渔用抗菌药物代谢动力学及残留研究进展

渔用抗菌药物代谢动力学及残留研究进展

渔用抗菌药物代谢动力学及残留研究进展

山东省水产养殖病害防治中心2005年12月7日

冯敬宾1，2，贾晓平1

(1．农业部渔业生态环境重点开放实验室中国水产科学研究院南海水产研究所，广东广州510300

2．上海水产大学海洋学院，上海200090)

关键词：药代动力学；残留；水产动物；研究；进展

药物代谢动力学利用数学方法描述药物的体内过程，以定量了解和预测药物的体内过程，如吸收、分布程度和消除速率。它的主要研究内容有：对分析模型的研究、对模型解法的研究、对具体药物参数的研究、对临床药物代谢动力学的研究、对计算机程序的研究、对药物效应与药物浓度之间经时效应的研究，以及对药物生物利用度的研究。

在渔用药物代谢动力学发展方面，20世纪50年代初就有磺胺类药物在鱼体内代谢的研究报告，随后有关研究和报道逐渐展开，大量的研究工作集中在20世纪90年代至今。笔者对渔用抗菌药物代谢动力学及残留研究状况作了概述。

1 研究目的和意义

随着水产养殖业发展，养殖水域污染不断加剧，导致水产动物的病害问题日益突出。生产中，很多抗菌药物被用来治疗各种水产动物疾病。然而，渔药使用多是凭经验或借鉴人畜的用药方法，具有很大的盲目性，影响了药物的疾病防治效果；另外药物残留降低了水产品的品质，严重威胁着食用者的健康。因此，进行渔用抗菌药物的药动学以及残留研究，具有重大的理论和现实意义：

(1)指导临床用药，保护养殖环境。研究药动学的特征参数，以确定用药种类、剂量、用药周期和给药方式以及预测治疗效果，从而避免盲目用药，提高疗效，不仅可以节约治疗成本，而且可以减少药物残留，避免水体、底泥和鱼体内的细菌产生耐药性，营造健康的养殖环境。

药动学基本概念适用于绝大部分药物。了解一种药物的动力学资料有助于了解同一类或相关药物的动力学。目前，在缺乏大部分药物的药动学研究资料的情况下，对同一类或相关药物选择某一药物进行药动学研究，对指导临床用药具有重要的参考价值。

(2)促进新药开发。新药物开发首先应进行药物评价，以确定药物剂量一血药浓度关系，然后确定血药浓度同药效间的关系。进而建立药动一药效模型，以指导和改进药物加工工艺，开发使用安全并且疗效高的药物。

(3)建立和健全药物残留检测手段，为水产品卫生监督管理提供理论依据和技术保证。在研究中参考和对比众多药物的残留检测方法，

结合实际情况，不断摸索和完善，最终制定出药物检测

的标准程序。从而测定药物在水产品中的含量，确定合理的停药期，避免药物残留，确保食品卫生安全。

2 国内外研究现状

2．1 研究对象

国外主要是经济价值高的海水鱼类。研究较多的是虹鳟、大西洋鲑和大麻哈鱼(如大鳞大马哈鱼和银大马哈鱼)，其次是斑点叉尾鲴、庸鲽、舌齿鲈和金头鲷等。在淡水鱼类方面，主要有日本鳗鲡、鲤鱼和非洲胡鲶等。对于甲壳类，主要有美洲螫龙虾、凡纳滨对虾和细角对虾(或蓝对虾)等。

国内，目前水产药物动力学和残留的研究尚处于起步阶段，研究的水产动物较少，起初多是淡水鱼，如鲤鱼、草鱼、鲫鱼，另外还有爬行动物中华鳖和甲壳类的中华绒螯蟹、中国对虾和斑节对虾等。近几年来研究扩展到海水鱼类，如鲈鱼和黑鲷。

2．2 抗菌药物种类

国外学者研究的抗菌药物种类主要有抗生素类、磺胺类、喹诺酮类。抗生素类药物主要是土霉素(OTC)、氟甲砜霉素和红霉素。磺胺类药物有磺胺二甲基嘧啶、磺胺甲基异恶唑、磺胺脒、磺胺间甲氧基嘧啶(SMM)、磺胺二甲氧基嘧啶(SDM)及抗菌增效剂甲氧苄氨嘧啶(甲

