研究簡介:早產(chǎn)是發(fā)達(dá)國家嬰兒發(fā)病率和死亡率的主要原因之一。早產(chǎn)兒在出生后，尤其是那些出生非常早的嬰兒，其心血管系統(tǒng)會經(jīng)歷突然的成熟變化。研究了早產(chǎn)兒中由胱硫醚γ裂解酶（CSE）部分驅(qū)動的微血管循環(huán)失調(diào)，并提出了一種新的早產(chǎn)兒心血管損害范例。之前認(rèn)為早產(chǎn)兒的心血管損害主要是由于早產(chǎn)兒循環(huán)系統(tǒng)不成熟，導(dǎo)致系統(tǒng)性血管阻力高和心輸出量不足，但近期的研究表明，微血管功能和適應(yīng)性可能是導(dǎo)致早產(chǎn)兒心血管損害的另一個關(guān)鍵因素。特別是在非常早產(chǎn)的嬰兒中，他們的外周微血管擴張與足月嬰兒相比更為明顯，而且這種擴張與不良預(yù)后相關(guān)，如更低的胎齡、男性以及更高的疾病嚴(yán)重程度評分。硫化氫（H2S）作為一種氣體信號分子，在調(diào)節(jié)微血管張力和循環(huán)轉(zhuǎn)換期間可能發(fā)揮的生理作用。在成熟的新生兒中，H2S的全身轉(zhuǎn)化與微血管血流正相關(guān)，但與血壓呈負(fù)相關(guān)，表明H2S在循環(huán)轉(zhuǎn)換期間具有生理作用。而在“高危”早產(chǎn)兒中，出生后H2S的全身轉(zhuǎn)化增加，并且這種增加與所有主要的不良結(jié)果風(fēng)險因素獨立相關(guān)，如胎齡、產(chǎn)后年齡和男性性別。研究團隊通過在早產(chǎn)和足月豚鼠模型上進(jìn)行實驗，評估了微血管血流，并測定了硫化氫（H2S）的主要尿代謝物硫代硫酸鹽。實驗結(jié)果顯示，在早產(chǎn)動物中，出生后外周血管的H2S產(chǎn)生能力顯著增加，且通過CSE的抑制作用顯著降低。此外，尿中的硫代硫酸鹽與微血管血流和血管產(chǎn)生H2S的能力呈正相關(guān)，而CSE產(chǎn)生的H2S與微血管血流沒有直接相關(guān)性。

Unisense微呼吸系統(tǒng)的應(yīng)用

Unisense微呼吸系統(tǒng)用來評估胎兒和新生兒皮膚及心臟樣本中硫化氫（H2S）的實時產(chǎn)生。通過向微呼吸瓶中注入組織樣本，并添加L-半胱氨酸（底物）和磷酸吡哆醛，實時監(jiān)測H2S的產(chǎn)生。unisense微呼吸系統(tǒng)可以獲得在不同發(fā)育階段和不同組織中H2S產(chǎn)生的動態(tài)變化。通過添加丙炔氨酸（PAG），一種CSE抑制劑，能夠確定CSE對總H2S產(chǎn)生貢獻(xiàn)的比例。比較了早產(chǎn)和足月豚鼠胎兒及新生兒的H2S產(chǎn)生能力，以評估妊娠年齡和出生后時間對H2S產(chǎn)生的影響。

實驗結(jié)果

在早產(chǎn)動物中，出生后外周血管的H2S產(chǎn)生能力顯著增加，且通過CSE的抑制作用顯著降低。此外尿中的硫代硫酸鹽與微血管血流和血管產(chǎn)生H2S的能力呈正相關(guān)，而CSE產(chǎn)生的H2S與微血管血流沒有直接相關(guān)性。在早產(chǎn)動物新生兒中，H2S產(chǎn)生在胎兒-新生兒轉(zhuǎn)換期間增加，并且CSE對總H2S的貢獻(xiàn)在產(chǎn)后增加。CSE依賴性H2S產(chǎn)生與微血管血流的測量相關(guān)。H2S在早產(chǎn)兒的微血管張力調(diào)節(jié)中起著重要作用，并且CSE是H2S產(chǎn)生的關(guān)鍵酶。早產(chǎn)兒的微血管循環(huán)失調(diào)可能與H2S產(chǎn)生的變化有關(guān)，這可能影響新生兒的心血管穩(wěn)定性。

圖1、(A)雄性和(B)雌性豚鼠新生兒的微血管血流。使用激光多普勒流量測量在頸部的皮下微血管血流，以自然對數(shù)單位表示（lnPU），在產(chǎn)后10小時和24小時對足月（開放圓圈）和早產(chǎn)（實心圓圈）豚鼠新生兒進(jìn)行測量。24小時組的動物在產(chǎn)后10小時和24小時都進(jìn)行了微血管評估。A,與足月雄性相比，早產(chǎn)雄性在產(chǎn)后10小時（足月，n=12;早產(chǎn)，n=12）和24小時（足月，n=6;早產(chǎn)，n=7）的微血管血流顯著更高。B,胎齡對雌性在產(chǎn)后10小時（足月，n=11;早產(chǎn)，n=11）或24小時（足月，n=5;早產(chǎn)，n=5）的微血管血流沒有影響。*P<0.05與同一性別的相應(yīng)足月組比較。

