《BioMetals》：New insights on the role of some biometals in mancozeb induced hematological and hepatorenal toxicity in rats and the protective effect of naringin
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为探究广泛使用的杀菌剂代森锰锌（MZ）致肝肾损伤中生物金属（Mn, Zn, Ca, Fe）失衡的作用机制，并评估柑橘类黄酮柚皮苷（NAR）的保护效应，研究人员通过大鼠亚急性毒性模型发现，MZ暴露可导致显著的血象改变、肝肾功能指标上升、氧化还原状态失衡及组织病理损伤，并伴有肝肾脏器中锰蓄积及钙、锌、铁水平紊乱。共给予NAR则能通过增强抗氧化能力、维持微量元素平衡、调节氧化/炎症/凋亡通路，显著逆转上述毒性效应。本研究为理解MZ毒性机制及开发NAR作为潜在保护剂提供了新的实验依据。
在农业领域，代森锰锌（Mancozeb, MZ）作为一种高效、广谱的乙撑双二硫代氨基甲酸盐类杀菌剂，被广泛用于防治各类作物真菌病害。然而，其残留可能通过食物链进入人体，长期低剂量暴露的健康风险日益受到关注。已有研究表明，MZ可引起多器官氧化应激损伤，尤其是对肝脏和肾脏，但其具体的毒性机制，特别是其所含金属成分（锰、锌）及其他生命必需金属元素（如钙、铁）在毒性发生中的作用，尚未完全阐明。另一方面，自然界中存在许多具有解毒潜力的天然化合物。柚皮苷（Naringin, NAR），作为一种大量存在于柑橘类水果中的黄酮类化合物，因其强大的抗氧化、抗炎和抗凋亡活性而备受瞩目。那么，NAR能否像一位“解毒卫士”一样，抵御MZ带来的肝肾损伤？其保护作用是否与调节体内紊乱的金属“天平”有关？为了回答这些问题，一项发表在《BioMetals》期刊上的研究，为我们揭示了NAR对抗MZ诱导的肝肾毒性的新见解。
研究人员为开展此项研究，主要运用了以下几项关键技术方法：首先，建立了大鼠亚急性毒性实验模型，将28只雄性Wistar大鼠分为对照组、NAR单独处理组、MZ单独处理组以及MZ+NAR联合处理组，连续灌胃54天。其次，通过全自动血细胞分析仪和生化试剂盒，系统评估了血液学参数和血清肝肾功能标志物（如ALT、AST、BUN、肌酐）的水平。第三，采用组织匀浆与分光光度法测定了肝、肾组织中的氧化应激标志物丙二醛（MDA）和抗氧化酶（过氧化氢酶CAT、谷胱甘肽还原酶GR）活性。第四，利用苏木精-伊红（H&E）染色和免疫组织化学技术，观察了肝肾组织的病理形态变化，并检测了诱导型一氧化氮合酶（iNOS）、Bax和Bcl-2等蛋白的表达与定位。第五，应用电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）定量分析了肝、肾组织中锰（Mn）、钙（Ca）、锌（Zn）、铁（Fe）的含量。最后，通过实时定量逆转录聚合酶链式反应（qRT-PCR）技术，检测了金属硫蛋白-1（MT-1）、细胞色素P450 1A1（CYP1A1）和胱天蛋白酶-3（caspase-3）基因的mRNA表达水平。
研究结果部分如下：
1. 体重增益（BWG）、临床症状、发病率和死亡率
在整个实验期间，各组大鼠均未出现明显的临床症状或死亡。在体重方面，单独给予NAR能显著增加体重增益，而MZ处理组与对照组或MZ+NAR联合组相比，体重增益无显著差异。
2. 血液学参数
