汪建國(guó)

（中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所 研究員 博導(dǎo)）

漁藥藥效學(xué)專題講座
——第二章 影響藥效的主要因素與合理用藥原則（2）

汪建國(guó)

（中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所 研究員 博導(dǎo)）

二、水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物生物學(xué)特性對(duì)藥效的影響

（一）水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物生理機(jī)理因素對(duì)藥效的影響

1.不同水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物類群對(duì)藥效的影響

水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物品種繁多，涉及的對(duì)象十分廣泛，從軟體類、甲殼類、魚(yú)類，到兩棲類、爬行類等，解剖、生理特點(diǎn)各異，不同種屬動(dòng)物對(duì)同一藥物的藥動(dòng)學(xué)和藥效學(xué)往往有很大的差異。

（1）魚(yú)類

多數(shù)藥物對(duì)各種魚(yú)類一般具類似作用，但由于生理機(jī)能、生化特點(diǎn)以及進(jìn)化程度不同，對(duì)同一藥物的敏感性有可能存在較大的差異，例如淡水白鯧對(duì)敵百蟲(chóng)非常敏感，而鯉、鯽等則表現(xiàn)出一定的耐受性。水產(chǎn)養(yǎng)殖品種的種屬對(duì)于藥物代謝動(dòng)力學(xué)有明顯的影響，多數(shù)研究表明，同一藥物在不同屬的水產(chǎn)動(dòng)物體內(nèi)的代謝差異比較顯著。如養(yǎng)殖的虹鱒、玫瑰大麻哈魚(yú)口服土霉素（100mg/kg）后，AUC分別為32.1μg·h/mL和58.7μg·h/mL，平均殘留時(shí)間分別為50.3h和24.6h，半衰期分別為23h 和16h。土霉素是水產(chǎn)養(yǎng)殖中常用的抗生素類藥物，其應(yīng)用主要以口服為主，研究發(fā)現(xiàn)其混飼給藥的生物利用率非常低，其中，大西洋鮭口服藥餌的生物利用度為2%，虹鱒口服給藥的生物利用度低于10%，有報(bào)道利用丸狀餌料在鯉魚(yú)體內(nèi)的生物利用度為0.38%，虹鱒體內(nèi)為1.25%。土霉素在各種魚(yú)的體內(nèi)吸收和分布較慢，大西洋鮭口服藥餌后40～50h內(nèi)，藥物濃度仍保持恒定；虹鱒口服給藥，血漿和肝臟在給藥后72h有相同的濃度值，肌肉中的達(dá)峰時(shí)間為96h。有研究者認(rèn)為不同種類水產(chǎn)動(dòng)物之間的藥動(dòng)學(xué)及參數(shù)差異可能是由于解剖學(xué)上的體積差異以及藥物與血漿蛋白、組織結(jié)合的差異所致。因而，不可輕易將某一藥物在一個(gè)動(dòng)物的藥動(dòng)學(xué)結(jié)果應(yīng)用于其他動(dòng)物。

