目的：百草枯(paraquat，PQ)，是目前世界范围内广泛使用的除草剂。随着在我国农业上的广泛应用，PQ中毒也日趋增多。鉴于PQ中毒死亡率高，转归复杂，临床发病机制迄今尚未完全阐明，更缺乏特效治疗药物，对其病理生理改变的研究，寻找积极有效的治疗手段已成为当前中毒治疗学研究的热点。百草枯中毒死亡原因主要是肺损伤所致呼吸衰竭和多脏器功能障碍，研究表明肾损伤是影响PQ中毒预后的重要因素，故寻找保护肾脏，减轻肾损伤的有效途径对逆转肺损伤、提高生存率有重要意义。本研究通过测定百草枯灌胃染毒大鼠血清中丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活力、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)，活力，并采用免疫组织化学方法观察PQ中毒大鼠模型肾组织中半胱天冬酶-3(Caspase-3)和肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-alpha，TNF-α)的表达，以及褪黑素(melatonin，MT)对上述指标的影响，进一步探讨PQ中毒肾损伤的机制及褪黑素对其治疗作用。 方法：选用健康成年SD大鼠90只(雌雄各半)，随机分为3组：对照组(A组)6只，单纯染毒组(B组)42只，褪黑素治疗组(C组)42只。B、C组一次性给予PQ50mg/kg灌胃染毒，A组给予等量生理盐水灌胃。之后，C组立即给予MT10mg/kg腹腔内注射，此后每日一次，直至大鼠被处死，最长用药时间为14天；A、B组换以等量生理盐水腹腔内注射，每日一次，直至处死。B、C组分别于1d，3d，7d，14d，21d，28d，35d各取6只大鼠，氯胺酮麻醉后开胸，心脏取血，测定血清MDA、SOD及GSH-Px活力；留取肾组织标本，行光镜、电镜观察，并采用免疫组织化学染色法观察肾组织中Caspase-3、TNF-α的表达。A组6只大鼠于生理盐水灌胃及腹腔注射后24h一次性处死，标本留取及指标测定同B、C组。 结果：1、大鼠中毒主要表现为：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：呼吸困难改善，少尿持续时间缩短。 2、血清指标测定：(1)B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)。而在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)。(2)B组大鼠血清SOD活力染毒后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MT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(P<0.05)；仅1d与3d时段与A组比较有统计学意义(P<0.01)。(3)B组大鼠血清GSH-Px活力染毒后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组光镜下观察可见可见肾小球、肾小管及肾间质结构正常。B组肾小球内可见红细胞增多，肾小管上皮细胞发生肿胀、变性，肾小管腔变窄，并出现上皮细胞坏死脱落。肾间质水肿、充血伴炎性细胞浸润。C组MT干预明显减轻了大鼠肾小球充血，肾小管上皮细胞水肿、渗出及坏死等病理改变。(2)电镜观察：A组肾小球、肾小管结构未见异常。B组肾小球毛细血管袢充血，肾小管上皮细胞水肿，空泡变性，胞质疏松，内质网扩张呈空泡状，线粒体肿胀畸形，嵴断裂，溶酶体增多，肾小管管腔可见脱落的细胞碎片和坏死细胞。C组：肾小管上皮细胞内线粒体肿胀及内质网扩张较B组减轻。 4、Caspase-3、TNF-α免疫组织化学检测结果：(1)A组大鼠肾组织中Caspase-3无表达或有微弱表达，主要分布在肾小管上皮细胞的胞质中。B组大鼠在染毒1d肾组织中Caspase-3的表达即明显强于A组(P<0.01)，主要分布在肾小管上皮细胞的胞核和胞质中，以细胞质中为主，其表达呈持续高水平，至35d有所下降，但仍高于A组(P<0.01)。C组MT明显抑制了染毒大鼠肾组织中Caspase-3的表达，与B组比较所有时段均有统计学意义(P<0.05)，与A组比较所有时段均有统计学意义(P<0.05)。(2)A组正常大鼠肾组织中TNF-α无表达或有微弱表达，主要分布在肾小管上皮细胞的胞质中。B组大鼠在染毒1d肾组织中TNF-α的表达即明显强于A组(P<0.01)，主要分布在肾小管上皮细胞的胞核和胞质中，其表达呈持续高水平，28d开始有所下降，至35d仍高于A组(P<0.01)。C组MT明显抑制染毒大鼠肾组织中TNF-α的表达，与B组比较1d无统计学意义(P>0.05)，其余时段均有统计学意义(P<0.05)，与A组比较所有时段均有统计学意义(P<0.01)。 结论：(1)PQ灌胃染毒后，可引起急性肾损伤；(2)PQ灌胃染毒后，可使大鼠血清MDA含量增高，SOD和GSH-Px活力下降，提示体内存在过氧化损伤及氧化-抗氧化失衡，可能是PO致肾损伤的机制之一；(3)PQ灌胃染毒后，可使肾组织中Caspase-3和TNF-α的表达发生改变，可能是百草枯致肾损伤的机制之一；(4)应用MT治疗，降低了百草枯中毒大鼠血清MDA含量，增加SOD及GSH-Px活力，减轻Caspase-3、TNF-α在肾组织的表达，这可能与MT较强的抗氧化功能有密切关系。