uzspbgmuУчёные записки Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имени академика И. П. ПавловаThe Scientific Notes of the Pavlov University1607-41812541-8807Academician I.P. Pavlov First St. Petersburg State Medical University10.24884/1607-4181-2022-29-3-40-45uzspbgmu-915Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ РАБОТЫORIGINAL PAPERSФизиологическая роль мелатонина при оксидативном стрессе в эмбриональный период развитияThe physiological role of melatonin in oxidative stress during the embryonic period of developmenthttps://orcid.org/0000-0001-8979-6460ПасатецкаяН. А.PasatetckaiaN. A.

кандидат биологических наук, доцент кафедры физиологии нормальной,

197022, Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, д. 6-8

Cand. of Sci. (Biol.), Associate Professor of the Department of Normal Physiology,

6-8, L’va Tolstogo str., Saint Petersburg, 197022

npasatetckaia@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9071-0492КлимшинС. И.KlimshinS. I.

студент лечебного факультета,

197022, Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, д. 6-8

Student of the Faculty of Medicine,

6-8, L’va Tolstogo str., Saint Petersburg, 197022

notangryslava@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4412-6735ВасильеваТ. Д.VasilyevaT. D.

студентка педиатрического факультета, 

197022, Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, д. 6-8

Student of the Faculty of Pediatrics,

6-8, L’va Tolstogo str., Saint Petersburg, 197022

tanya.vasil06@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-0729-5852ЛопатинаЕ. В.LopatinaE. V.

доктор биологических наук, доцент, зав. кафедрой физиологии нормальной, 197022, Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, д. 6-8;

ведущий научный сотрудник лаборатории физиологии сердечно-сосудистой и лимфатической систем, Санкт-Петербург

Dr. of Sci. (Biol.), Associate Professor, Head of the Department of Normal Physiology, 6-8, L’va Tolstogo str., Saint Petersburg, 197022

Leading Research Fellow at the Laboratory of Physiology of Cardiovascular and Lymphatic Systems, Saint Petersburg

evlopatina@yandex.ruФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияPavlov UniversityRussian FederationФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова» Министерства здравоохранения Российской Федерации; Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт физиологии имени И. П. Павлова» Российской академии наукРоссияPavlov University; Pavlov Institute of Physiology of the Russian Academy of SciencesRussian Federation2022120720222934045Copyright © Пасатецкая Н.А., Климшин С.И., Васильева Т.Д., Лопатина Е.В., 20222022Пасатецкая Н.А., Климшин С.И., Васильева Т.Д., Лопатина Е.В.Pasatetckaia N.A., Klimshin S.I., Vasilyeva T.D., Lopatina E.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.sci-notes.ru/jour/article/view/915Введение

Введение. Мелатонин является мощным эндогенным антиоксидантом, обеспечивает нормальное течение беременности и рождение здорового ребенка. Снижение концентрации гормона в крови коррелирует с тяжестью преэклампсии. В настоящее время мелатонин рассматривают как перспективный антиоксидант, который может улучшить состояние матери при преэклампсии, одновременно защищая плод от неблагоприятной внутриутробной среды.

Цель – изучить прямое влияние мелатонина на ремоделирование ткани сердца куриного эмбриона в норме и при моделировании оксидативного стресса.

Методы и материалы

Методы и материалы. В работе использован метод органотипической культуры ткани сердца 10–12-дневных куриных эмбрионов. Оксидативный стресс моделировали введением в питательную среду адреналина в дозе 10–4 М или гомоцистеин тиолактона в концентрации 10–3 М.

Результаты

Результаты. Обнаружен трофотропный эффект мелатонина в концентрации 10–6 М. Препарат стимулировал рост эксплантатов ткани сердца на 20 %. Адреналин проявил кардиотоксическое действие в концентрациях 10–4 и 10–6 М. Мелатонин (10–6 М) нивелировал кардиотоксический эффект адреналина (10–4 М). Кардиотоксический эффект гомоцистеин тиолактона (10–3 М) в присутствии мелатонина (10–6 М) сохранялся.