（2）甲殼類

甲殼類對(duì)抗生素等藥物的吸收比較迅速，以10mg/kg蝦體重恩諾沙星單次肌內(nèi)注射射羅氏沼蝦后，血液中藥物濃度即刻達(dá)到峰值，并迅速向組織中分布。不同水溫下肌肉注射可使中華絨螯蟹血淋巴、肌肉組織中恩諾沙星瞬時(shí)達(dá)到峰值，因?yàn)橹腥A絨螯蟹和對(duì)蝦均屬甲殼綱，為開(kāi)放式循環(huán)系統(tǒng)，故藥物吸收、代謝機(jī)制相似。此后血藥濃度迅速下降，這說(shuō)明血淋巴內(nèi)的藥物迅速向體內(nèi)的其他組織分布或消除，lh后下降速度明顯減緩。出現(xiàn)這種現(xiàn)象，也許是因?yàn)樗幬飳?duì)中華絨螯蟹來(lái)說(shuō)，是一種外來(lái)的刺激物，進(jìn)入血淋巴循環(huán)后，由于機(jī)體的保護(hù)性機(jī)能，通過(guò)觸角腺、鰓等排泄器官將其排出體外或通過(guò)肝胰臟等器官將其降解，以減輕對(duì)機(jī)體的刺激，所以血藥濃度下降較快；隨著時(shí)間的推移，一方面機(jī)體對(duì)其產(chǎn)生了一定適應(yīng)性，另一方面藥物處于分布與消除過(guò)程，消除與降解速度減慢，因而血藥濃度的下降速度就減緩。而肝臟中恩諾沙星含量先上升后下降，可能與肝臟對(duì)藥物的生物轉(zhuǎn)化功能有關(guān)，這與大多數(shù)魚(yú)體內(nèi)藥物代謝趨勢(shì)一致。不同甲殼動(dòng)物對(duì)藥物的代謝不盡相同，斑節(jié)對(duì)蝦和南美白對(duì)蝦肌注諾氟沙星給藥后，AUC等藥動(dòng)學(xué)參數(shù)也存在一定差別；青蝦和斑節(jié)對(duì)蝦中的消除速度明顯比在鯉體內(nèi)消除得快，實(shí)驗(yàn)對(duì)象、給藥的方式、給藥的劑量等對(duì)藥物的吸收、分布的影響都比較大。

（3）爬行類

爬行類屬脊椎動(dòng)物，在分類上比其他水產(chǎn)動(dòng)物高等，呼吸、循環(huán)等系統(tǒng)也發(fā)育完善，在藥物利用以及敏感性上可能與其它類群存在巨大差異，如甲殼類對(duì)敵百蟲(chóng)異常敏感，而爬行類卻能忍受較大濃度的敵百蟲(chóng)。不同種屬動(dòng)物對(duì)同一藥物的藥效學(xué)有所差異，可以有完全不同的代謝途徑。從現(xiàn)象上看，種屬差異可分為如下兩類：一是某種動(dòng)物身上出現(xiàn)的生理作用或毒性在其他動(dòng)物身上不出現(xiàn)，即質(zhì)的種屬差異；二是不同動(dòng)物之間藥物作用的持續(xù)時(shí)間或強(qiáng)度不同，即量的種屬差異。在大多數(shù)情況下表現(xiàn)為量的差異，即作用的強(qiáng)弱和維持時(shí)間的長(zhǎng)短不同。中華鱉是爬行類藥效相關(guān)研究的主要對(duì)象，口服試驗(yàn)表明，氟苯尼考在中華鱉體內(nèi)的消除半衰期為3.63h，與大西洋鮭的12.2～14.7h和中國(guó)對(duì)蝦的9.07h相比，其在中華鱉體內(nèi)的消除速度較快，其差異或與水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物種屬差異有關(guān)，分類地位高其降解排泄的途徑多消除快。中華鱉口服諾氟沙星的吸收半衰期為2.30h，在給藥24h后，仍能測(cè)到體內(nèi)的血藥濃度，在體內(nèi)的滯留時(shí)間較長(zhǎng)，這可能與口服的表觀分布容積較大有關(guān)。

2.水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物生理機(jī)理對(duì)藥效的影響

（1）魚(yú)類

不同年齡的魚(yú)類對(duì)同一種藥物的反應(yīng)差別很大。幼齡魚(yú)類一般對(duì)藥物比較敏感。這除體重因素外，還由于幼齡魚(yú)體內(nèi)的活性酶較低，或肝、腎功能發(fā)育不健全，對(duì)藥物轉(zhuǎn)化能力比較弱，因而易引起毒性反應(yīng)。隨著年齡的增長(zhǎng)，腸道生理也在變化。對(duì)于口服藥物而言，除藥物本身理化性質(zhì)及胃腸疾病因素外，胃腸生理改變對(duì)藥物吸收的影響很大。老齡化腸運(yùn)動(dòng)減慢，排空速率的改變影響了藥物吸收的速率，對(duì)藥效的影響顯而易見(jiàn)。藥物吸收后在體內(nèi)的分布，除了受其極性、蛋白結(jié)合率及特異性影響外，年齡變化引起的機(jī)體組成和功能的改變也密切相關(guān)，這些改變可包括機(jī)體蛋白含量、局部血流量，以及體內(nèi)脂肪和液體容量等，從而影響藥物代謝。