氧嘧啶，磺胺增效剂，TMP)。喹诺酮类药物主要是恶喹酸、氟甲喹、盐酸沙拉沙星，还有恩诺沙星和莫西沙星。还有呋喃类药物，如呋喃唑酮和呋喃妥因。

在国内，与研究对象相对应，只有少数几种药物氯霉素、诺氟沙星和环丙沙星研究得较多。另外还有土霉素、恶喹酸、复方新诺明、呋喃唑酮和喹乙醇等。

2．3 主要研究方法

2．3．1 给药途径

目前在对水产动物进行药动学研究时，给药方式趋于多样化。实验动物不同，给药途径也不尽相同，有时对于同一种动物采用几种给药方式，以进行比较研究；并且给药方式多为一次性给药，也有连续多次给药的。具体地说，主要有以下几种给药途径：

2．3．1．1 注射法

注射法给药剂量准确，吸收快，生物利用度高，药物浪费少，是用得最多的一种方法。主要有导管注射(分动脉注射及静脉注射)和肌肉注射，另外还有腹腔注射、心包膜注射和围心腔注射(血窦注射或静脉窦注射)等。如Abedini等通过动脉注射法研究了土霉素在虹鳟和大鳞大马哈鱼体内的比较药代动力学。Samuelsen等

以静脉注射、腹腔注射和口服给药方式研究了氟甲喹在大西洋鳙鲽体内的药动学。而在研究甲壳类动物的药动学时，国外学者多采用心包膜或血窦注射给药。

2．3．1．2 口服法

口服法给药直接、快速、方便，加之与生产实际给药比较接近，也是被大量采用的一种给药方式。Selvin和Lipton

给斑节对虾幼虾投喂氯霉

素药饵，研究了氯霉素的残留情况。Malvisi 等

采用药物混饲方式研究了氟甲喹在金头鲷体内组织中的分布和消除情况。陈文银和印春华对中华鳖进行药动学研究时，采用了口服给药。

2．3．1．3 药浴法该法简单，容易操作，适用于水产动物体外杀菌消毒。Intorre等。

采用口服灌胃和药浴法，研究了恩诺沙星(EF)在舌齿鲈体内的药代动力学。结果发现，以5 mg／kg口服，50

mg／L的浓度药浴4 h或5 mg／L的浓度药浴24

h后，血浆和组织中EF的峰浓度大于多数常见细菌的最低抑菌浓度(MIC)值，杀菌效果良好。

2．4 分析测定方法

2．4．1 微生物测定法

该法一般用于抗生素的浓度测定，其优点是无需特殊设备，样品用量少，灵敏度高，缺点是相对误差较大。原则上可分为稀释法、比

浊法和扩散法三类，但前两种方法准确性差，目前多采用琼脂扩散法。它是以药物敏感菌株作为指示生物，用琼脂平板培养后，给以组织提取液，观察抑菌环大小，再与标准曲线比较推算出药物浓度。很多学者在研究中采用了该方法，检测限可达μg/g。

2．4．2 气相色谱法(GC)

适用于测定挥发性较大并且热稳定性较好的物质。样品测定前需要先经衍生化处理，不仅操作复杂，而且常会带进干扰物质。Nagata 和Oka报道了用气相色谱一质谱法(GC—MS)检测5条鰤肌肉中的氯霉素、甲砜霉素和氟甲砜霉素的残留。药物回收率大于65％，最低检测限为5μg/kg。

2．4．3 高效液相色谱法(HPLC)

该法分辨能力强、分析时间，流动相选择余地大，检测器专一性高，是目前应用最多的分析方法。Tyrpenou等、Meinertz等和Samuelsen等分别在研究盐酸沙拉沙星、OTC和Romet

在金头鲷、银大麻哈鱼和大西洋鲑分布消除规律或药代动力学时，均采用HPLC法，并且均使用ODS—C 反相色谱柱。

2．4．4 其他方法

除上述测定方法外，还有酶联免疫法、薄层色谱法、分光光度法、比色法和同位素法等。Hansen等采用放射同位素法研究了氟甲喹在鳗鱼、大菱鲆和鳙鲽体内的吸收、分布和消除规律。胡鲲等则报道了中华鳖肌肉中己烯雌酚的酶联免疫检测法。