Заключение

Заключение. В эмбриональный периодмелатонин устраняет кардиотоксическое влияние окислительного стресса, вызванного высокой концентрацией адреналина, но не гомоцистеин тиолактона. 

Introduction

Introduction. Melatonin, being a powerful endogenous antioxidant, provides healthy course of pregnancy and childbirth. Decrease of melatonin levels in blood correlates with severity of preeclampsia. Currently, melatonin is viewed as a perspective antioxidant, able to improve mother’s condition during preeclampsia and protect fetus from unfavorable intrauterine environment.

The objective was to study melatonin effects on remodeling of chicken embryo heart tissue under normal conditions and under oxidative stress model.

Materials and methods

Materials and methods. The study was performed using organotypic culture of heart tissue of 10–12-day-old chicken embryos. Oxidative stress was modeled by adding epinephrine 10–4 М or homocysteine thiolactone 10–3 М to culture medium.

Results

Results. The trophotropic effects of melatonin was detected at a concentration of 10–6 M. Drug stimulated heart tissue explants’ growth on 20 %. Epinephrine showed cardiotoxic effects at concentrations of 10–4 and 10–6 М. Melatonin (10–6 М) neutralized cardiotoxic effects of epinephrine (10–4 M). Cardiotoxic effects of homocysteine thiolactone (10–3 М) preserved in presence of melatonin (10–6 М).

Conclusion

Conclusion. During embryonic period, melatonin neutralizes cardiotoxic effects of oxidative stress caused by a high concentration of epinephrine, but not by homocysteine thiolactone. 