哺乳類的大量研究結(jié)果表明，性別方面存在著不同的機(jī)制影響藥物的吸收、分布、代謝和排泄，從而引起藥代動(dòng)力學(xué)的差異，這是藥物作用個(gè)體差異的主要原因。魚(yú)類等水產(chǎn)動(dòng)物存在著相同的機(jī)制，但不同水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)于不同的藥物，性別造成的可能影響不盡相同，在研究大菱鲆單劑量口服嗯喹酸的藥動(dòng)學(xué)時(shí)發(fā)現(xiàn)，性別對(duì)藥動(dòng)學(xué)過(guò)程沒(méi)有顯著影響。

（2）甲殼類

甲殼動(dòng)物較為低等，且具開(kāi)放式循環(huán)系統(tǒng)，對(duì)藥物的吸收較快。中華絨螯蟹肌注環(huán)丙沙星后，血藥濃度很快達(dá)到峰值，肌注諾氟沙星在斑節(jié)對(duì)蝦體內(nèi)血藥濃度于給藥后l～2min內(nèi)達(dá)到峰值，藥物吸收后在體內(nèi)的分布，年齡變化引起的機(jī)體組成和功能的改變也密切相關(guān)，這些改變可包括機(jī)體蛋白含量、局部血流量，以及體內(nèi)脂肪和液體容量等，從而影響藥物代謝。

目前發(fā)現(xiàn)性別對(duì)某些甲殼動(dòng)物藥動(dòng)學(xué)有影響，如對(duì)美洲龍蝦進(jìn)行心包內(nèi)給藥，血淋巴中萘酚的相關(guān)研究，雄蝦的相半衰期明顯長(zhǎng)于雌蝦。鹽酸環(huán)丙沙星在中華絨螯蟹血淋巴中的代謝與性別有較大的關(guān)系，其運(yùn)轉(zhuǎn)速度雌蟹要比雄蟹稍快。主要表現(xiàn)如下：消除相半衰期雌、雄蟹差別明顯，雄蟹差不多是雌蟹的二倍；二者的藥時(shí)曲線下面積（AUC）差別顯著，雄蟹是雌蟹的3.1倍。藥時(shí)曲線下面積是反應(yīng)藥物進(jìn)入循環(huán)藥量的多少，試驗(yàn)的結(jié)果說(shuō)明，肌肉注射給藥后，鹽酸環(huán)丙沙星進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)的量雄蟹要比雌蟹多。

（二）水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物疾病對(duì)藥效的影響

1.不同疾病種類對(duì)藥效的影響

研究水產(chǎn)動(dòng)物藥動(dòng)學(xué)時(shí)，絕大多數(shù)實(shí)驗(yàn)是選用健康的動(dòng)物進(jìn)行。然而在養(yǎng)殖中藥物使用對(duì)象多為發(fā)病的個(gè)體，理論上研究感染疾病個(gè)體的藥動(dòng)學(xué)最為真實(shí)，但實(shí)際操作難度很大。

感染性疾病已越來(lái)越成為影響藥物代謝酶活性的重要因素，動(dòng)物感染后血細(xì)胞的沉降速度顯著加快，血液粘滯度和懸浮穩(wěn)定性等性質(zhì)發(fā)生了變化。紅細(xì)胞和血漿蛋白含量顯著降低，血管壁完整性受到破壞，通透性增加，血中細(xì)胞和蛋白質(zhì)進(jìn)入到組織間隙。細(xì)胞和蛋白質(zhì)減少降低了血液的膠體滲透壓，使得血漿中的水也進(jìn)入組織間隙。感染狀態(tài)下血液的變化勢(shì)必改變藥物在動(dòng)物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)、分布以及與血漿蛋白結(jié)合等動(dòng)力學(xué)特征，進(jìn)而影響藥物的療效和有效濃度維持時(shí)間。因此，以健康動(dòng)物的藥物動(dòng)力學(xué)參數(shù)作為臨床用藥的理論依據(jù)有時(shí)是不適宜的。

