《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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為探究廣泛使用的殺菌劑代森錳鋅（MZ）致肝腎損傷中生物金屬（Mn, Zn, Ca, Fe）失衡的作用機制，并評估柑橘類黃酮柚皮苷（NAR）的保護效應，研究人員通過大鼠亞急性毒性模型發現，MZ暴露可導致顯著的血象改變、肝腎功能指標上升、氧化還原狀態失衡及組織病理損傷，并伴有肝腎臟器中錳蓄積及鈣、鋅、鐵水平紊亂。共給予NAR則能通過增強抗氧化能力、維持微量元素平衡、調節氧化/炎癥/凋亡通路，顯著逆轉上述毒性效應。本研究為理解MZ毒性機制及開發NAR作為潛在保護劑提供了新的實驗依據。
在農業領域，代森錳鋅（Mancozeb, MZ）作為一種高效、廣譜的乙撐雙二硫代氨基甲酸鹽類殺菌劑，被廣泛用于防治各類作物真菌病害。然而，其殘留可能通過食物鏈進入人體，長期低劑量暴露的健康風險日益受到關注。已有研究表明，MZ可引起多器官氧化應激損傷，尤其是對肝臟和腎臟，但其具體的毒性機制，特別是其所含金屬成分（錳、鋅）及其他生命必需金屬元素（如鈣、鐵）在毒性發生中的作用，尚未完全闡明。另一方面，自然界中存在許多具有解毒潛力的天然化合物。柚皮苷（Naringin, NAR），作為一種大量存在于柑橘類水果中的黃酮類化合物，因其強大的抗氧化、抗炎和抗凋亡活性而備受矚目。那么，NAR能否像一位“解毒衛士”一樣，抵御MZ帶來的肝腎損傷？其保護作用是否與調節體內紊亂的金屬“天平”有關？為了回答這些問題，一項發表在《BioMetals》期刊上的研究，為我們揭示了NAR對抗MZ誘導的肝腎毒性的新見解。
研究人員為開展此項研究，主要運用了以下幾項關鍵技術方法：首先，建立了大鼠亞急性毒性實驗模型，將28只雄性Wistar大鼠分為對照組、NAR單獨處理組、MZ單獨處理組以及MZ+NAR聯合處理組，連續灌胃54天。其次，通過全自動血細胞分析儀和生化試劑盒，系統評估了血液學參數和血清肝腎功能標志物（如ALT、AST、BUN、肌酐）的水平。第三，采用組織勻漿與分光光度法測定了肝、腎組織中的氧化應激標志物丙二醛（MDA）和抗氧化酶（過氧化氫酶CAT、谷胱甘肽還原酶GR）活性。第四，利用蘇木精-伊紅（H&E）染色和免疫組織化學技術，觀察了肝腎組織的病理形態變化，并檢測了誘導型一氧化氮合酶（iNOS）、Bax和Bcl-2等蛋白的表達與定位。第五，應用電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-OES）定量分析了肝、腎組織中錳（Mn）、鈣（Ca）、鋅（Zn）、鐵（Fe）的含量。最后，通過實時定量逆轉錄聚合酶鏈式反應（qRT-PCR）技術，檢測了金屬硫蛋白-1（MT-1）、細胞色素P450 1A1（CYP1A1）和胱天蛋白酶-3（caspase-3）基因的mRNA表達水平。
研究結果部分如下：
1. 體重增益（BWG）、臨床癥狀、發病率和死亡率
在整個實驗期間，各組大鼠均未出現明顯的臨床癥狀或死亡。在體重方面，單獨給予NAR能顯著增加體重增益，而MZ處理組與對照組或MZ+NAR聯合組相比，體重增益無顯著差異。
2. 血液學參數