органотипическая культураткань сердцамелатонинадреналингомоцистеин тиолактоноксидативный стрессheart tissueorganotypic culturemelatoninepinephrinehomocysteine thiolactoneoxidative stressReferencesПылаева Н. Ю., Шифман Е. М., Куликов А. В. и др. Преэклампсия. Эклампсия. Анестезия и интенсивная терапия в родах и послеродовом периоде: обзор литературы // Вестн. интенсив. терапии им. А. И.Салтанова. – 2020. – № 1. – С. 41–52. Doi: 10.21320/1818-474X-2020-1-41-52.Pylaeva N. Yu., Shifman E. M., Kulikov A. V., Artymuk N. V., Belokrinitskaya T. E., Phillipov O. S., Babich T. Yu. Preeclampsia. Eclampsia. Anesthesia and intensive care in childbirth and the puerperium. Review. Annals of Critical Care. 2020;(1):41–52. (In Russ.). Doi: 10.21320/1818-474X2020-1-41-52.Langston-Cox A., Marshall S. A., Lu D. et al. Melatonin for the Management of Preeclampsia: A Review // Antioxidants (Basel). – 2021. – Vol. 10, № 3. – P. 376. Doi: 10.3390/antiox10030376.Poston L., Briley A. L., Seed P. T., Kelly F. J., Shennan A. H. Vitamins in Pre-eclampsia (VIP) Trial Consortium. Vitamin C and vitamin E in pregnant women at risk for pre-eclampsia (VIP trial): randomised placebo-controlled trial // Lancet. 2006;367(9517):1145–1154. Doi: 10.1016/S0140-6736(06)68433-X.Poston L., Briley A. L., Seed P. T. et al. Vitamins in Pre-eclampsia (VIP) Trial Consortium. Vitamin C and vitamin E in pregnant women at risk for pre-eclampsia (VIP trial): randomised placebo-controlled trial // Lancet. – 2006. – Vol. 367, № 9517. – P. 1145–1154. Doi: 10.1016/S0140-6736(06)68433-X.Kalpdev A., Saha S. C., Dhawan V. Vitamin C and E supplementation does not reduce the risk ofsuperimposed PE in pregnancy // Hypertens Pregnancy. 2011;30(4):447–456. Doi: 10.3109/10641955.2010.507840.Kalpdev A., Saha S. C., Dhawan V. Vitamin C and E supplementation does not reduce the risk of superimposed PE in pregnancy // Hypertens Pregnancy. – 2011. – Vol. 30, № 4. – P. 447–456. Doi: 10.3109/10641955.2010.507840.Langston-Cox A., Marshall S. A., Lu D., Palmer K. R., Wallace E. M. Melatonin for the Management of Preeclampsia: A Review // Antioxidants (Basel). 2021;10(3):376. Doi: 10.3390/antiox10030376.Ejaz H., Figaro J. K., Woolner A. M. F. et al. Maternal Serum Melatonin Increases During Pregnancy and Falls ImmediatelyAfter Delivery Implicating the Placenta as a Major Source of Melatonin // Front Endocrinol(Lausanne). – 2021. – Vol. 11. – P. 623038. Doi: 10.3389/fendo.2020.623038.Ejaz H., Figaro J. K., Woolner A. M. F., Thottakam B. M. V., Galley H. F. Maternal Serum Melatonin Increases During Pregnancy and Falls Immediately After Delivery Implicating the Placenta as a Major Source of Melatonin // Front Endocrinol (Lausanne). 2021;(11):623038. Doi: 10.3389/fendo.2020.623038.Nakamura Y., Tamura H., Kashida S. et al. Changes of serum melatonin level and its relationship to feto-placental unit during pregnancy // J. Pineal. Res. – 2001. – Vol. 30, №. 1. – P. 29–33. Doi: 10.1034/j.1600-079x.2001.300104.x.Nakamura Y., Tamura H., Kashida S., Takayama H., Yamagata Y., Karube A., Sugino N., Kato H. Changes of serum melatonin level and its relationship to feto-placental unit during pregnancy //J Pineal Res. 2001;30(1):29–33. Doi: 10.1034/j.1600-079x.2001.300104.x.Zeng K., Gao Y., Wan J. et al. The reduction in circulating levels of melatonin may be associated with the development of preeclampsia //J. Hum. Hypertens. – 2016. – Vol. 30, № 11. – P. 666–671. Doi: 10.1038/jhh.2016.37.Zeng K., Gao Y., Wan J., Tong M., LeeA. C., Zhao M., Chen Q. The reduction in circulating levels of melatonin may be associated with the development of preeclampsia // J Hum Hypertens. 2016;30(11):666–671. Doi: 10.1038/jhh.2016.37.Martins R. A., Pearson R. A. Control of cell proliferation by neurotransmitters in the developing vertebrate retina // Brain Res. – 2008. – Vol. 1192. – P. 37–60. Doi: 10.1016/j.brainres.2007.04.076.Martins R. A., Pearson R. A. Control of cell proliferation by neurotransmitters in the developing vertebrate retina // Brain Res. 2008;1192:37–60. Doi: 10.1016/j.brainres.2007.04.076.Brzezinski A., Seibel M. M., Lynch H. J. et al. Melatonin in human preovulatory follicular fluid // J. Clin. Endocrinol. Metab. – 1987. – Vol. 64, № 4. – P. 865–867. Doi: 10.1210/jcem-64-4-865.Brzezinski A., Seibel M. M., Lynch H. J., Deng M. H., Wurtman R. J. Melatonin in human preovulatory follicular fluid // J Clin Endocrinol Metab. 