2．5 影响药物代谢及残留的因素

Martinsen等指出恶喹酸的生物利用度取决于剂量、鱼的种类、盐度和水温；而土霉素的生物利用度取决于摄食、鱼的种类和水质参数。概括起来有以下几种因素：

2．5．1 水产动物因素

2．5．1．1 种间因素

大量研究结果表明，种间差异大，药代动力学参数差异也大；种间差异小，药代动力学参数差异也小。如Park等

的研究表明，盐酸沙拉沙星

在虾体内的消除半衰期，比其他喹诺酮类药物在有鳍鱼体内的消除半衰期短。Uno等研究了SMM在虹鳟和5条鰤体内的药代动力学，发现药动学参数表观分布容积、消除半衰期和总体消除率差异显著。Samuelsen等

对鳕鱼进行了药动学研究，并与前人的研究结论比较得出，恶喹酸的消除半衰期和生物利用度种间差异很大。Van

derHeijden等

提出种问平均体重的不同也可能造成药代动力学的不同。另外，一些鱼类由于具有肝脏的首过消除效应，导致药物的生物利用度降低。

2．5．1．2 种内差异种内因素包括年龄、性别和机体状况等方面。

不同年龄与性别的水产动物体内药物的代谢不尽相同。Haukenes 等

研究发现，红霉素浓度在不同性别的大鳞大马哈鱼脾脏内有很大差别。杨先乐等在研究盐酸环丙沙星在中华绒螯蟹体内的药动学时，发现雄蟹的消除相半衰期几乎是雌蟹的两倍。Michel比较了斑点叉尾鲴成鱼和幼鱼的药动学，结果发现，成鱼单次给药与多次给药的药动学基本参数一致，幼鱼则表现为总消除时间的减少。

水产动物患病或营养不良使机体活动减少、代谢下降，从而影响药物在体内的吸收和代谢。Uno等研究发现，土霉素在健康香鱼和感染弧菌病的香鱼体内生物利用度差异显著。此外，胃内容物、胃排空、胃肠蠕动、药物在胃肠道内的相互作用等均会影响药物的吸收。Haug 和Hals研究指出，鱼肠道内的pH也影响OTC的吸收和生物利用度。

2．5．2 药理因素药理因素(如药物种类、给药方式和剂型等)对药动学的影响也比较大。

王群等和唐雪莲等的研究结果表明，鲈鱼对氯霉素的吸收和消除均快于复方新诺明。

大量研究表明，氟甲砜霉素口服，药动学参数符合一室开放模型；静脉单剂量给药，符合二室开放模型。张雅斌等对诺氟沙星研究得出，肌注、口服、混饲给药的消除半衰期分别为3．4、77．12和2．02 h。Plakas等

在研究丫腚黄、硫酸原黄素在斑点叉尾鲴体内的药动学时，采用导管注射给药和流水暴露法。采用第2种方法时发现，斑点叉尾鲴对

两种药物的吸收都非常差。Intorre等

研究发现，药浴时，血浆和组织中药物浓度水平与药浴溶液浓度(5，1O和50 mL)和药浴时问(4，8和24

h)显著正相关。

Haug和Hals研究了OTC在北极红点鲑体内的药代动力学。发现与口服给药相比，导管给药药物消除较慢。并且口服两种不同剂型药物后，平均最高血药浓度和达峰时间均差别显著。Abedini等研究得出，OTC溶于甲醇中制成胶囊口服，可以显著提高生物利用度。

