张惠/王亚周/武胜昔合作揭示褪黑素在全麻药物神经发育毒性中的保护作用及其机制

重复多次七氟醚暴露对褪黑素信号的影响

该研究首先利用WB结合免疫荧光技术，发现幼鼠七氟醚暴露后海马神经元和少突胶质细胞中MT1受体信号明显改变。

图1. 重复多次七氟醚暴露对褪黑素信号的急性效应。

褪黑素的神经保护作用是否由MT1受体介导呢？将表达MT1-shRNA的慢病毒注射到新生小鼠的双侧海马体中，发现MT1-shRNA显著阻断了褪黑素对突触发育和髓鞘形成的保护作用。之后，采用MT1受体敲除小鼠（MT1-KO，由赛业生物提供）进一步验证分析。结果同样表明，褪黑素对突触发育、髓鞘形成和行为表现的保护作用是由MT1受体介导的。

七氟醚暴露抑制Wnt信号传导

为了探索该现象背后的潜在机制，该研究分析了细胞内信号传导的长期变化。通过RNA-seq分析，发现新生小鼠暴露于七氟醚后，SFRP1（Wnt信号抑制肽）的表达显著上调。β-catenin蛋白作为经典Wnt信号通路中的核心成分，表达水平在暴露后显著降低（图2）。因此，七氟醚暴露导致海马神经元和少突胶质细胞中Wnt/β-catenin信号被长期抑制可能受褪黑素调节。

图2. 新生小鼠暴露于七氟烷对MT1和Wnt信号通路的长期影响。

MT1受体与β-catenin存在相互作用

那么褪黑素与Wnt/β-catenin信号通路之间是否存在相互作用呢？通过研究发现MT1受体与海马体中的β-catenin和Axin2存在共表达。免疫共沉淀分析表明，MT1与β-catenin之间存在很强的相互作用，而七氟醚处理显著降低了这种相互作用。

更重要的是，体内实验进一步证明，褪黑素预处理促进了MT1与β-catenin的相互作用。与七氟醚处理的小鼠相比，在七氟醚-褪黑素处理的小鼠中检测到更高水平的β-catenin，而且SFRP1水平显著降低。这些数据表明，褪黑素预处理可恢复七氟醚处理小鼠中的Wnt信号传导。

总结

这项研究表明，在正常情况下，海马神经元和少突胶质细胞表达MT1受体。MT1与β-catenin共定位且相互作用。七氟醚暴露扰乱了β-catenin与MT1之间的相互作用，导致Wnt信号受抑制并使SFRP1上调。在褪黑素存在时，MT1/β-catenin相互作用增强（图3）。

图3. 作用机制示意图。

该研究深入挖掘了褪黑素介导七氟醚暴露所致认知损伤保护作用的分子机制，首次发现褪黑素通过增强mt1受体与β-catenin的相互作用改善了七氟醚暴露对发育期海马神经元和少突胶质细胞的毒性效应机制，为相关临床应用提供理论支撑。

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原文检索：

Liang L, Zeng T, Zhao Y, Lu R, Guo B, Xie R, Tang W, Zhang L, Mao Z, Yang X, Wu S, Wang Y, Zhang H. Melatonin pretreatment alleviates the long-term synaptic toxicity and dysmyelination induced by neonatal Sevoflurane exposure via MT1 receptor-mediated Wnt signaling modulation. J Pineal Res. 2021 Sep 29:e12771.

 doi: 10.1111/jpi.12771.