模拟微重力诱导神经细胞脂滴异常积聚的长时程追踪技术揭示及其在航天神经保护中的潜在价值

针对航天微重力环境对中枢神经系统(CNS)的影响机制不明问题，北京理工大学团队开发了脂滴特异性荧光探针LD-T，首次发现模拟微重力(SMG)会引发神经细胞脂滴异常积聚，证实其介导细胞损伤。该研究为航天神经保护提供了新靶点，相关成果发表于《Sensors and Actuators B: Chemical》。

　　

在浩瀚宇宙中执行任务的航天员，长期暴露于微重力环境这一"无形杀手"之下。最令人担忧的是，这种失重状态会悄悄改变大脑的结构与功能——从认知缺陷到睡眠障碍，甚至引发类似阿尔茨海默病的神经退行性改变。尽管科学家已发现肝脏等器官会出现脂代谢紊乱，但微重力如何影响富含脂质的中枢神经系统，特别是神经细胞内"能量仓库"脂滴(Lipid Droplets, LDs)的变化，始终是个未解之谜。

北京理工大学生命学院的研究团队在《Sensors and Actuators B: Chemical》发表突破性研究。他们巧妙设计了一对"分子侦探"——化学结构相似但行为迥异的荧光探针LD-T和LD-C。其中LD-T展现出惊人的72小时持续追踪能力，像永不熄灭的灯塔般锁定脂滴动态；而LD-C则像"临时工"般很快被细胞排出。这种差异源于LD-T独特的分子结构：具有更高脂溶性(logP>5)和D-π-A（给体-π-受体）结构，使其能选择性地"定居"在脂滴中。

研究采用三项关键技术：1）基于随机定位模拟器(RPM)构建SMG模型；2）设计可区分细胞器靶向性的荧光探针；3）结合qPCR和Western blot分析脂滴相关基因。通过人神经母细胞瘤SH-SY5Y细胞和胶质瘤U-87 MG细胞模型，研究人员首次捕捉到SMG下神经细胞的"肥胖化"现象——脂滴数量显著增加，伴随脂滴生成基因PLIN2和DGAT1表达上调。更关键的是，当使用抑制剂Triacsin C阻断脂滴形成后，不仅逆转了SMG诱导的乳酸脱氢酶(LDH)泄漏，还修复了线粒体膜电位(ΔΨm)，证实脂滴积聚是微重力神经损伤的关键介质。

《脂滴动态追踪》章节揭示，LD-T的荧光强度在SMG组比正常重力组高1.8倍，且与BODIPY493/503染色高度共定位。《基因表达分析》显示，SMG处理48小时后，脂滴相关基因mRNA水平上调2-3倍。《功能挽救实验》则证明抑制脂滴积累可使细胞存活率恢复至对照组的85%。这些发现不仅解释了APOE4基因型（阿尔茨海默病主要风险因子）患者为何更易出现神经功能障碍——因其脂滴清除能力受损，更为航天医学提供了新思路：通过调控脂代谢保护宇航员神经系统。

这项研究开创性地建立了"微重力-脂滴-神经损伤"的因果关系链，其价值远超航天领域。正如通讯作者Yulin Deng教授指出，LD-T探针的设计策略为细胞器长时程成像提供了新范式，而脂滴作为神经退行性疾病的"共同通路"，相关发现可能为阿尔茨海默病等疾病的治疗带来启示。未来，这种"细胞代谢监测器"或将成为航天员健康评估的常规工具，守护人类探索星辰大海的神经健康。