血清素与健康足月新生儿的周期性睡眠组织

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与在早期本体发育中接触不良因素有关的神经和精神疾病的发展表明，需要研究新生儿脑功能发育受损的生化标志物，以便开发出早期诊断和预防长期后果的方法[1-3]实验和临床研究已确定大脑的血清素能系统功能障碍在自闭症，精神分裂症和攻击行为等病理中的作用[4-6]。血清素参与神经元的分化和迁移过程，神经元间连接的形成，神经内分泌功能的形成，运动，饮食，情绪性行为，记忆过程，学习[7]。在围产期大脑发育的早期阶段，血清素受体在视觉皮层和运动皮层的表达是成人的1.5～2倍；其多态性是血清素多功能的基础[8]。血清素在早期个体发育中在睡眠的周期性组织形成中的作用是已知的，其电子照相图谱的定量和定性特征是儿童围生期脑损伤严重程度的微妙指标和通用标准[9]。因此，对新生儿的大脑血清素激活系统和睡眠的周期性组织进行综合评估，就有可能确定围产期病理引起的异常的存在和程度。最容易获得并足以在大脑水平上检测相应的转变的是人的外周血血小板的血清素系统模型[10]。文献中关于新生儿血清素含量的个别信息是矛盾的，因为作者使用各种方法进行测定，通常未考虑胎龄，临床状况和出生后经过的时间[11-15]。

本工作目的为研究健康足月新生儿的血清素含量，并将其与睡眠电描记术的定量和定性特征进行比较。

材料与方法

检查了84名健康母亲的健康足月新生儿，这些母亲妊娠过程中未出现并发症，并且根据胎盘的组织学检查结果，未发现任何病理。通过计划剖宫产术出生了47名儿童，其适应症为子宫上疤痕的不健全或高度近视，其余的是通过自然产道出生的。

儿童的平均体重为3375.00±49.67克，身高-50.84±0.23厘米，阿普伽新生儿评分8-9分。最大的体重损耗为5.91±0.21％，体重在生命的第7-10天恢复了。根据胎龄将其分为三组：第一组-37周（20人），第二组-38周（24人），第三组-39-40周（40人）。三组之间儿童的形态测量指标无显着差异。

出生后7至12个小时的心电图检查包括同步进行脑电图（EEG）（双极额颞，顶叶和后脑以及顶间导联），第二标准导联的心电图，眼电图，儿童呼吸和运动活动的评估。记录时间为1.5-2小时。俄罗斯公司Mitsar的脑电图仪用于记录脑电图。根据公认的方法对睡眠电描记图进行了定量和定性分析，其中标出了正相睡眠-非快速动眼睡眠（NREM），异相睡眠-快速动眼期（REM）和未分化状态。睡眠周期为从第一正相阶段的开始到第二正向阶段的开始的时间。在脑电图，植物性参数和睡眠行为之间不存在相关性的情况下，区分未分化的激活和未分化的低激活睡眠。未分化的活化睡眠的特征是在脑电图上出现单调的多态性慢波高振幅活动，并伴有高水平的全身动作活动，呼吸不规则，心律不稳定，眼球动作快速。未分化的低激活睡眠的特征是其在脑电图中单调，多态性，主要表现为低振幅活动，几乎完全没有动作活动和快速的眼球动作，稳定的呼吸，单调的心律。

孩子出生后，在脐静脉血高浓度血小板血浆（PRP）中测定血清素的含量（64个样品）以及从静脉血制备的血小板悬浮液（在生命的第一天采血，72个样品），并在第五天重复从19名而用采血。在剖腹产前妊娠39-40周的9位母亲中测定了PRP中的血清素以及静脉血小板悬浮液水平。

通过离心分离从血液中制备PRP，并在其中计数血小板的数目。然后，从PRP获得血小板悬液。用血小板悬液中血清素的含量除以血小板数量来判断血小板的含量。

通过具有电化学检测的高效液相色谱法（HPLC）测定血清素含量。色谱分析在Reprosil 80 ODS-2色谱柱（100×4 mm，3μm，Dr.MaischGmbH，德国）上进行，检测在5100A Coulochem II型分析仪 （美国ESA）上进行，电位为+0.65伏特。

使用Statistica 6程序（StartSoftInk, USA）进行统计分析。描述性统计方法包括算术平均值（M），均方差（σ）和平均值的平均误差（m）。使用曼-惠特尼U检验确定参数平均值之间差异的准确性。解消统计假设的可靠性的临界级设为≤0.05。

