■胡雅楠 白卓安 周 婧 韓雨哲 葉仕根 王連順 劉真衛(wèi) 任同軍*
(1.大連海洋大學(xué)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部北方海水增養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,遼寧大連116023;2.北京二商生物科技有限公司,北京100000)
恩諾沙星(Enrofloxacin)又名乙基環(huán)丙沙星、恩氟沙星,屬于氟喹諾酮類(Fluoroquinolones,F(xiàn)Qs),是第三代喹諾酮類(Quinolones)藥物,廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)動(dòng)物感染性疾病的預(yù)防和治療[1]。隨著我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖集約化程度不斷提高,水產(chǎn)動(dòng)物病害迅速增多,對(duì)魚(yú)藥的需求大大增加,濫用藥物等時(shí)有發(fā)生,致使魚(yú)體藥物殘留超標(biāo),藥物富集,危害食品安全。在貴陽(yáng)市場(chǎng)檢測(cè)淡水魚(yú)體內(nèi)中氟喹諾酮類抗生素(FQs)的殘留情況發(fā)現(xiàn),恩諾沙星和氧氟沙星殘留量均超過(guò)最大允許限量[2]。魚(yú)藥在動(dòng)物體內(nèi)殘留得到社會(huì)廣泛關(guān)注。
鯽(Carassius auratus),屬鯉形目,肉細(xì)嫩,味鮮美,為重要食用魚(yú)類和養(yǎng)殖對(duì)象[3]。近十多年來(lái),隨著我國(guó)水產(chǎn)品進(jìn)出口量的持續(xù)增長(zhǎng),鯽魚(yú)的養(yǎng)殖規(guī)模和養(yǎng)殖潛力也越來(lái)越大,其2016年總產(chǎn)量現(xiàn)已超過(guò)300萬(wàn)噸,是產(chǎn)量穩(wěn)定持續(xù)增長(zhǎng)的淡水經(jīng)濟(jì)魚(yú)類之一,在我國(guó)的淡水養(yǎng)殖中占據(jù)十分重要的地位[4]。
研究表明,恩諾沙星在水產(chǎn)動(dòng)物體內(nèi)代謝消除速率比較慢,需要較長(zhǎng)的停藥期[1]。目前對(duì)恩諾沙星在水產(chǎn)動(dòng)物的研究,主要在機(jī)體內(nèi)的藥物動(dòng)力學(xué)及代謝消除速率等方面的研究,對(duì)降低水產(chǎn)動(dòng)物體內(nèi)恩諾沙星的殘留量或加快恩諾沙星在機(jī)體內(nèi)代謝的研究很少。本研究以異育銀鯽(Carassius auratus gibelio)為試驗(yàn)對(duì)象,采用拌料給藥方式,研究異育銀鯽口服新型脫毒劑后,體內(nèi)恩諾沙星及代謝產(chǎn)物的殘留量,控制恩諾沙星及其代謝產(chǎn)物在異育銀鯽體內(nèi)殘留,為水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)提供用藥參考。
試驗(yàn)飼料以魚(yú)粉、豆粕、玉米面、面粉、米糠、預(yù)混料、微晶纖維素為主要原料,將其混合均勻制作成基礎(chǔ)飼料(C),恩諾沙星組(E)飼料在基礎(chǔ)飼料中添加恩諾沙星(北京索萊寶科技有限公司,純度≥98%),脫毒組(RE)飼料在基礎(chǔ)飼料中添加脫毒劑(北京二商生物科技有限公司)。具體飼料配方見(jiàn)表1。將飼料成分混勻后,放入制粒機(jī)(東南干燥設(shè)備有限公司,XL-250)壓成粒徑為3 mm的顆粒。飼料做好后放入-20℃冰箱保存。