1987;64(4):865–867. Doi: 10.1210/jcem-64-4-865.Кириенко К. В., Апрышко В. П., Харитонова М. А. и др. Культивирование эмбрионов человека в среде с различным содержанием мелатонина // Проблемы репродукции. – 2018. – Т. 24, № 2. – С. 69–74. Doi: 10.17116/ repro201824269-74.Kirienko K. V., Apryshko V. P., Kharitonova M. A., Ermilova I. Yu., Konkova A. L., Bolt A. I., Klepukov A. A., MironovaA. G., NaumovaA.A., Bozina Ya. V., StruyfA. B., Simonenko E. Yu., Yakovenko S.A. Culturing of human embryos with different content of melatonin in media // Problemy Reproduktsii. 2018;24(2):69–74. (In Russ.). Doi: 10.17116/repro201824269-74.Thakor A. S., Allison B. J., Niu Y. et al. Melatonin modulates the fetal cardiovascular defense response to acute hypoxia // J Pineal Res. – 2015. – Vol. 59, № 1. – P. 80–90. Doi: 10.1111/jpi.12242.Komatsubara M., Hara T., Hosoya T., Toma K., Tsukamoto-Yamauchi N., Iwata N., Inagaki K., Wada J., Otsuka F. Melatonin regulates catecholamine biosynthesis by modulating bone morphogenetic protein and glucocorticoid actions// J Steroid Biochem Mol Biol. 2017;165(Pt B):182–189. Doi: 10.1016/j.jsbmb.2016.06.002.Komatsubara M., Hara T., Hosoya T. et al. Melatonin regulates catecholamine biosynthesis by modulating bone morphogenetic protein and glucocorticoid actions//J. Steroid Biochem. Mol. Biol. – 2017. – Vol. 165, Pt B. – P. 182–189. Doi: 10.1016/j.jsbmb.2016.06.002.Thakor A. S., Allison B. J., Niu Y., Botting K. J., Serón-Ferré M., Herrera E. A., Giussani D. A. Melatonin modulates the fetal cardiovascular defense response to acute hypoxia // J Pineal Res. 2015;59(1):80–90. Doi: 10.1111/jpi.12242.Genade S., Genis A., Ytrehus K. et al. Melatonin receptor-mediated protection against myocardial ischaemia/ reperfusion injury: role of its anti-adrenergic actions // J. Pineal Res. – 2008. – Vol. 45, № 4. – P. 449–458. Doi: 10.1111/j.1600-079X.2008.00615.x.Genade S., Genis A., Ytrehus K., Huisamen B., Lochner A. Melatonin receptor-mediated protection against myocardial ischaemia/reperfusion injury: role of its anti-adrenergic actions // J Pineal Res. 2008;45(4):449–458. Вoi: 10.1111/j.1600-079X.2008.00615.x.Karolczak K., Watala C. Melatonin as a Reducer of Neuro- and Vasculotoxic Oxidative Stress Induced by Homocysteine //Antioxidants(Basel). – 2021. – Vol. 10, № 8. – P. 1178. Doi: 10.3390/antiox10081178.Rašić-Marković, A., Stanojlović O., Hrnčić D. The activity of erythrocyte and brain Na+/K+ and Mg2+-ATPases in rats subjected to acute homocysteine and homocysteine thiolactone administration // Mol Cell Biochem. 2009;327(1– 2):39–45. Doi: 10.1007/s11010-009-0040-6.Paul R., Borah A. The potential physiological crosstalk and interrelationship between two sovereign endogenous amines, melatonin and homocysteine // Life Sci. – 2015. – Vol. 139. – P. 97–107. Doi: 10.1016/j.lfs.2015.07.031.Karolczak K., Watala C. Melatonin as a Reducer of Neuro- and Vasculotoxic Oxidative Stress Induced by Homocysteine // Antioxidants (Basel). 2021;10(8):1178. Doi: 10.3390/antiox10081178.Lopatina E. V., Kipenko A. V., Penniyaynen V. A. et al. Organotypic tissue culture investigation of homocysteine thiolactone cardiotoxic effect // Acta Physiologica Hungarica. – 2015. – Vol. 102, № 2. – P. 137–142. Doi: 10.1556/036.102.2015.2.4.Paul R., Borah A. The potential physiological crosstalk and interrelationship between two sovereign endogenous amines, melatonin and homocysteine // Life Sci. 2015;139:97–107. Doi: 10.1016/j.lfs.2015.07.031.Rašić-Marković A., Stanojlović O., Hrnčić D.The activity of erythrocyte and brain Na+/K+ and Mg2+-ATPasesin rats subjected to acute homocysteine and homocysteine thiolactone administration // Mol. Cell Biochem. – 2009. – Vol. 327, № 1–2. – P. 39–45. Doi: 10.1007/s11010-009-0040-6.Lopatina E. V., Kipenko A. V., Penniyaynen V. A. Pasatetskaya N. A., Krylov B. V., Djuric D. Organotypic tissue culture investigation of homocysteine thiolactone cardiotoxic effect //Acta Physiologica Hungarica. 2015;102(2):137–142. Doi: 10.1556/036.102.2015.2.4.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.