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目的:百草枯(paraquat,PQ),是目前世界范围内广泛使用的除草剂。随着其在我国农业上的广泛应用,PQ中毒也日趋增多。PQ对人畜均有较强毒性,中毒致死剂量小,病程进展快且尚无特效解毒药物,临床上病死率很高。目前PQ中毒致肾组织损伤机制尚不完全明确。本研究通过测定PQ染毒大鼠体内血清丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)及谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的活力并应用免疫组织化学方法观察细胞间粘附分子-1(ICAM-1)与转化生长因子-β1 (TGF-β1)在PQ中毒大鼠肾组织中的表达以及褪黑素对上述指标的干预影响,进一步探讨PQ中毒所致肾损伤的机理及褪黑素(MT)对PQ中毒大鼠肾损伤的保护作用。方法:选择健康成年SD大鼠90只,随机分为三组:①对照组(A组)6只;②单纯染毒组(B组)42只;③MT治疗组(C组)42只。B、C组一次性给予50mg/kgPQ灌胃染毒后,立即给予MT10mg/kg腹腔注射,每日一次,最长用药时间为14天。B组每日给予等量生理盐水腹腔注射。B、C组分别于染毒后1d、3d、7d、14d、21d、28d、35d各取6只大鼠,氯胺酮麻醉后开胸,先心脏取血,测定血清MDA含量、SOD及GSH-Px活力;而后迅速留取肾组织,取肾组织行HE染色、电镜观察超微组织结构,以及行免疫组化观察ICAM-1及TGF-β1在大鼠肾组织中的表达。A组6只大鼠于1d行同样处理。结果:1大鼠中毒表现:主要表现为:倦怠、嗜睡、烦躁、进食水明显减少;呼吸急促、张口呼吸、口周紫绀;血尿,少尿或无尿;走路不稳、肢体无力、头颤;松毛、眼鼻血性分泌物、腹泻等。C组经MT治疗后中毒表现较B组减轻,尤其是呼吸困难明显改善。2血清指标测定:①B组大鼠血清MDA含量在1d、3d和7d时段明显高于A组(P<0.01);14d及以后时段血清MDA下降,与A组比较无统计学意义(P>0.05)。而C组MT明显抑制了染毒大鼠血清MDA升高趋势,1d、3d及7d时段MDA均较B组明显降低(P<0.05),仅1d和3d时段与A组比较有统计学意义(P<0.05)。②B组大鼠血清SOD活力在1d、3d和7d时段均明显低于A组(P<0.01);14d及以后时段血清SOD活力升高,与A组比较无统计学意义(P>0.05)。C组明显增加了染毒大鼠血清SOD活力,1d、3d、7d时SOD活力均较B组增高,与B组比较有统计学意义(P<0.05);而仅1d与3d时段与A组比较有统计学意义(P<0.01)。③B组大鼠血清GSH-Px染毒后1d活力下降,1d和3d时段明显低于A组(P<0.01);7d及以后时段血清GSH-Px活力升高,与A组比较无统计学意义(P>0.05);C组MT明显增加了染毒大鼠血清GSH-Px活力,1d和3d时GSH-Px活力较B组增高(P<0.01);所有时段与A组比较均无统计学意义(P>0.05)。3百草枯中毒大鼠肾组织学变化:(1)光镜观察:A组:肾小球、肾小管、肾间质及血管未见明显的病理改变。B组:①肾小球改变相对轻微,仅为肾小球扩张充血,肾间质水肿、充血伴炎性细胞浸润;②肾小管:在1d时可见肾小管上皮细胞水肿、空泡变性;3d时肾小管上皮细胞均见水肿渗出、坏死;7d时肾小管上皮细胞重度水肿、坏死,管腔内充满红色颗粒状坏死物;14d以后肾小管水肿减轻,管腔中坏死物逐渐减少;C组:与B组相比,MT干预明显减轻了肾脏病理改变,1d时可见肾小管上皮细胞水肿减轻,3d时部分肾小管上皮细胞出现坏死,7d时肾小管上皮细胞仍呈重度水肿、坏死,但管腔内坏死物较B组减少,14d以后肾小管水肿明显减轻,管腔中坏死物逐渐减少。(2)电镜观察:A组:肾组织超微结构无明显异常变化;B组:肾小管上皮细胞内线粒体肿胀,线粒体嵴消失,甚至线粒体膜破裂;内质网扩张,溶酶体增多以及吞噬空泡增多;C组:肾小管上皮细胞内线粒体肿胀减轻。4治疗前后ICAM-1及TGF-β1免疫组织化学检测结果:①ICAM-1的表达:A组:肾小管偶见ICAM-1表达,而肾小球、肾小管周围毛细血管和大血管内皮细胞均未见明显ICAM-1表达。B组:ICAM-1主要表达在肾小管上皮细胞的胞质中,且肾组织中ICAM-1的表达从1d就明显增强,与A组比较有统计学意义(P<0.01);7d达高峰;此后开始缓慢下降,21d仍强于A组,与A组比较有统计学意义(P<0.05);28d以后与A组相比无统计学意义(P>0.05)。C组:ICAM-1主要表达在肾小管上皮细胞的胞质中,且ICAM-1的表达自1d至21d时段均较B组明显减弱,与B组比较有统计学意义(P<0.05);但在1d至14d时仍明显高于A组(P<0.01);28d及以后时段与A组比较无统计学意义(P>0.05)。②TGF-β1的表达:A组:正常大鼠肾组织中,肾小管可见TGF-β1微弱表达,而肾小球、肾小管周围毛细血管和大血管内皮细胞均未见明显TGF-β1表达。B组:TGF-β1主要表达在肾小管上皮细胞的胞质中,且大鼠肾组织中TGF-β1的表达从1d就明显增强,1d至14d与A组比较有统计学意义(P<0.01);21d至28d仍高于A组,与A组比较有统计学意义(P<0.05);35d以后与A组相比无统计学意义(P>0.05)。C组:TGF-β1主要表达在肾小管上皮细胞的胞质中,应用褪黑素干预后TGF-β1的表达自1d至21d时段均较B组明显减弱,与B组比较有统计学意义(P<0.05);28d以后与B组相比无统计学意义(P>0.05)。1d至14d时段TGF-β1的表达高于A组,与A组比较有统计学意义(P<0.01);21d至28d时段TGF-β1的表达组逐渐减弱,但仍高于A组,与A组比较有统计学意义(P<0.05);35d以后与A组比较无统计学意义(P>0.05)。结论:①PQ灌胃染毒是制造急性肾损伤动物模型的可靠方法;②PQ中毒大鼠体内MDA的水平升高、SOD及GSH-Px活力的下降,提示体内存在过氧化损伤及氧化-抗氧化失衡,可能是PQ致肾损伤的机制之一;③PQ中毒大鼠肾组织中ICAM-1及TGF-β1主要在肾小管表达,可能是导致肾小管损伤的重要原因之一;④应用MT治疗,可明显降低百草枯中毒大鼠血清MDA含量,增加SOD及GSH-Px活力;从而减轻氧化应激对肾细胞和组织的损伤;⑤MT可能通过清除自由基间接抑制了ICAM-1及TGF-β1的表达,从而减轻PQ中毒所致肾损伤。