表1 飼料配方(g/100 g)
健康無(wú)病害的異育銀鯽來(lái)自于上海市海豐水產(chǎn)養(yǎng)殖有限公司,光明漁業(yè)養(yǎng)殖場(chǎng),初始體重[(204.5±10.30)g]的126尾。試驗(yàn)前將鯽暫養(yǎng)一周并投喂基礎(chǔ)飼料以適應(yīng)試驗(yàn)環(huán)境。試驗(yàn)前禁食24 h,將126尾試驗(yàn)魚(yú)隨機(jī)分配到2×3個(gè)1噸圓形水槽中,每槽21尾,分為兩組,每組3個(gè)重復(fù)。24 h連續(xù)充氣。飼養(yǎng)試驗(yàn)進(jìn)行28 d,期間每天按照體重的1.5%投喂一次(18:00),投喂0.5 h后利用虹吸法吸取殘餌糞便,吸污后換水,換水量占總水體的1/3。養(yǎng)殖過(guò)程中每日觀察魚(yú)的攝食情況,水體溫度為17.2~18.0℃,溶解氧大于6 mg/l,pH值為7.3~7.8(n=28)。
1.3.1 建立抗生素模型
馴養(yǎng)后,對(duì)照組投喂基礎(chǔ)飼料(C),恩諾沙星組(E)投喂含有恩諾沙星的飼料。6 d后,饑餓處理24 h,每缸隨機(jī)取3條試驗(yàn)魚(yú)測(cè)定其體重,之后用2 ml注射器魚(yú)尾靜脈采血(提前用肝素鈉溶液潤(rùn)洗),4℃靜置24 h,4 ℃、3 000 r/min離心10 min,取上清,用于測(cè)定血清酶。取血后于冰袋上解剖,取出肝胰臟,置于液氮中速凍,再保存到-80℃冰箱中用于分析非特異性免疫活性,取肌肉保存到-20℃冰箱,用于測(cè)定恩諾沙星含量。
1.3.2 脫毒試驗(yàn)
將已建立抗生素模型的試驗(yàn)魚(yú)均分為兩組,分別投喂添加脫毒劑的飼料(RE)和基礎(chǔ)飼料(GE)連續(xù)投喂21 d。分別在試驗(yàn)第14、21 d和28 d,每缸隨機(jī)取3條,取肌肉檢測(cè)恩諾沙星含量。28 d后參照第6 d方法采樣測(cè)定血清及肝胰臟的非特異免疫酶。
1.4.1 提取和凈化
取魚(yú)肌肉適量搗碎均勻,稱取均質(zhì)肌肉5.0 g,置于50 ml聚丙烯離心管中,加入20 ml 0.1 mol/l EDTA Mellvaine緩沖液,1 000 r/min漩渦混合1 min,超聲提取 10 min,4℃下1 000 r/min離心5 min,提取三次,合并上清液。HLB固相萃取柱(20 mg,6 ml),使用時(shí)用6 ml水活化。將上清液以2~3 ml/min的速度過(guò)柱,棄去濾液,用2 ml 5%的甲醇水溶液淋洗,將小柱抽干,再用6 ml甲醇洗脫并收集洗脫液。用氮?dú)獯蹈上疵撘?,? ml 0.2%甲酸水溶液溶解,1 000 r/min漩渦混合1 min,用于Agilent(6470)高效液相色譜儀測(cè)定。
1.4.2 色譜條件
色譜柱為反相色譜柱C18柱(100 mm×2.1 mm,1.7 μm),流動(dòng)相為A(甲醇∶乙腈溶液=40∶60)和B(0.2%甲酸溶液),流速為0.2 ml/min,激發(fā)波長(zhǎng)為280 nm,發(fā)射波長(zhǎng)為 450 nm,柱溫為 40℃,進(jìn)樣量為20 μl。在該色譜條件下,恩諾沙星(20 ng/ml)的保留時(shí)間分別為5.84 min。