与对照组相比，MZ处理导致红细胞（RBCs）计数、血小板计数和淋巴细胞百分比显著降低，同时嗜酸性粒细胞、中性粒细胞和单核细胞百分比升高。而MZ+NAR联合处理则能显著提高RBCs、血小板、白细胞总数和淋巴细胞计数，并降低中性粒细胞计数，部分逆转了MZ引起的血液学紊乱。
3. 生化分析
MZ处理显著升高了血清中丙氨酸氨基转移酶（ALT）、天冬氨酸氨基转移酶（AST）、血尿素氮（BUN）和肌酐的水平，同时降低了总蛋白含量，表明肝肾功能受损。联合给予NAR则显著降低了AST、BUN和肌酐的升高，并提升了总蛋白水平。
4. 氧化应激测定
在MZ处理组中，肝、肾组织的MDA含量显著升高，而GR和CAT活性显著降低，提示氧化应激增强和抗氧化防御系统受损。NAR与MZ共处理能显著降低MDA，并提升GR和CAT活性。
5. 组织病理学检查
肝组织病理显示，MZ处理组出现明显的空泡变性、微泡状脂肪变性、库普弗细胞过度活化及炎性细胞多灶性聚集。肾组织则表现出肾小球囊增厚、鲍曼氏腔显著增宽、肾小球丛萎缩、肾小管上皮变性坏死及间质炎性细胞浸润。MZ+NAR联合组的肝、肾组织结构损伤得到明显减轻，炎性浸润减少。
6. 免疫组织化学
免疫组化结果显示，MZ处理组肝、肾组织中iNOS和促凋亡蛋白Bax的表达显著增强，而抗凋亡蛋白Bcl-2的表达则减弱。NAR联合处理显著下调了iNOS和Bax的表达，同时上调了Bcl-2的表达。
7. 元素分析
MZ暴露显著增加了肝、肾组织中的Mn含量，同时降低了Ca和Zn的含量。肾脏中的Fe含量也显著升高。NAR联合处理能显著降低肝、肾中的Mn水平，提高Ca和Zn水平，并对Fe水平产生调节作用，有助于恢复微量元素平衡。
8. 定量RT-PCR分析MT-1、CYP1A1和caspase-3表达
MZ处理显著上调了肝、肾组织中caspase-3、MT-1和CYP1A1基因的mRNA表达水平。而NAR联合处理则能显著下调这些基因的表达。
研究结论与讨论归纳：
本研究系统阐明了亚急性MZ暴露对大鼠造成的肝肾毒性及其可能机制，并证实了NAR的显著保护作用。结论指出，每日暴露于亚致死剂量MZ可诱发血液学紊乱、氧化应激介导的肝肾功能与结构损伤。MZ诱导的氧化应激一方面通过直接产生活性氧（ROS）和耗竭抗氧化酶活性实现；另一方面，通过干扰锰（Mn）、钙（Ca）、锌（Zn）、铁（Fe）等生物金属的稳态间接引发毒性，这一点从金属应激相关基因MT-1和代谢解毒基因CYP1A1的上调得到证实。而NAR与MZ共同给药，则能通过恢复抗氧化酶活性、改善血液学指标、重新平衡必需元素水平、调节iNOS表达、恢复Bax/Bcl-2平衡以及下调MT-1、CYP1A1和Caspase-3等多种基因的表达，显著逆转这些毒性效应。
其重要意义在于：首先，该研究从生物金属稳态失衡的角度，为理解MZ（一种金属络合物杀菌剂）的器官毒性机制提供了新的分子见解，超越了单纯的氧化应激视角。其次，研究全面评估了天然化合物柚皮苷（NAR）的多重保护功效，不仅证实了其经典的抗氧化、抗炎、抗凋亡作用，更首次在MZ毒性模型中揭示了其调节金属元素（特别是拮抗Mn蓄积）的“螯合”或稳态调节潜能，拓宽了NAR药理作用的认知。最后，这些发现为将NAR开发为一种针对农药诱导的肝肾损伤，尤其是与金属紊乱相关的毒性的潜在膳食补充剂或保护剂，提供了坚实的临床前实验依据。尽管研究存在剂量（使用1/20 LD50而非残留剂量）和模型（动物到人的外推）方面的局限性，但其揭示的机制和NAR的多靶点保护策略，为后续更贴近人类暴露场景的研究以及探索其他具有金属调节功能的天然产物指明了方向。
