褪黑素对野百合碱诱导的大鼠肺动脉高压治疗作用及机制

陈克全，陈晓明，余小平 (.湖北科技学院附属第二医院内科，湖北 咸宁 43700；.湖北科技学院附属第二医院机能科，湖北 咸宁 43700)

肺动脉高压是指肺动脉血压超过一定界值的血流动力学和病理状态，它与人体病毒性肝炎、免疫缺陷综合征、慢性阻塞性肺疾病等重大疾病密切关联[1-2]。肺动脉高压是由于内皮损伤引起肺血管重塑和狭窄造成，从而导致右心室后负荷增加，进而导致右心室肥厚/衰竭[3-5]。理想的药物治疗可以选择性地松弛肺血管平滑肌、降低患者的肺动脉血压，增加心排血量，达到缓解症状的效果。但目前临床应用的扩张血管药物对体循环有较强的影响，存在一定副作用[6-7]。肺动脉的氧化应激反应是肺动脉高压形成的主要因素，是由机体缺乏抗氧化物质所造成，如过氧化氢酶和超氧化物歧化酶等，使抗氧化防御系统不足以清除活性氧簇。肺动脉高压与氧化应激密切相关，抗氧化治疗是一种潜在的治疗方法，已成为肺动脉高压发病机制的研究热点之一[8]。褪黑素是一种亲脂性化合物，也是一种强大的抗氧化剂，与受体结合或独立于受体外之后，能够跨越细胞膜发挥其生理功能，对各种心血管疾病起到预防作用[9-10]，褪黑素对缺血再灌注损伤，心肌慢性间歇性缺氧损伤、高血压等血管疾病和脂质代谢具有显著性影响。本研究通过建立野百合碱(MCT)诱导大鼠的肺动脉血压模型，探究褪黑素治疗对大鼠肺动脉高压的治疗与预防作用及其机制。

1 资料与方法

1.1实验动物：健康清洁级3月龄SD大鼠120只，体重(256± 24)g，饲养条件为温度22～24℃，湿度40%～60%，12 h/12 h明暗交替，保持良好的通风和充足的氧气供应。适应性饲养1 w后，将大鼠随机分成6组，每组20只：对照组(C组)、MCT组、C+MEL治疗组、MCT+MEL治疗组；C+MEL预防组、MCT+MEL预防组。实验过程中对动物的操作符合医学伦理学标准，本次研究经过本院医学伦理委员会同意。

1.2药物治疗方案：对MCT组大鼠腹膜内注射MCT溶液(50 mg/kg)诱导肺动脉高压模型的建立，对照组大鼠腹膜内注射等量的无菌生理盐水；对后两组大鼠每日注射褪黑素75 ng/L[11]；C+MEL治疗组每日注射褪黑素75 ng/L，MCT+MEL治疗组在注射MCT溶液14 d后开始注射褪黑素；C+MEL预防组在正式实验开始前5 d，每日注射褪黑素；MCT+MEL预防组在正式实验开始前5 d，每日注射褪黑素，正式实验开始后注射MCT溶液14 d，之后开始注射褪黑素。试验周期持续时间为30 d。

1.3评价标准

1.3.1生理指标和心功能检测：测量前对每只大鼠称重，并注射10%浓度的水合氯醛溶液对大鼠麻醉。将麻醉的大鼠用棉线固定在手术台上用手术刀切开颈部的皮肤。迅速切除心脏用生理盐水冲洗干净，测量左心室和右心室功能参数，包括心率(HR)、左室收缩压(LVSBP)、左心室形成压(LVDP)、右室收缩压(RVSBP)和右心室形成压(RVDP)。其他测量的生物统计指标有心脏、肺、肝的重量和胫骨长度[12-13]。

1.3.2抗氧化应激指标检测：心脏从胸腔取出后采集血液样本，采用分光光度法测定血浆过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性[16-17]。

1.4统计学方法：采用SPSS24.0软件进行单因素方差分析和Newman-Keuls事后检验进行多重比较。

2 结果

2.1各组生理指标和心功能水平比较：单一的褪黑素注射导致心脏重量增加，肺和肝脏重量减小，身体体重降低。与MCT组相比，接受每日75 ng/L的褪黑素治疗的大鼠体重增加(P<0.05)；同时，MCT+MEL组的RV重量/胫骨长度显著减小(P<0.05)，肺总量和肝重量显著降低(P<0.05)。见表1。

表1 褪黑素对大鼠生理指标和心功能的影响

2.2各组CAT和SOD活性比较:治疗性用药实验中，MCT组CAT和SOD水平较C组显著增加(P<0.05)，75 ng/L褪黑素的持续治疗降低了CAT和SOD的活性(P<0.05)。预防性用药实验中，MCT组CAT和SOD水平较C组显著增加(P<0.05)，预防性应用褪黑素之后，CAT活性明显降低(P<0.05)，但SOD值无明显变化(P>0.05)。见图1，图2。

注：与C组比较，①P<0.05；与MCT组比较，②P<0.05,下图同

图2 预防性用药实验中褪黑素对大鼠血浆CAT和SOD活性的影响

3 讨论

肺动脉高压常出现在老年群体中，伴随右心室肥厚和心力衰竭等症状。肺动脉高压发展的主要机制是氧化应激反应，而褪黑素具有极强的抗氧化活性，能够减少心血管组织的抗氧化损伤，明显缓解右心室功能障碍，减少间质纤维化和离子体氧化应激，达到降低肺动脉压力和改善肺动脉血管扩张的作用[18]。本研究应用MCT注射诱导建立的肺动脉高压大鼠模型在1个月后，大鼠的肺动脉压力明显升高，伴随右心室肥厚，肺重量和肝重量显著增加。肺重量和肝重量的增加可能与MCT诱导损伤肺血管内皮和肝窦内皮细胞导致水肿密切相关[19-20]。肺动脉高压引起心功能障碍的机制包括压力过载、心肌细胞微管增殖、左室萎缩重塑和基质金属蛋白酶激活引起的活性氧(ROS)激活纤维化等[21-22]。研究表明，氧化应激反应发生机制是由过量的细胞ROS对心脏兴奋-收缩耦联相关蛋白质、线粒体脱氧核糖核苷酸、肥大信号激酶、转录因子等产生有害影响所造成，这些危害导致心肌细胞凋亡，细胞外基质重构，心脏收缩功能受损[23-24]。因此，抗氧化应激被认为是治疗肺动脉高压的方式之一。本研究结果显示，低浓度的褪黑素治疗能显著提高大鼠的血浆抗氧化能力，对肺动脉高压的预防起到十分重要的作用，能够调节肺动脉的张力，有效CAT活性。这为褪黑素预防某些疾病提供了新的研究思路。对于人体预防实验，褪黑素的剂量和浓度应该更加谨慎选择，尽管实验表明褪黑素对抗氧化治疗有重要功效，但存在一定的风险，因为ROS的产生对人体十分重要，在健康状态下发挥重要的生理作用[25]。

综上所述，持续的褪黑素治疗能够有效地减少右心室肥大和心功能障碍等问题，对肺动脉高压具有一定的治疗和预防作用。褪黑素能够治疗、预防各种疾病，被广泛应用于临床研究。本研究表明褪黑素对MCT诱导的大鼠肺动脉高压治疗效果良好，对心脏具有一定保护作用。