準(zhǔn)確稱取組織樣品,在4℃冰箱緩溶,肝胰臟按質(zhì)量體積比1∶9(W/V)的比例加入0.9%的生理鹽水,在冰浴條件下勻漿制成組織勻漿,之后以2 500 r/min,4℃條件下,離心10 min,取上清液保存在-80℃?zhèn)溆?。肝胰臟抗氧化酶:堿性磷酸酶(AKP)、過(guò)氧化氫酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、總抗氧化能力(TAOC)和丙二醛(MDA)均使用南京建成生物工程研究所的試劑盒測(cè)定。
鯽的血清酶主要使用迪瑞CS-300B全自動(dòng)生化分析儀(長(zhǎng)春迪瑞醫(yī)療科技股份有限公司)檢測(cè)谷草轉(zhuǎn)氨酶(AST)、堿性磷酸酶(AKP)和肌酐(CREA)。
數(shù)據(jù)以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(mean±SD)”表示,試驗(yàn)結(jié)果用SPSS 21.0軟件進(jìn)行單因素方差分析,用Tukey's多重比較對(duì)全部處理組進(jìn)行方差分析,檢驗(yàn)組間差異是否顯著,以P<0.05為顯著性差異。
圖1 飼料中添加脫毒劑對(duì)鯽肌肉中恩諾沙星含量的影響
如圖1所示,飼料中添加脫毒劑能夠顯著降低鯽肌肉中恩諾沙星含量。RE組鯽肌肉中的恩諾沙星含量分別在14、21 d和28 d比GE組降低87.08%,44.97%和28.97%(P<0.05)。RE組鯽肌肉中的恩諾沙星含量在7~14 d時(shí)消除速度較快,14 d后消除速度變慢直至21 d后基本趨于平穩(wěn)。GE組21 d后,恩諾沙星在鯽肌肉中消除速度趨于平穩(wěn)。
表2 飼料中添加脫毒劑對(duì)鯽肝胰臟酶活的影響
如表2所示,與C組相比,投喂恩諾沙星6 d后,E組SOD活性顯著下降(P<0.05),AKP、CAT、T-AOC活性和MDA含量都略有下降,但無(wú)顯著性差異。隨著RE組恩諾沙星的減少,肝胰臟AKP、SOD、T-AOC活性和MDA含量顯著低于GE組(P<0.05)。
表3 飼料中添加脫毒劑對(duì)鯽血液酶活的影響
如表3所示,投喂添加恩諾沙星的飼料6 d與對(duì)照組相比,E組的AST和AKP活性都顯著升高,28 d后,RE組AST和AKP活性顯著高于C組,且AST活性顯著低于GE組(P<0.05)。CREA均無(wú)顯著差異(P>0.05)。
藥物在牛、犬、兔、雞等動(dòng)物體內(nèi)發(fā)生代謝反應(yīng)的類型和程度不盡相同,恩諾沙星在異育銀鯽體內(nèi)以原藥存在形式達(dá)98%,部分恩諾沙星脫乙基后可以產(chǎn)生活性代謝物環(huán)丙沙星(<0.30%)[5]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),采取拌料給藥的方式給予鯽恩諾沙星后,鯽肌肉中有大量恩諾沙星蓄積,這與徐維海等[6]研究結(jié)果相似。RE組鯽肌肉中的恩諾沙星含量分別在14、21 d和28 d比GE組降低87.08%、44.97%和28.97%(P<0.05)。且RE組鯽肌肉中恩諾沙星的含量在14 d低于安全濃度(<100 μg/kg)[7],但GE組鯽肌肉中恩諾沙星含量在28 d時(shí),仍然高于安全濃度。由此飼料中添加0.05 g/100 g的脫毒劑促進(jìn)了恩諾沙星在鯽體內(nèi)的消除,降低了恩諾沙星的殘留量,縮短了恩諾沙星的休藥期。藥物在體內(nèi)的代謝反應(yīng)通常分為Ⅰ相反應(yīng)(又稱引入官能團(tuán)反應(yīng),包括氧化、還原、水解和異構(gòu)化等)和Ⅱ相反應(yīng)(即結(jié)合反應(yīng),藥物或者Ⅰ相代謝產(chǎn)物的極性基團(tuán)與內(nèi)源性物質(zhì)生成結(jié)合物)[8]。恩諾沙星在體內(nèi)的Ⅰ相代謝反應(yīng)是N-去烷氧化,其中細(xì)胞色素酶P450發(fā)揮重要作用。另一方面陳念祖等[9]研究表明硒能夠提高細(xì)胞色素氧化酶的活性。由此推測(cè)脫毒劑中含有的硒增強(qiáng)了細(xì)胞色素氧化酶,加快了恩諾沙星N-去烷氧化,促進(jìn)了恩諾沙星在鯽體內(nèi)的代謝。
