缺氧是圍產(chǎn)期發(fā)育過程中最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)之一。對缺氧的反應(yīng)涉及復(fù)雜的細(xì)胞內(nèi)網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)可能源自心血管疾病，例如影響胎兒和新生兒的肺動脈高壓。妊娠期慢性缺氧導(dǎo)致出生后肺血管系統(tǒng)不能充分?jǐn)U張，動脈壁厚度降低，導(dǎo)致肺動脈高壓、低氧血癥和右心室（RV）重構(gòu)，最終導(dǎo)致肺動脈綜合征，新生兒動脈高血壓 (PAHN)。這是一個相關(guān)的健康問題，考慮到在海拔 2500 m 以上的地區(qū)估計有 1.7 億永久居民，主要分布在西藏、安第斯和東非高原 。此外，據(jù)估計 3-4% 的低地妊娠因母胎或胎兒并發(fā)癥而暴露于慢性缺氧環(huán)境中，這也可能導(dǎo)致 PAHN。
在 PAHN 中，RV 會經(jīng)歷長時間的壓力過載情況。首先，作為維持肺循環(huán)的適應(yīng)性機制，RV 誘導(dǎo)肥大重塑（向心性肥大），其特征是心肌細(xì)胞 (CM) 大小增加并保留 RV 功能。這種心肌重塑與心肌內(nèi)在收縮性和毛細(xì)血管生成增加有關(guān)，為心室功能提供足夠的氧氣和營養(yǎng)。
慢性缺氧引起的氧化應(yīng)激在 RV 重塑中起著至關(guān)重要的作用。此外，已經(jīng)表明 RV 比左心室 (LV) 更容易受到氧化應(yīng)激的影響，這可能是由于 RV 上調(diào)抗氧化酶（如超氧化物歧化酶同種型）的能力有限。后者降低了 RV 中和由慢性缺氧產(chǎn)生的活性氧 (ROS) 的能力。另一方面，可以通過各種機制在 RV 中生成 ROS。NO 含有一個不成對的電子，在一定條件下，可以與 O 2反應(yīng)●-形成過氧亞硝酸鹽，一種強氧化劑，歸類為活性氮物質(zhì) (RNS)。ROS 和 RNS 的過量產(chǎn)生通過抑制參與興奮-收縮偶聯(lián)的酶和通過蘭尼堿受體的多亞硝基化，增加細(xì)胞內(nèi)鈣的生物利用度，誘導(dǎo)收縮功能障礙。此外，ROS 和 RNS 通過抗氧化酶失活和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和炎癥作為細(xì)胞損傷的主要機制來促進(jìn)心臟重塑。
褪黑激素是一種由松果體分泌的吲哚胺，已被證明可以增加對 ROS 的保護(hù)。這種保護(hù)基于至少三個已知特性：直接的 ROS 清除劑、抗氧化酶的刺激以及促氧化劑源中 ROS 生成的負(fù)調(diào)節(jié)。褪黑激素通常與膜褪黑激素受體（MT1 和 MT2）以及視黃酸受體相關(guān)孤兒受體 (ROR) 家族的核受體相互作用。一般來說，SMC 中表達(dá)的 MT2 受體似乎介導(dǎo)血管舒張，而 MT1 誘導(dǎo)血管收縮。因此，我們假設(shè)新生兒褪黑激素給藥可以調(diào)節(jié)慢性缺氧和肺高血壓新生兒羊右心室的氧化還原平衡。此外，我們檢查了褪黑激素是否調(diào)節(jié)抗氧化酶的表達(dá)和活性以及 RV 中的促氧化劑來源。新生兒羔羊模型已被用作肺發(fā)育和肺功能的模型，原因在別處。一個重要的特征是綿羊的肺發(fā)育在時間和出生成熟方面與人類相似。此外，胎兒到新生兒的心肺轉(zhuǎn)變代表了新生兒圍產(chǎn)期肺轉(zhuǎn)變的良好范例。