另外需要指出的是，不同注射部位对

药物的吸收与分布亦有影响，这可能与局部器官的血流量有关。

2．5．3 环境因素

2．5．3．1 水温

一般认为药物在组织中的消除速率主要有环境温度决定。在一定温度范围内，鱼体的代谢速率与水温成正比。温度升高1℃，鱼的代谢活力增加10％

。Namdari等的研究表明，大鳞大麻哈鱼在15℃和9℃的最终持续消除率β值大约相差60％

。Tyrpenou等研究发现，25

℃与18℃水温相比，沙拉沙星在金头鲷肝脏和肌肉(带皮)中的最高浓度明显较高，并且消除较快。

2．5．3．2 盐度不同学者在盐度对药动学的影响方面看法不一。

Hugtredt等通过实验证明虹鳟在海水中代谢消除率较高，对药物的吸收与分布更快，在淡水中的表观分布容积比海水中略大。Noriko 等

研究发现海水中虹鳟对于恶喹酸的消除明显较淡水中快。

而Abedini等研究得出盐度相差24并未对土霉素的吸收与消除造成较大影响，并且提出可以用淡水中的虹鳟作为一个模型，来研究海水中的虹鳟对土霉素的药物代谢情况，反之亦可。

2．5．3．3 溶解氧(DO)及其他

对于DO对药动学的影响，有学者认为，DO高，鱼类行为活跃，代谢旺盛；药物的吸收与分布速率加快，生物利用率也较高，综合药效较好。

对于四环素类药物，由于易与二价或三价阳离子结合，水的硬度也影响到药物的吸收与代谢。当给鱼口服喂药后，药物不可避免地与水体中或鱼体内的Ca2+、Mg2+以及Al3+螫合，结合后的药物不易穿过细胞脂膜，吸收是不可能的，因此导致药物吸收的缓慢和不完全，消除速度也很慢。

2．5．4 饵料因素

Hustvedt和Martinsen等曾指出，口服药物的载体、投饵给药以

及药物和饵料的结合方式，可能会改变峰浓度和达峰时间。例如饵料中的Ca2+、Mg2+、Fe2+和Al3+

等离子影响四环素类药物的吸收，并降低其生物利用度。

3 展望

随着分子生物学的发展，水产动物的药动学研究将由表观水平向细胞水平和分子水平过渡，研究将进一步转向抗菌药物的作用机制及构效关系，转向药物在水产动物体内的生物转运转化规律等。在药物残留检测方面，各种分析技术联用，如LC—MS、GC—MS以及CZE —MS(毛细管区带电泳一质谱法)等，兼分离、定性和定量于一体，可扬长避短，是今后残留检测方法发展的趋势。

在国内，对水产工作者来说，水产动物药动学是一门新的学科，并且从目前国发表的一些论文来看，参差不齐，整体水平较低。因此，应进一步提高我国药代动力学的整体研究水平。对于研究的水产动物对象，应有的放矢，首先从养殖规模较大

的品种出发，逐渐扩展研究种类，并且研究最好能够涉及到水生动物的各个生长阶段。对渔用药物研究时，应该与生产实际结合起来，对多种药物进行深入研究，制订合理的用药方案，确定休药期，从而指导生产合理用药，并促进“三效”(高效、速效、长效)、“三小”(毒性小、副作用小、用量小)专用渔药的开发。

另外，还应研究代谢产物在水产动物体内的消除规律，以全面了解水生动物体内药物的作用方式，因为一些药物是以代谢产物在体内发挥作用的，并且这些药物的代谢产物在体内的消除与原药也不一致。在药动学影响因子的研究方面，应重点探讨环境因子的影响。

目前，世界各国对药物残留问题十分关注，尤其是对其检出限的要求越来越严格。以氯霉素的检出限为例，欧盟由原来的lOμg/kg 改为1μg/kg，继而又降至0.1μg/kg，比原标准要求提高了100倍，美国FDA规定的检出限也由原来的5μg/kg改为1μg/kg，又降为0.3μg/kg，并且目前检出限可达0.1μg/kg。鉴于此，在药物残留研究方面，首先应加强残留检测技术工作，特别是在方法检出限方面，应进一步提高灵敏度。其次，还应对药物进行毒理学研究，以制订出药物的最高残留限标准(或者安全浓度)以及休药期，确保食用者的安全。另外，研究药物残留在养殖水域环境中的转移、转化和消除规律，开展生态毒理学研究，进行环境风险评估，为渔业生态环境保护提供理论依据，也应作为今后药物残留研究工作的重点。

（参考文献略）