肝臟的代謝功能主要依賴于肝內(nèi)酶的作用,肝內(nèi)酶含量及種類極其豐富,同時(shí)肝臟是外源性化合物在體內(nèi)進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化的主要器官,當(dāng)外源性中毒引起動(dòng)物肝臟發(fā)生損傷時(shí),相應(yīng)地引起血清中一系列相關(guān)酶發(fā)生變化[10]。AKP是一種對(duì)底物專一性要求較低的磷酸單酯水解酶,是重要的解毒系統(tǒng),廣泛存在于動(dòng)物的血液和各種器官內(nèi),能夠通過(guò)改變病原體的表面結(jié)構(gòu),增強(qiáng)被侵襲機(jī)體對(duì)病原體的識(shí)別和吞噬能力,是水產(chǎn)動(dòng)物生理活動(dòng)和疾病診斷的一項(xiàng)重要指標(biāo)。朱建勇等[11]研究表明恩諾沙星對(duì)鯽魚(yú)的AKP具有一定的誘導(dǎo)作用,在給藥后的第5 d,藥物在魚(yú)體肝臟和腎臟組織內(nèi)濃度逐漸升高,到第10 d,肝臟和腎臟的AKP活性達(dá)到最高水平。本試驗(yàn)結(jié)果顯示,AKP活性在28 d后仍然顯著高于C組,但RE組顯著低于GE組,原因可能是RE組恩諾沙星含量顯著低于GE組,RE組肝胰臟功能開(kāi)始恢復(fù)。SOD是一種重要的抗氧化酶,通過(guò)清除氧自由基來(lái)防止生物分子損傷。SOD是生物體內(nèi)唯一的以為底物的酶,可催化發(fā)生歧化反應(yīng)生成 H2O2,反應(yīng)方程式為+。Wise等[12]曾報(bào)道,長(zhǎng)期使用恩諾沙星,對(duì)魚(yú)的肝胰臟有較大的毒副作用。熊鏵龍等[13]研究表明雜交鱘肝臟抗氧化酶活性隨著恩諾沙星的暴露呈先誘導(dǎo)后抑制變化,且酶被誘導(dǎo)時(shí)間隨恩諾沙星的質(zhì)量濃度升高而下降。本試驗(yàn)高質(zhì)量濃度恩諾沙星處理鯽6 d后,SOD活性顯著下降,已經(jīng)處于抑制階段。28 d后,恩諾沙星含量已低于安全濃度,SOD活性顯著高于C組,應(yīng)處于誘導(dǎo)階段。這與環(huán)丙沙星處理鯽后GSH活性變化類似[14]。聶湘平等[14]推測(cè)隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng)和恩諾沙星濃度下降,恩諾沙星不足以對(duì)酶蛋白產(chǎn)生了破壞時(shí)可能對(duì)SOD合成的酶活性產(chǎn)生誘導(dǎo),導(dǎo)致SOD合成增強(qiáng),含量增加。GE組恩諾沙星含量顯著高于RE組,其SOD含量也受誘導(dǎo)作用較強(qiáng)。過(guò)氧化氫在CAT的作用下生成水和氧氣,消除氧自由基對(duì)機(jī)體的氧化損傷[15],本試驗(yàn)恩諾沙星處理6 d后CAT無(wú)顯著性變化,28 d后,RE組和GE組CAT活性顯著高于對(duì)照組和E組,可能是異育銀鯽體內(nèi)CAT活性的響應(yīng)比較滯后于藥物的積累時(shí)間。隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng)和恩諾沙星濃度的下降,恩諾沙星對(duì)CAT的合成產(chǎn)生誘導(dǎo)作用。