结果与讨论

研究结果表明，在健康的足月婴儿出生后的第一天，睡眠阶段就有明显区别。正相阶段通常在异相阶段之后开始。在此期间，在脑电图上，几组广泛性高振幅振荡与脑电描记曲线相对扁平的部分交替。慢波占总波数的20.2％，以每秒4-6的频率和高达40μV的振幅的振荡为主。运动活动降低，仅占相持续时间的7.3％。该阶段每两分钟记录一次广义反应，平均持续9.6±1.9 s，没有局部运动。从正相睡眠到异相睡眠阶段的转变很快：在20-30秒内，在脑电图上慢波的振幅减小，呼吸的规律性受到干扰，儿童的动作剧烈，有时会短期苏醒，然后出现异相睡眠的清晰脑电图，显示出睡眠的自相矛盾阶段，不规则的呼吸，心脏节律和眼球活动。运动活动的总时间为相持续时间的33.6％，所有运动时间的81.7％被广义反应占据，平均持续时间为29.5±4.3秒。头部，手臂，腿部和模仿动作的局部运动是睡眠异相阶段的典型现象，其记录的时间通常与广义的相同，但持续时间为3.8±0.3秒。随着胎龄的增加，正相睡眠阶段有所增加（表1）。

表 1 不同胎龄儿童的睡眠阶段和周期的持续时间

组类型	睡眠阶段，秒		睡眠周期，秒
	正相	异相
第一组 (n = 6)	17.00±0.78	25.25±0.76	40.50±1.44
第二组 (n = 12)	20.80±0.96	31.40±5.33	52.0±5.47
第三组 (n = 19)	21.26±0.68	29.4±4.06	51.9±4.23
p1 p2 p3	0.03 0.01 >0.05	>0.05 >0.05 >0.05	>0.05 >0.05 >0.05

注：第一组和第二组之间的指标差异的确实性-p1，第一组和第三组-p2，第二组和第三组-p3。

新生儿PRP中的血清素含量与出生方式无关，这是将每一组数据合并的依据（表2）。 从该表可以看出，在39-40周龄出生婴儿的血清素含量明显高于在37周龄出生的婴儿。第三组儿童的9名母亲的静脉血PRP中的血清素水平为0.756±0.200μM/L，而孩子出生之后脐带血中PRP的血清素水平降低了2倍-0.379±0.116μM/L，但同时指标之间存在高度相关性（r = 0.8；p < 0.05）。

表 2 剖宫产（A）和自然（B）出生的不同胎龄新生儿的富含血小板血浆中血清素的含量，μmol/L

分组	组类型			第三组 p1 p2 p3
	第一组 (n = 18)	第二组 (n = 19)	第三组 (n = 27)
A (n = 41)	0.253±0.044 n = 15	0.431±0.080 n = 15	0.561±0.139 (n = 11)	>0.05 <0.05 >0.05
B (n = 23)	0.399±0.204 (n = 3)	0.476±0.084 (n = 4)	0.484±0.089 (n = 16)	>0.05 >0.05 >0.05
p	>0.5	>0.5	>0.5
A + B (n = 64)	0.277±0.048 n = 18	0.440±0.065 (n = 19)	0.516±0.076 (n = 27)	>0.05 <0.05 >0.05

注：差异的确实性：p-子组A和B之间；p1-在第一和第二组之间；p2-第一和第三；p3-第二和第三。

在胎龄为39周的自然出生者中观察到血小板中血清素的最高值（表3）。与37和38周时相比，就到产前发育这时期，明显增加血小板水平。第三组母亲及其儿童出生后第一天的血小板中血清素含量分别为1.849±0.334和0.718±0.198 nM/109 Tr（p < 0.01），但无相关性（r = 0.5; p > 0.05）。

表 3 剖宫产（A）和自然（B）出生的不同胎龄新生儿静脉血小板中血清素的含量，nmol/109 Tr

分组	组类型			差异的确实性 p1 p2 p3
	第一组 (n = 14)	第二组 (n = 20)	第三组 (n = 38)
A (n = 40)	0.481±0.163 (n = 11)	0.417±0.097 (n = 15)	0.668±0.140 (n = 14)	>0.05 <0.05 >0.05
B (n = 32)	0.402±0.059 (n = 3)	0.519±0.107 (n = 5)	0.886±0.082 (n = 24)	>0.05 >0.05 >0.05
p	0.5	0.5	0.01
A + B (n = 72)	0.464±0.127 (n = 14)	0.483±0.076 (n = 20)	0.806±0.074 (n = 38)	>0.05 = 0.01 = 0.01

