褪黑素又有新发现？可降低慢性缺氧肺动脉高压妊娠新生羊右心室的氧化应激！

缺氧是围产期发育过程中最严峻的挑战之一。对缺氧的反应涉及复杂的细胞内网络，这些网络可能源自心血管疾病，例如影响胎儿和新生儿的肺动脉高压。妊娠期慢性缺氧导致出生后肺血管系统不能充分扩张，动脉壁厚度降低，导致肺动脉高压、低氧血症和右心室（RV）重构，最终导致肺动脉综合征，新生儿动脉高血压 (PAHN)。这是一个相关的健康问题，考虑到在海拔 2500 m 以上的地区估计有 1.7 亿永久居民，主要分布在西藏、安第斯和东非高原 。此外，据估计 3-4% 的低地妊娠因母胎或胎儿并发症而暴露于慢性缺氧环境中，这也可能导致 PAHN。

在 PAHN 中，RV 会经历长时间的压力过载情况。首先，作为维持肺循环的适应性机制，RV 诱导肥大重塑（向心性肥大），其特征是心肌细胞 (CM) 大小增加并保留 RV 功能。这种心肌重塑与心肌内在收缩性和毛细血管生成增加有关，为心室功能提供足够的氧气和营养。

慢性缺氧引起的氧化应激在 RV 重塑中起着至关重要的作用。此外，已经表明 RV 比左心室 (LV) 更容易受到氧化应激的影响，这可能是由于 RV 上调抗氧化酶（如超氧化物歧化酶同种型）的能力有限。后者降低了 RV 中和由慢性缺氧产生的活性氧 (ROS) 的能力。另一方面，可以通过各种机制在 RV 中生成 ROS。NO 含有一个不成对的电子，在一定条件下，可以与 O 2反应●-形成过氧亚硝酸盐，一种强氧化剂，归类为活性氮物质 (RNS)。ROS 和 RNS 的过量产生通过抑制参与兴奋-收缩偶联的酶和通过兰尼碱受体的多亚硝基化，增加细胞内钙的生物利用度，诱导收缩功能障碍。此外，ROS 和 RNS 通过抗氧化酶失活和诱导细胞凋亡和炎症作为细胞损伤的主要机制来促进心脏重塑。

褪黑激素是一种由松果体分泌的吲哚胺，已被证明可以增加对 ROS 的保护。这种保护基于至少三个已知特性：直接的 ROS 清除剂、抗氧化酶的刺激以及促氧化剂源中 ROS 生成的负调节。褪黑激素通常与膜褪黑激素受体（MT1 和 MT2）以及视黄酸受体相关孤儿受体 (ROR) 家族的核受体相互作用。一般来说，SMC 中表达的 MT2 受体似乎介导血管舒张，而 MT1 诱导血管收缩。因此，我们假设新生儿褪黑激素给药可以调节慢性缺氧和肺高血压新生儿羊右心室的氧化还原平衡。此外，我们检查了褪黑激素是否调节抗氧化酶的表达和活性以及 RV 中的促氧化剂来源。新生儿羔羊模型已被用作肺发育和肺功能的模型，原因在别处。一个重要的特征是绵羊的肺发育在时间和出生成熟方面与人类相似。此外，胎儿到新生儿的心肺转变代表了新生儿围产期肺转变的良好范例。

研究设计：

10只新生绵羊在高海拔3600m孕育、出生和研究，随机分为两组。对照组（C）接受媒介物，治疗组接受褪黑激素，褪黑激素 1 mL·Kg -1，每天口服，持续 21 天。褪黑激素1 mL·Kg -1的剂量基于先前来自 PAHN 绵羊新生儿的药代动力学数据，在实验模型中未产生不良反应。为了维持褪黑激素的生理内源性节律，在黄昏（20:00）给予每日剂量。治疗终止后五天（29 天大），用过量的硫喷妥钠钠（100 mL·Kg -1，缓慢静脉输注）对羔羊进行安乐死，并获得 RV 组织用于体外研究。

研究结果：

两个实验组在开始治疗前都显示出相似的 PAP、PVR、CO 和 HR 值。褪黑激素治疗组的 PAP 降至 25 mmHg 以下，且低于对照组。两组的 CO 和 HR 均随着年龄的增长而下降，而 PVR 保持不变。

心脏生物测定
宏观心脏分析 未显示左右心室和室间隔的壁厚各组之间存在显着差异。此外，右侧和左侧心室的管腔面积在组间相似。

RV中抗氧化酶的表达和活性
相对于对照，褪黑激素治疗增加了 M 中右心室 MnSOD2 和 CAT 蛋白的表达。相比之下，两组的 GPx1 蛋白表达水平相似。

RV 中的 ROS 源
VDAC（线粒体群）和 XO 的蛋白质表达在两组的 RV 中相似。相比之下，褪黑激素处理降低了 RV 中 p47 phox 亚基的表达。

RV 中的氧化应激
褪黑激素治疗降低了 RV 中的氧化应激，通过组织匀浆中的 8-异前列腺素、RV 壁中的 3-NT 免疫染色和心内膜血管中的 3-NT 免疫染色相对于对照组。

研究总结：

褪黑素在实验结束时降低了肺动脉压。此外，褪黑激素增强了锰超氧化物歧化酶和过氧化氢酶 (CAT) 的表达，同时增加了 RV 中的 CAT 活性。这与 RV 中线粒体和 NADPH 氧化酶的超氧阴离子生成减少有关。最后，这些影响与 RV 中氧化应激标志物的显着减少有关。这些发现支持口服褪黑激素对患有发育性慢性缺氧的新生儿的心脏保护作用。

在出生后最初几周夜间口服褪黑激素减少了细胞水平的主要促氧化 ROS 来源，减少了氧化应激并增强了患有 PAHN 的慢性缺氧新生儿右心室的抗氧化状态。褪黑激素的这种保护机制包括激活抗氧化酶和调节 RV 中的促氧化剂来源。我们认为产前褪黑激素治疗调节产后心脏氧化平衡的能力是一个了不起的发现，因为氧化应激是心肌病理生理学的标志。此外，结果显示在代表人类围产期疾病的转化动物模型中。因此，我们的研究结果支持褪黑激素作为治疗与缺氧和氧化应激共存的新生儿疾病的合理疗法，具有保护婴儿免受发育性慢性缺氧引起的心脏病的人类转化潜力。

参考文献：

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.