T-AOC就是一個(gè)體系中的大小分子和酶總和的水平,體現(xiàn)了該體系的抗氧化能力總和[16]。當(dāng)污染物存在,機(jī)體為了要清除因污染物脅迫產(chǎn)生的提高的氧自由基量而加快了抗氧化酶蛋白的合成,造成酶分泌的增加,這是機(jī)體正常的應(yīng)激反應(yīng)[17]。GE組T-AOC顯著高于RE組,應(yīng)該是魚(yú)體內(nèi)仍然存在較高的恩諾沙星,對(duì)鯽肝胰臟抗氧化能力的應(yīng)激作用。且值得注意的是,MDA是脂質(zhì)過(guò)氧化的最終產(chǎn)物,并且測(cè)量MDA水平可以反映動(dòng)物的脂質(zhì)過(guò)氧化程度。在外部環(huán)境破壞的情況下,氧自由基會(huì)攻擊多不飽和脂肪酸的生物膜,導(dǎo)致體內(nèi)脂質(zhì)過(guò)氧化。E組的MDA含量沒(méi)有顯著性變化,GE組的MDA含量顯著高于RE組,并與對(duì)照組差異不顯著,表明GE組機(jī)體仍然受到損害。
魚(yú)類的血清生理生化指標(biāo)與機(jī)體的代謝、營(yíng)養(yǎng)狀況及疾病有著密切的關(guān)系,當(dāng)魚(yú)體受到外界因子的影響而發(fā)生生理或病理變化時(shí),必定會(huì)在血液指標(biāo)中反映出來(lái)[18]。血清生化指標(biāo)是反映動(dòng)物環(huán)境應(yīng)激時(shí)體內(nèi)物質(zhì)代謝和組織器官機(jī)能狀態(tài)變化的一個(gè)重要特征[19]。當(dāng)機(jī)體某些因素使細(xì)胞膜遭受破壞,使其內(nèi)的酶釋放入血液的速度大大增高,血清中酶的活性才明顯升高[20]。AST催化谷氨酸與草酰乙酸之間的轉(zhuǎn)氨作用[21],若肝臟損傷導(dǎo)致線粒體受損,AST會(huì)大量釋出,使血清AST升高大于ALT[22],血清中AST活性越高,肝損傷則越嚴(yán)重。AKP雖然廣泛分布于動(dòng)物體各臟器器官中,但以酶原的形式存在于肝臟為最多,當(dāng)肝臟受到損傷或者障礙時(shí)經(jīng)淋巴和肝竇進(jìn)入血液,同時(shí)由于肝內(nèi)膽道膽汁排泄障礙,反流入血而引起血清堿性磷酸酶明顯升高[23-24]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示,在連續(xù)6 d給予鯽高濃度恩諾沙星后,鯽血液中AKP和AST活性顯著升高,表明恩諾沙星對(duì)肝細(xì)胞造成損傷。28 d后,RE組與GE組AKP和AST活性有回落趨勢(shì),這表明停喂恩諾沙星后,肝胰臟的功能開(kāi)始恢復(fù)。且RE組AST顯著低于GE組,表明RE組鯽機(jī)體恢復(fù)速度快于GE組。CREA是肌肉組織中儲(chǔ)能物質(zhì)肌酸代謝的終產(chǎn)物,血清中肌酐濃度可作為腎小球?yàn)V過(guò)功能受損的指標(biāo)之一[24]。汪文選等[20]研究表明較低濃度的恩諾沙星對(duì)鯽的機(jī)體功能無(wú)顯著影響。本研究鯽血液中CREA無(wú)顯著變化,表明本研究中的恩諾沙星濃度對(duì)鯽腎臟無(wú)明顯影響。
飼料中添加恩諾沙星投喂異育銀鯽6 d,恩諾沙星在鯽肌肉中大量蓄積。飼料中添加脫毒劑投喂異育銀鯽后,RE組鯽肌肉中恩諾沙星在21 d達(dá)到安全濃度,較GE組縮短一個(gè)星期,說(shuō)明飼料中添加脫毒劑促進(jìn)了恩諾沙星在鯽體內(nèi)的消除,顯著縮短投喂抗生素后的休藥期。