圖2、皮下血管具有產(chǎn)生硫化氫的能力，這在一定程度上是依賴于胱硫醚γ裂解酶（CSE）的。A,在控制條件下以及添加丙炔氨酸（PAG）后，胎兒產(chǎn)生的總硫化氫（硫化氫的主要尿代謝物），用于確定CSE對總硫化氫產(chǎn)生的貢獻(xiàn)（足月雄性，n=5;足月雌性，n=6;早產(chǎn)雄性，n=6;早產(chǎn)雌性，n=6）。B,產(chǎn)后10小時（足月雄性，n=6;足月雌性，n=6;早產(chǎn)雄性，n=6;早產(chǎn)雌性，n=6）。C,產(chǎn)后24小時（足月雄性，n=6;足月雌性，n=5;早產(chǎn)雄性，n=5;早產(chǎn)雌性，n=5）。*P<0.05與同一性別的相應(yīng)足月組比較，?P<0.05與同一胎齡組內(nèi)的胎兒時間點比較，?P<0.05與同一胎齡組內(nèi)的10小時時間點比較，#P<0.05與相應(yīng)的總硫化氫產(chǎn)生值比較。

圖3、在產(chǎn)后10小時（A-C）和24小時（D-F）微血管血流與總血管硫化氫產(chǎn)生能力的關(guān)聯(lián)。在所有新生兒（圖A;n=24）、足月新生兒（圖B;n=12）中觀察到正相關(guān)，但在早產(chǎn)新生兒（圖C;n=12）中未觀察到。在產(chǎn)后24小時，無論是總體（圖D,n=22）還是足月（圖E;n=12）或早產(chǎn)（圖F;n=10）新生兒，微血管血流與總血管硫化氫產(chǎn)生能力之間均未觀察到關(guān)聯(lián)。

圖4、收集自胎兒（圖A;足月雄性，n=4;足月雌性，n=3;早產(chǎn)雄性，n=4;早產(chǎn)雌性，n=4）和產(chǎn)后24小時的新生兒（圖B;足月雄性，n=4;足月雌性，n=3;早產(chǎn)雄性，n=3;早產(chǎn)雌性，n=4）的心臟能夠產(chǎn)生硫化氫，當(dāng)提供過量的底物和輔因子時。添加丙炔氨酸（PAG）表明，在產(chǎn)后心臟中，總硫化氫的一個顯著比例是通過依賴CSE的機制產(chǎn)生的。*P<0.05與同一性別的相應(yīng)足月組比較，?P<0.05與胎兒時間點內(nèi)的相應(yīng)胎齡組比較，#P=0.05與相應(yīng)的總硫化氫產(chǎn)生值比較。

圖5、在產(chǎn)后24小時內(nèi)，通過測量尿中的硫代硫酸鹽來評估足月（圖A;n=11）和早產(chǎn)（圖B;n=12）豚鼠的系統(tǒng)總硫化氫產(chǎn)生。在整個24小時期間，尿中的硫代硫酸鹽在早產(chǎn)兒中顯著高于足月兒（P=0.002）。在早產(chǎn)組中，隨著產(chǎn)后年齡的增長，系統(tǒng)總硫化氫產(chǎn)生增加（*P=0.003），在足月兒中未觀察到這種關(guān)系。

結(jié)論與展望

早產(chǎn)兒心血管損害的部分由胱硫醚γ裂解酶（CSE）驅(qū)動的微血管循環(huán)失調(diào)。硫化氫（H2S）作為一種氣體信號分子，在調(diào)節(jié)微血管張力和循環(huán)轉(zhuǎn)換期間可能發(fā)揮的生理作用。在成熟的新生兒中，H2S的全身轉(zhuǎn)化與微血管血流正相關(guān)，但與血壓呈負(fù)相關(guān)，表明H2S在循環(huán)轉(zhuǎn)換期間具有生理作用。而在“高危”早產(chǎn)兒中，出生后H2S的全身轉(zhuǎn)化增加，并且這種增加與所有主要的不良結(jié)果風(fēng)險因素獨立相關(guān)，如胎齡、產(chǎn)后年齡和男性性別。在成年血管中，硫化氫（H2S）主要由CSE產(chǎn)生。

本研究假設(shè)血管CSE活性有助于循環(huán)轉(zhuǎn)換期間的微血管張力調(diào)節(jié)。研究了早產(chǎn)（妊娠62天）和足月（妊娠69天）豚鼠胎兒和新生兒。通過激光多普勒流量測量評估微血管血流。通過高效液相色譜法測定H2S的主要尿代謝物硫代硫酸鹽。使用微呼吸系統(tǒng)評估胎兒和產(chǎn)后（10、24小時）皮膚和心臟樣本中實時H2S產(chǎn)生。通過丙炔氨酸抑制CSE的貢獻(xiàn)。

Unisense微呼吸系統(tǒng)被用來評估胎兒和新生兒皮膚及心臟樣本中硫化氫（H2S）的實時產(chǎn)生。微呼吸系統(tǒng)是一種敏感的測量工具，能夠檢測在生物樣本中產(chǎn)生的H2S，使研究人員能夠精確測量和分析H2S的產(chǎn)生，這對于理解早產(chǎn)兒心血管功能和微血管循環(huán)失調(diào)具有重要意義。