研究簡介:早產是發達國家嬰兒發病率和死亡率的主要原因之一。早產兒在出生后，尤其是那些出生非常早的嬰兒，其心血管系統會經歷突然的成熟變化。研究了早產兒中由胱硫醚γ裂解酶（CSE）部分驅動的微血管循環失調，并提出了一種新的早產兒心血管損害范例。之前認為早產兒的心血管損害主要是由于早產兒循環系統不成熟，導致系統性血管阻力高和心輸出量不足，但近期的研究表明，微血管功能和適應性可能是導致早產兒心血管損害的另一個關鍵因素。特別是在非常早產的嬰兒中，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后相關，如更低的胎齡、男性以及更高的疾病嚴重程度評分。硫化氫（H2S）作為一種氣體信號分子，在調節微血管張力和循環轉換期間可能發揮的生理作用。在成熟的新生兒中，H2S的全身轉化與微血管血流正相關，但與血壓呈負相關，表明H2S在循環轉換期間具有生理作用。而在“高危”早產兒中，出生后H2S的全身轉化增加，并且這種增加與所有主要的不良結果風險因素獨立相關，如胎齡、產后年齡和男性性別。研究團隊通過在早產和足月豚鼠模型上進行實驗，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。實驗結果顯示，在早產動物中，出生后外周血管的H2S產生能力顯著增加，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生H2S的能力呈正相關，而CSE產生的H2S與微血管血流沒有直接相關性。

Unisense微呼吸系統的應用

Unisense微呼吸系統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，實時監測H2S的產生。unisense微呼吸系統可以獲得在不同發育階段和不同組織中H2S產生的動態變化。通過添加丙炔氨酸（PAG），一種CSE抑制劑，能夠確定CSE對總H2S產生貢獻的比例。比較了早產和足月豚鼠胎兒及新生兒的H2S產生能力，以評估妊娠年齡和出生后時間對H2S產生的影響。

實驗結果

在早產動物中，出生后外周血管的H2S產生能力顯著增加，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生H2S的能力呈正相關，而CSE產生的H2S與微血管血流沒有直接相關性。在早產動物新生兒中，H2S產生在胎兒-新生兒轉換期間增加，并且CSE對總H2S的貢獻在產后增加。CSE依賴性H2S產生與微血管血流的測量相關。H2S在早產兒的微血管張力調節中起著重要作用，并且CSE是H2S產生的關鍵酶。早產兒的微血管循環失調可能與H2S產生的變化有關，這可能影響新生兒的心血管穩定性。

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，以自然對數單位表示（lnPU），在產后10小時和24小時對足月（開放圓圈）和早產（實心圓圈）豚鼠新生兒進行測量。24小時組的動物在產后10小時和24小時都進行了微血管評估。A,與足月雄性相比，早產雄性在產后10小時（足月，n=12;早產，n=12）和24小時（足月，n=6;早產，n=7）的微血管血流顯著更高。B,胎齡對雌性在產后10小時（足月，n=11;早產，n=11）或24小時（足月，n=5;早產，n=5）的微血管血流沒有影響。*P<0.05與同一性別的相應足月組比較。

圖2、皮下血管具有產生硫化氫的能力，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對總硫化氫產生的貢獻（足月雄性，n=5;足月雌性，n=6;早產雄性，n=6;早產雌性，n=6）。B,產后10小時（足月雄性，n=6;足月雌性，n=6;早產雄性，n=6;早產雌性，n=6）。C,產后24小時（足月雄性，n=6;足月雌性，n=5;早產雄性，n=5;早產雌性，n=5）。*P<0.05與同一性別的相應足月組比較，?P<0.05與同一胎齡組內的胎兒時間點比較，?P<0.05與同一胎齡組內的10小時時間點比較，#P<0.05與相應的總硫化氫產生值比較。

圖3、在產后10小時（A-C）和24小時（D-F）微血管血流與總血管硫化氫產生能力的關聯。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，但在早產新生兒（圖C;n=12）中未觀察到。在產后24小時，無論是總體（圖D,n=22）還是足月（圖E;n=12）或早產（圖F;n=10）新生兒，微血管血流與總血管硫化氫產生能力之間均未觀察到關聯。

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

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

結論與展望

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

本研究假設血管CSE活性有助于循環轉換期間的微血管張力調節。研究了早產（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。使用微呼吸系統評估胎兒和產后（10、24小時）皮膚和心臟樣本中實時H2S產生。通過丙炔氨酸抑制CSE的貢獻。

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