與對照組相比，MZ處理導致紅細胞（RBCs）計數、血小板計數和淋巴細胞百分比顯著降低，同時嗜酸性粒細胞、中性粒細胞和單核細胞百分比升高。而MZ+NAR聯合處理則能顯著提高RBCs、血小板、白細胞總數和淋巴細胞計數，并降低中性粒細胞計數，部分逆轉了MZ引起的血液學紊亂。
3. 生化分析
MZ處理顯著升高了血清中丙氨酸氨基轉移酶（ALT）、天冬氨酸氨基轉移酶（AST）、血尿素氮（BUN）和肌酐的水平，同時降低了總蛋白含量，表明肝腎功能受損。聯合給予NAR則顯著降低了AST、BUN和肌酐的升高，并提升了總蛋白水平。
4. 氧化應激測定
在MZ處理組中，肝、腎組織的MDA含量顯著升高，而GR和CAT活性顯著降低，提示氧化應激增強和抗氧化防御系統受損。NAR與MZ共處理能顯著降低MDA，并提升GR和CAT活性。
5. 組織病理學檢查
肝組織病理顯示，MZ處理組出現明顯的空泡變性、微泡狀脂肪變性、庫普弗細胞過度活化及炎性細胞多灶性聚集。腎組織則表現出腎小球囊增厚、鮑曼氏腔顯著增寬、腎小球叢萎縮、腎小管上皮變性壞死及間質炎性細胞浸潤。MZ+NAR聯合組的肝、腎組織結構損傷得到明顯減輕，炎性浸潤減少。
6. 免疫組織化學
免疫組化結果顯示，MZ處理組肝、腎組織中iNOS和促凋亡蛋白Bax的表達顯著增強，而抗凋亡蛋白Bcl-2的表達則減弱。NAR聯合處理顯著下調了iNOS和Bax的表達，同時上調了Bcl-2的表達。
7. 元素分析
MZ暴露顯著增加了肝、腎組織中的Mn含量，同時降低了Ca和Zn的含量。腎臟中的Fe含量也顯著升高。NAR聯合處理能顯著降低肝、腎中的Mn水平，提高Ca和Zn水平，并對Fe水平產生調節作用，有助于恢復微量元素平衡。
8. 定量RT-PCR分析MT-1、CYP1A1和caspase-3表達
MZ處理顯著上調了肝、腎組織中caspase-3、MT-1和CYP1A1基因的mRNA表達水平。而NAR聯合處理則能顯著下調這些基因的表達。
研究結論與討論歸納：
本研究系統闡明了亞急性MZ暴露對大鼠造成的肝腎毒性及其可能機制，并證實了NAR的顯著保護作用。結論指出，每日暴露于亞致死劑量MZ可誘發血液學紊亂、氧化應激介導的肝腎功能與結構損傷。MZ誘導的氧化應激一方面通過直接產生活性氧（ROS）和耗竭抗氧化酶活性實現；另一方面，通過干擾錳（Mn）、鈣（Ca）、鋅（Zn）、鐵（Fe）等生物金屬的穩態間接引發毒性，這一點從金屬應激相關基因MT-1和代謝解毒基因CYP1A1的上調得到證實。而NAR與MZ共同給藥，則能通過恢復抗氧化酶活性、改善血液學指標、重新平衡必需元素水平、調節iNOS表達、恢復Bax/Bcl-2平衡以及下調MT-1、CYP1A1和Caspase-3等多種基因的表達，顯著逆轉這些毒性效應。
其重要意義在于：首先，該研究從生物金屬穩態失衡的角度，為理解MZ（一種金屬絡合物殺菌劑）的器官毒性機制提供了新的分子見解，超越了單純的氧化應激視角。其次，研究全面評估了天然化合物柚皮苷（NAR）的多重保護功效，不僅證實了其經典的抗氧化、抗炎、抗凋亡作用，更首次在MZ毒性模型中揭示了其調節金屬元素（特別是拮抗Mn蓄積）的“螯合”或穩態調節潛能，拓寬了NAR藥理作用的認知。最后，這些發現為將NAR開發為一種針對農藥誘導的肝腎損傷，尤其是與金屬紊亂相關的毒性的潛在膳食補充劑或保護劑，提供了堅實的臨床前實驗依據。盡管研究存在劑量（使用1/20 LD50而非殘留劑量）和模型（動物到人的外推）方面的局限性，但其揭示的機制和NAR的多靶點保護策略，為后續更貼近人類暴露場景的研究以及探索其他具有金屬調節功能的天然產物指明了方向。