注：第一组和第二组之间的指标差异的确实性-p1，第一组和第三组-p2，第二组和第三组-p3。

在胎龄为37-38周的儿童中，出生后血小板中血清素的含量持续增加 （第一天-0.539±0.149 nM/109 Tr，第五天-0.846±0.094 nM/109 Tr）；p < 0.05），而在39-40周出生者的指数未显着变化（分别为0.797±0.190和0.749±0.142 nM/109 Tr）。

因此，在第37周到第39周期间，儿童的PRP和血小板中的血清素含量在子宫内发育过程中以及出生后第一天出生后均显着增加，这与睡眠周期正相阶段的变化相吻合。在比较早产儿和足月儿中血清素含量时，观察到了类似的情况[16，17]。一些研究人员指出，由于参与其合成的酶[13]的成熟以及肠道肠嗜铬细胞的产生增加[19]，儿童在生命的最初几周，几个月和几年[15，18]中血清素水平较高。

众所周知，从胚胎发育到出生，婴儿接受母体血清素的剂量增加[20，21]。母亲血液中的血小板将血清素输送至绒毛间隙，由胞吐作用分泌，并由滋胚层捕获。然后，它通过合胞体滋养层进入绒毛膜绒毛，然后进入胎盘胎儿部分的细胞滋养层和毛细血管。此外，合胞体滋养层中的转运蛋白控制着血清素的传输量[22]。血清素是胎盘本身色氨酸代谢的主要产物；该过程涉及色氨酸羟化酶1和2 （TPH1，TPH2）酶[23，24]。大量实验研究表明，胎盘是胎儿前脑早期发育过程中血清素的主要来源[25]。在妊娠前三个月和妊娠中期开始时，胎盘中的外源性血清素会引起皮质神经发生，轴突途径的迁移和的启动，甚至在开始生产脑部血清素之前就调制大脑的神经元发育。在大脑血清素神经支配发育之前，其合成的受体、转运体和酶已经存在[26]。胎儿脑中的血清素能神经元最初出现在躯干，主要出现在背侧和内侧的中缝核。到15周时，在皮层和海马体中可观察到其投射[27]。从妊娠中期开始，缝合背神经元开始向内源性脑血清素的影响转移，但胎盘血清素的递送仍在继续[26]。

根据我们的研究结果，新生儿PRP和血小板本身中的血清素含量虽然比母亲低2倍，但直接取决于其在母体血液中的水平。在妊娠第39周之前出生的儿童的血小板中血清素含量的快速增加（到生命的第5天）可能是由于其大脑血清素能系统因接触新的环境因素而被激活。众所周知，生命初期的大脑血清素可以自由穿过血脑屏障，并且是外周血中血清素的重要来源[28]。在这一短期个体发育，脑血清素生成的增加，保证了神经元结构和皮层网络的集约化发展，尤其是脑干中缝核的感觉运动皮层，中脑，丘脑和背核 - 它们参与了调节清醒-睡眠周期的机制[29]。血清素由于其合成细胞的多样性，其轴突的高度分枝，以及大量的不同受体类型（至少有15种类型和亚型），在调节清醒和启动睡眠的正相阶段中都起着重要作用[30]。

我们的研究表明，在37周龄出生的儿童中血清素含量增加的同时，正相睡眠的持续时间也会增加，在此期间，体内稳态调节和系统间相互作用的同步发生，从而优化了儿童大脑的适应性和进一步发育[31]。在胎儿宫内发育的最后2-3周也观察到类似的睡眠结构变化，作者认为，睡眠结构决定了胎儿出生时心脏活动和呼吸的最佳调节以及对新环境条件的适应[32]。

结论

通过对健康足月新生儿的血清素含量的估计与电图睡眠模式的定量和定性特征的比较，可以确定其在新生儿早期时变化的一般规律性取决于胎龄，这表明了将血清素标准值可作为脑功能发育障碍的生化标志。

作者简介

Natalia Zvereva

The Research Institute of Obstetrics, Gynecology, and Reproductology named after D.O. Ott

编辑信件的主要联系方式.
Email: tata-83@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-1220-1147
俄罗斯联邦, Saint Petersburg

Yulia Milyutina

The Research Institute of Obstetrics, Gynecology, and Reproductology named after D.O. Ott

Email: milyutina1010@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1951-8312
SPIN 代码: 6449-5635
Scopus 作者 ID: 24824836300

PhD, Chairman of the Council of Young Scientists

俄罗斯联邦, Saint Petersburg

Inna Evsyukova

The Research Institute of Obstetrics, Gynecology, and Reproductology named after D.O. Ott

Email: eevs@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4456-2198

MD, PhD, DSci (Medicine), Professor

俄罗斯联邦, Saint Petersburg

参考

补充文件