重力数值,让研究人员实时采集了解模拟环境重力的精确变化。

   

• 摄像头监控设备运行状态，具有可以快速启动及程序预约功能

 

 参考文献

- Mishra B, Luderer U. Reproductive hazards of space travel in women and men. Nat Rev Endocrinol. 2019. https://doi.org/10.1038/s41574-019-0267-6.

-  Li F, Ye Y, Lei X, Zhang W. Effects of microgravity on early embryonic development and embryonic stem cell differentiation: phenotypic characterization and potential mechanisms. Front Cell Dev Biol. 2021. https://doi.org/10.3389/fcell.2021.797167.

-Steller JG, Blue RS, Burns R, Bayuse TM, Antonsen EL, Jain V, Blackwell MM, Jennings RT. Gynecologic risk mitigation considerations for long-duration spaceflight. Aerosp Med Hum Perform. 2020. https://doi.org/10.3357/AMHP.5538.2020.

- Wang B, Yasuda H. Relative biological effectiveness of high let particles on the reproductive system and fetal development. Life. 2020. https://doi.org/10.3390/LIFE10110298.

- Rose BI. Female astronauts: impact of space radiation on menopause. Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol. 2022. https://doi.org/10.1016/j.ejogrb.2022.02.022.

- Lei X, Cao Y, Ma B, Zhang Y, Ning L, Qian J, Zhang L, Qu Y, Zhang T, Dehong L, Chen Q, Shi J, Zhang X, Ma C, Zhang Y, Duan E. Development of mouse preimplantation embryos in space. Natl Sci Rev. 2020. https://doi.org/10.1093/NSR/NWAA062.

- Zhu A, Stone J. Bearing extremes: impacts from simulated outer space conditions and effective ultraviolet radiation shielding materials on tardigrade life history. Health Phys Soc. 2022. https://doi.org/10.1097/HP.0000000000001585.

- Hong X, Ratri A, Choi SY, Tash JS, Ronca AE, Alwood JS, Christenson LK. Effects of spaceflight aboard the International Space Station on mouse estrous cycle and ovarian gene expression. Npj Microgravity. 2021. https://doi.org/10.1038/S41526-021-00139-7.

- Ogneva IV. Mouse and fly sperm motility changes differently under modelling microgravity. Curr Issues Mol Biol. 2021. https://doi.org/10.3390/cimb43020043.

- Matsumura T, Noda T, Muratani M, Okada R, Yamane M, Isotani A, Kudo T, Takahashi S, Ikawa M. Male mice, caged in the International Space Station for 35 days, sire healthy offspring. Sci Rep. 2019. https://doi.org/10.1038/s41598-019-50128-w.

 

附：应用北京基尔比生物科技公司（Clinostat，Beijing Kilby-biotech）微重力三维培养系统的胚胎发育研究方案

一、实验背景

近年来，随着人类深空探索的推进，微重力环境对生殖健康的影响成为研究焦点。现有研究表明，微重力可能导致胚胎发育异常，包括DNA损伤、甲基化水平变化及胚胎发育速率降低。北京基尔比生物科技公司三维细胞培养系统（Clinostat，Beijing Kilby-biotech，模拟微重力环境）通过动态旋转抵消重力效应，可在地面实验室中模拟微重力环境，为研究胚胎发育提供可靠平台。本实验旨在利用该系统，探究微重力对小鼠胚胎早期发育的影响，为未来太空生殖健康研究提供基础数据。

 二、实验目的

1. 评估微重力环境下小鼠胚胎的发育能力（如囊胚形成率、细胞分化效率）。  

2. 分析微重力对胚胎DNA完整性及表观遗传修饰（如甲基化水平）的影响。  

3. 探索微重力与氧化应激的关联性，检测胚胎内活性氧（ROS）水平变化。  

三、材料与方法

1. 实验材料

- 胚胎样本：C57BL/6小鼠受精卵（2细胞期胚胎，n=200，分实验组与对照组）。  

- 主要仪器设备：  

  - 北京基尔比三维细胞培养系统（Clinostat，Beijing Kilby-biotech，模拟微重力环境）。 

  - 传统静态培养箱（对照组，1g重力条件）。  

  - 试剂：胚胎培养基（KSOM）、ROS检测试剂盒（DCFH-DA）、DNA损伤标记物（γ-H2AX抗体）、甲基化检测试剂盒（MethylFlash）。  

 - 检测仪器：荧光显微镜、流式细胞仪、qPCR仪。  

2. 实验设计

- 实验组：胚胎置于北京基尔比生物科技公司（Clinostat，Beijing Kilby-biotech）模拟微重力环境中，匀速三维旋转，模拟微重力条件（<0.01g），培养72小时至囊胚期。  

- 对照组：胚胎在相同培养基中静态培养（1g重力），其他条件（温度37℃、5% CO₂）与实验组一致。  

3. 观察指标

- 发育能力：记录囊胚形成率（形态学评分）及细胞数量（DAPI染色）。  

- DNA损伤：免疫荧光染色检测γ-H2AX焦点数量（DNA双链断裂标志）。  

- 表观遗传变化：全基因组甲基化水平检测（MethylFlash技术）及关键基因（如Oct4、Nanog）甲基化状态分析。  

- 氧化应激：流式细胞术定量胚胎内ROS水平。  

4. 数据分析： 使用GraphPad Prism进行统计学分析（t检验或ANOVA），显著性水平设为p<0.05。  

四、预期结果

1. 实验组囊胚形成率显著低于对照组。  

2. 微重力组胚胎中γ-H2AX焦点数量增加，提示DNA损伤加剧。  

3. 胚胎基因组呈现整体低甲基化趋势，关键多能性基因甲基化模式异常。  

4. ROS水平升高，表明微重力可能通过氧化应激途径影响胚胎发育。  

注：伦理合规性，实验方案需通过动物伦理委员会审批（参照ARRIVE指南）。  

五、研究意义

本实验通过北京基尔比生物科技公司（Clinostat，Beijing Kilby-biotech）模拟微重力环境，系统评估其对胚胎发育的影响，为优化太空生殖健康防护策略（如抗氧化干预、表观遗传调控）提供依据。研究结果可支持未来长期太空任务中人类生殖保障技术的开发，助力多行星物种愿景的实现。  

 

公司主营产品：

3D-clinostat 三维旋转仪，

微/超重力三维细胞培养系统，

3D回转重力环境模拟系统，随机定位仪，

类器官芯片摇摆灌注仪，

英国Kirkstall 类器官串联芯片灌流仿生构建系统