10只新生綿羊在高海拔3600m孕育、出生和研究，隨機分為兩組。對照組（C）接受媒介物，治療組接受褪黑激素，褪黑激素 1 mL·Kg -1，每天口服，持續(xù) 21 天。褪黑激素1 mL·Kg -1的劑量基于先前來自 PAHN 綿羊新生兒的藥代動力學(xué)數(shù)據(jù)，在實驗?zāi)Ｐ椭形串a(chǎn)生不良反應(yīng)。為了維持褪黑激素的生理內(nèi)源性節(jié)律，在黃昏（20:00）給予每日劑量。治療終止后五天（29 天大），用過量的硫噴妥鈉鈉（100 mL·Kg -1，緩慢靜脈輸注）對羔羊進(jìn)行安樂死，并獲得 RV 組織用于體外研究。
研究結(jié)果：
兩個實驗組在開始治療前都顯示出相似的 PAP、PVR、CO 和 HR 值。褪黑激素治療組的 PAP 降至 25 mmHg 以下，且低于對照組。兩組的 CO 和 HR 均隨著年齡的增長而下降，而 PVR 保持不變。
心臟生物測定
宏觀心臟分析 未顯示左右心室和室間隔的壁厚各組之間存在顯著差異。此外，右側(cè)和左側(cè)心室的管腔面積在組間相似。
RV中抗氧化酶的表達(dá)和活性
相對于對照，褪黑激素治療增加了 M 中右心室 MnSOD2 和 CAT 蛋白的表達(dá)。相比之下，兩組的 GPx1 蛋白表達(dá)水平相似。
RV 中的 ROS 源
VDAC（線粒體群）和 XO 的蛋白質(zhì)表達(dá)在兩組的 RV 中相似。相比之下，褪黑激素處理降低了 RV 中 p47 phox 亞基的表達(dá)。
RV 中的氧化應(yīng)激
褪黑激素治療降低了 RV 中的氧化應(yīng)激，通過組織勻漿中的 8-異前列腺素、RV 壁中的 3-NT 免疫染色和心內(nèi)膜血管中的 3-NT 免疫染色相對于對照組。
研究總結(jié)：
褪黑素在實驗結(jié)束時降低了肺動脈壓。此外，褪黑激素增強了錳超氧化物歧化酶和過氧化氫酶 (CAT) 的表達(dá)，同時增加了 RV 中的 CAT 活性。這與 RV 中線粒體和 NADPH 氧化酶的超氧陰離子生成減少有關(guān)。最后，這些影響與 RV 中氧化應(yīng)激標(biāo)志物的顯著減少有關(guān)。這些發(fā)現(xiàn)支持口服褪黑激素對患有發(fā)育性慢性缺氧的新生兒的心臟保護(hù)作用。
在出生后最初幾周夜間口服褪黑激素減少了細(xì)胞水平的主要促氧化 ROS 來源，減少了氧化應(yīng)激并增強了患有 PAHN 的慢性缺氧新生兒右心室的抗氧化狀態(tài)。褪黑激素的這種保護(hù)機制包括激活抗氧化酶和調(diào)節(jié) RV 中的促氧化劑來源。我們認(rèn)為產(chǎn)前褪黑激素治療調(diào)節(jié)產(chǎn)后心臟氧化平衡的能力是一個了不起的發(fā)現(xiàn)，因為氧化應(yīng)激是心肌病理生理學(xué)的標(biāo)志。此外，結(jié)果顯示在代表人類圍產(chǎn)期疾病的轉(zhuǎn)化動物模型中。因此，我們的研究結(jié)果支持褪黑激素作為治療與缺氧和氧化應(yīng)激共存的新生兒疾病的合理療法，具有保護(hù)嬰兒免受發(fā)育性慢性缺氧引起的心臟病的人類轉(zhuǎn)化潛力。
參考文獻(xiàn)：
Gonzaléz-Candia A, Arias PV, Aguilar SA, Figueroa EG, Reyes RV, Ebensperger G, Llanos AJ, Herrera EA. Melatonin Reduces Oxidative Stress in the Right Ventricle of Newborn Sheep Gestated under Chronic Hypoxia. Antioxidants (Basel). 2021 Oct 22;10(11):1658. doi: 10.3390/antiox10111658. PMID: 34829529; PMCID: PMC8614843.