病毒、寄生蟲(chóng)、細(xì)菌的感染會(huì)對(duì)機(jī)體肝臟藥物代謝酶產(chǎn)生誘導(dǎo)或抑制作用。大量研究已表明許多細(xì)菌在造成機(jī)體感染期間可影響肝臟藥物代謝酶的活性，特別是CYP酶系。細(xì)菌溶血毒素的釋放可抑制肝臟藥物代謝酶的活性，并使藥物的消除受到影響。細(xì)菌裂解產(chǎn)生的內(nèi)毒素一方面可以刺激骨髓釋放大量白細(xì)胞，致使血循環(huán)中的白細(xì)胞數(shù)顯著增多，某些藥物有在吞噬細(xì)胞中聚集的特性，且濃度可高達(dá)血漿藥物濃度的2～8倍，并可迅速由白細(xì)胞中釋放到周圍炎性組織中，因而導(dǎo)致血中藥物濃度的顯著下降。此外，內(nèi)毒素還可引起體內(nèi)釋放組織胺、緩激肽等物質(zhì)，導(dǎo)致微循環(huán)擴(kuò)張，可能由此增加了外用的血流灌注，使更多的藥物向外周組織中分布，可能也是藥物消除加快的原因之一。另外，細(xì)菌可引起機(jī)體釋放諸如TNF-α、IL-1、IL-2、IL-6，IL-8、NO等細(xì)胞因子，這些因子已被證明可以顯著抑制肝臟藥物代謝酶活性，或者可以使肝臟藥物代謝酶mRNA 的表達(dá)受到抑制，病原菌感染即使沒(méi)有造成肝臟的嚴(yán)重?fù)p害，也可以間接地引起肝臟藥物代謝酶活性變化。環(huán)丙沙星等對(duì)肝臟藥物代謝酶有明顯的抑制作用，這些藥物有時(shí)是臨床細(xì)菌感染的主要治療藥物，在藥物和病原感染雙重作用下，肝臟藥物代謝酶活性會(huì)顯著下降。在健康和弧菌感染的香魚(yú)的土霉素藥動(dòng)學(xué)和生物利用度比較研究發(fā)現(xiàn)，服給藥試驗(yàn)推算所得的生物利用度，健康魚(yú)為9.3%，而感染魚(yú)為3.8%；健康魚(yú)血液、肌肉、肝和腎的消除半衰期分別為53.1h、106h、125h和117h，而感染魚(yú)分別為63.2h、92.9h、107h和123h。兩組魚(yú)的消除是相近的，而生物利用度有明顯差別，這有可能水產(chǎn)動(dòng)物在健康狀況較差時(shí)，影響了藥物的分布、與血漿蛋白的結(jié)合率及藥物代謝酶的活性。

衣原體感染可抑制動(dòng)物肝臟CYP1A 和CYP2B的活性。放線桿菌感染可引起動(dòng)物肝臟中不同亞型的CPY的活性均有下調(diào)的現(xiàn)象，對(duì)藥物的消除產(chǎn)生很大影響；多種細(xì)菌毒素均可抑制動(dòng)物的CYP活性。

2.不同水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物的發(fā)病程度對(duì)藥效的影響

在正常情況下機(jī)體肝臟中的血清酶活性低且相對(duì)恒定，但當(dāng)肝臟發(fā)生損傷時(shí)，血清內(nèi)ALT和AST酶的將升高。感染鰻弧菌的牙鲆血清中 ALT、AST、LDH和 ALP含量上升，病理變化表現(xiàn)為肝索排列紊亂、胞漿結(jié)構(gòu)松散、細(xì)胞核固縮，嚴(yán)重者細(xì)胞核壞死，表明在病原菌的侵襲下魚(yú)體肝臟受損，從而引起血清中酶的含量迅速上升和組織發(fā)生相應(yīng)病理病變，明顯影響某些藥物在肝臟中的代謝，藥代動(dòng)力學(xué)特征表現(xiàn)為藥物清除率降低，半衰期延長(zhