《Toxicology》：Proquinazid, a new-generation fungicide, induces DNA damage and apoptosis via oxidative stress process in liver and kidney tissues of adult Wistar rats
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本期推荐关注一项关于新型杀菌剂丙噻菌胺毒性机制的研究。针对该农药潜在肝、肾毒性信息不足的现状，研究人员通过28天亚慢性暴露实验，发现丙噻菌胺能通过诱导氧化应激、导致DNA损伤并激活细胞凋亡通路，从而对成年Wistar大鼠产生剂量依赖性的肝肾损伤。该研究为全面评估丙噻菌胺的健康风险提供了关键证据。
在全球人口增长和粮食需求的巨大压力下，农药的使用变得日益广泛，它们在保护作物的同时，也对环境和人类健康构成了潜在威胁。其中，防治白粉病的新型杀菌剂——丙噻菌胺，因其独特的喹唑啉酮结构，成为了传统三唑类杀菌剂的替代选择。尽管其应用前景看好，但关于其对哺乳动物，特别是负责解毒和代谢的关键器官——肝脏和肾脏的毒性数据却非常有限。欧洲食品安全局虽然批准了其使用，但也指出了其潜在的毒性风险，尤其是在长期暴露下的肝、甲状腺影响乃至可能的致癌性。这就像一个“潘多拉魔盒”，已知其有效，却不完全清楚其代价。为了解开这个谜团，来自突尼斯莫纳斯提尔大学的研究团队决定深入探究：这种新型杀菌剂是否会伤害我们的肝脏和肾脏？如果会，它是如何做到的？
为了回答这些问题，研究人员设计了一项严谨的动物实验。他们选取了30只成年雄性Wistar大鼠，将其分为五组，包括一个对照组和四个实验组。实验组分别通过灌胃方式，每日暴露于1、2、4和8 mg/kg体重的丙噻菌胺，持续28天。这些剂量是根据先前确定的“未观察到不良反应水平”（NOAEL，2 mg/kg/天）设定的，分别对应NOAEL/2、NOAEL、NOAEL×2和NOAEL×4。研究结束后，通过生化分析评估肝肾功能指标，进行组织病理学检查观察结构损伤，测定多种氧化应激生物标志物（如MDA、PC、SOD、CAT、GPx、GST），并通过彗星实验和TUNEL实验检测DNA损伤，最后利用免疫组化和蛋白质印迹技术分析细胞凋亡相关蛋白（如Bcl-2、Bax、p53、caspase-3及PCNA）的表达变化。
3.1. 大鼠暴露于丙噻菌胺后的整体健康参数
研究结果显示，丙噻菌胺暴露对大鼠产生了显著影响。在较高剂量（NOAEL×2和NOAEL×4）下，大鼠体重增加显著。同时，肝肾的相对重量也呈剂量依赖性增加。更为关键的是，血液生化指标发生了显著改变：反映肾功能的指标（肌酐、尿酸、尿素）和反映肝功能的指标（AST、ALT、ALP、LDH）均显著升高，表明肝肾功能已受到实质性损伤。这些数据直接证实了丙噻菌胺具有肝肾毒性。
3.2. 组织病理学损伤
显微镜下的观察提供了直观证据。肝脏组织在高剂量下出现肝细胞变性、中央静脉和门静脉扩张、出血、脂质空泡形成以及炎性白细胞浸润等严重病变。肾脏组织则表现出肾小球萎缩、肾小管扩张、坏死、充血和炎症浸润等损伤。病变的频率和严重程度均随着丙噻菌胺剂量的增加而加剧，呈现出清晰的剂量-反应关系。
3.3. 大鼠暴露于丙噻菌胺后的氧化应激生物标志物
毒性背后的一个核心机制是氧化应激。研究发现，在低中剂量（NOAEL/2和NOAEL）下，作为机体的防御反应，肝肾组织中的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）和谷胱甘肽S-转移酶（GST）等抗氧化酶活性显著升高。然而，在更高剂量（NOAEL×2和NOAEL×4）下，除GPx外，其他酶的活性开始下降，表明抗氧化防御系统已被压倒。与此同时，脂质过氧化的终产物丙二醛（MDA）和蛋白质羰基（PC）含量在肝肾组织中均呈剂量依赖性显著升高，这标志着细胞膜脂质和蛋白质受到了严重的氧化损伤。
3.4. 丙噻菌胺诱导的遗传毒性效应
氧化应激的严重后果之一是攻击DNA分子。彗星实验结果表明，丙噻菌胺以剂量依赖的方式诱导了肝肾细胞中显著的DNA损伤。TUNEL实验进一步证实，在暴露组的大鼠肝肾组织中，出现了大量TUNEL阳性的细胞（即发生凋亡的细胞），显示出细胞肿胀、细胞核溶解和DNA碎片化。
3.5. 丙噻菌胺暴露大鼠肾脏和肝脏中细胞凋亡的诱导
DNA损伤会触发细胞凋亡程序。蛋白质水平的研究揭示了凋亡通路的具体变化。免疫组化和蛋白质印迹分析显示，丙噻菌胺处理下调了抗凋亡蛋白Bcl-2和增殖细胞核抗原（PCNA）的表达，同时上调了促凋亡蛋白Bax、肿瘤抑制蛋白p53以及执行凋亡的关键蛋白caspase-3的表达。这导致Bax/Bcl-2的比值升高，标志着线粒体凋亡通路被激活。
综合以上所有结果，本研究系统性地揭示了丙噻菌胺的肝肾毒性及其分子机制。研究结论指出，丙噻菌胺对雄性Wistar大鼠具有剂量依赖性的肝毒性和肾毒性。其毒性作用的核心途径是破坏氧化还原平衡，诱导氧化应激。过量的活性氧（ROS）攻击细胞大分子，导致脂质过氧化、蛋白质羰基化和DNA损伤。遗传损伤进而激活了p53依赖的线粒体凋亡通路，表现为Bax/Bcl-2比率升高，caspase-3被激活，最终导致程序性细胞死亡。值得注意的是，即使在设定的NOAEL（2 mg/kg/天）及其半量（1 mg/kg/天）剂量下，也观察到了显著的生化、组织病理和分子水平的变化，这提示当前基于短期研究确立的NOAEL值可能需要重新评估。这项研究填补了关于这种新型喹唑啉酮类杀菌剂毒理学机制的知识空白，其重要意义在于为全面评估丙噻菌胺对生态系统和人类健康的潜在风险提供了关键的实验证据，强调了在农药注册和使用中，除了效力外，对其长期、亚慢性毒性的深入监测和机制研究同样至关重要。该论文已发表在毒理学领域期刊《Toxicology》上。
