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百草枯(paraquat,PQ)是一种非选择性有机杂环类脱叶剂和除草剂,因其除草效能高,接触土壤后迅速灭活,环境中残留量少,在全球使用广泛。百草枯中毒多见于误服或自杀。大量研究表明,肺是百草枯中毒的主要靶器官,其发病机制相当复杂至今尚未完全明确,可能涉及百草枯及其代谢产物诱导肺组织产生各种细胞调节因子,诱发氧化应激损伤及细胞凋亡等,早期引起肺的氧化损伤,晚期导致肺成纤维细胞增殖及细胞外基质的沉积,发展为迁延性的纤维化。临床病例研究提示早期的肺损伤有可能是死亡的主要原因。水杨酸钠是临床上常用的抗炎药,近年来的研究提示高剂量的水杨酸钠对PQ所致的毒效应可能具有潜在的治疗效果。因此,本研究采用整体动物模型,运用分子生物学技术研究百草枯致肺损伤的早期的可能机制,集中探讨氧化损伤,TGF-β1,TNF-α,NF-κB及caspase-3,Bcl-2,P53在百草枯毒性中的作用;并探究水杨酸钠(NaSAL)对百草枯所致肺损伤的干预和潜在的治疗作用;为寻找并确立百草枯中毒的肺损伤治疗提供理论依据。PQ一次性灌胃80mg/kg建立大鼠中毒模型。72只雄性SD大鼠随机分为NaCl对照组、PQ染毒组和PQ+NaSAL干预组,每组24只。对照组给予0.9%NaCl一次性灌胃,2h后给予等量0.9%NaCl腹腔注射;PQ组给予80mg/kg PQ一次性灌胃,2h后给予等量0.9%NaCl腹腔注射;干预组给予80mg/kg PQ一次性灌胃,2h后给予120mg/kg NASAL一次性腹腔注射。成功建模后,在染毒的第1、3、7、14d分批处死动物。腹主动脉采血,37℃放置2h,取上清,常规方法取肺组织,分别测定血清和肺组织匀浆中总抗氧化能力(T-AOC)、过氧化氢酶(CAT)水平,超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活力、丙二醛(MDA)含量以及肺组织匀浆中羟脯氨酸(HYP)含量。利用凝胶阻滞迁移实验(EMSA)检测肺组织中NF-κB表达情况;肺组织TGF-β1,TNF-α蛋白含量采用rat TGF-β1,TNF-αkit检测。采用实时荧光定量PCR法(real-time PCR)检测凋亡基因caspase-3,Bcl-2,P53表达。结果显示,80mg/kg PQ染毒后,PQ组SD大鼠血清GSH-Px活性在第1、3、7、14天均低于对照组,分别为对照组的82.69%、74.58%、78.91%和75.07%,差异均具有统计学意义(P＜0.05);SOD活力在第1、3、7、14天分别为对照组的85.27%、79.66%和74.45%,71.49%,差异具统计学意义(P＜0.05);T-AOC活力在第1、3、7、14天分别为对照组的71.87%(P＜0.05)、53.62%(P＜0.05)、62.19%(P＜0.05)和92.3%(P＞0.05);染毒组CAT活力在第1、3天下降,分别为对照组的42.5%(P＜0.05)及42.09%(P＜0.05),随后逐渐回升,与对照相比,差异无统计学意义;PQ染毒后MDA含量升高,分别是对照组的3.28、1.8l、2.16和2.67倍,且差异均有统计学意义(P＜0.05);120mg/kg水杨酸钠干预后血清中各项指标较染毒组有所改善,表现为GSH-Px在第1、3、7天较染毒组高,差异有统计学意义(P＜0.05);SOD活力在第1、3、7、14天分别为对照组的86.98%、93.26%、81.78%及78.96%,与对照相比差异均有统计学意义,第3、7天活力高于PQ组(P＜0.05);干预组的T-AOC,CAT活力在第1、3天分别为对照组的95.16%、64.73%、71.23%、87.3%,明显高于PQ组(P＜0.05);干预后MDA含量在第1、3、7、14天分别为对照组的2.11、0.98、1.72及1.46倍,与相应时点的PQ组相比,含量明显降低(P＜0.05)。肺组织匀浆中GSH-Px活力在染毒第1、3、7、14天均低于对照组(分别为对照的67.67%、44.54%、54.12%、33.87%);SOD活力在第1、3、7、14天低于对照组(分别为对照组的86.08%、80.85%、74.9%、71.26%);T-AOC、CAT活力在各个时点均低于相应时点的对照组,且差异具有统计学意义(P＜0.05);肺组织匀浆中HYP含量升高,在第7、14天分别为对照组的1.21倍和1.24倍(P＜0.05);120mg/kg水杨酸钠干预后肺组织所有时点上GSH-Px活力均较PQ组明显改善(P＜0.05);CAT活力在第1、3、7天较染毒组有所提高(P＜0.05)。80mg/kg PQ染毒后,大鼠肺组织中NF-κB含量上升,TGF-β1蛋白表达量分别为对照组的1.78、1.59、1.51和1.61倍(P＜0.05)、TNF-α蛋白表达量分别为相应时点对照组的1.38、1.41、1.73和1.67倍(P＜0.05);水杨酸钠干预后TGF-β1,TNF-α蛋白表达基本恢复至正常水平,与对照相比,差异无统计学意义(P＞0.05)。染毒后凋亡基因caspase-3、P53 mRNA表达上升,Bcl-2 mRNA降低(P＜0.05);NASAL干预组大鼠的caspase-3、P53mRNA表达较PQ组升高,Bcl-2 mRNA表达较PQ组下降(P＜0.05)。表明NASAL在一定程度上对抗了PQ造成的细胞凋亡。另外,实验过程中单纯染毒组出现明显的肺损伤,病理特征为早期的肺出血、水肿、单核细胞浸润及炎症反应表现,中晚期表现为成纤维细胞增生,胶原纤维聚集。NASAL干预组动物肺脏也有充血,肿胀,出血等病理改变,但程度较PQ组轻微,质地较软,炎性细胞少,局部水肿轻微。由此可知,水杨酸钠能明显改善PQ所致大鼠的肺水肿。综上所述,本研究条件下,120mg/kg NASAL对PQ所致的急性肺损伤的干预能不同程度的改善各项氧化酶指标,平衡凋亡基因的启动,减少炎性因子的释放,在一定程度上减轻了PQ引起的肺损伤。表明PQ可能通过上述途径引起肺损伤,但PQ的毒作用机制及干预药物的药理作用还有待进一步的研究。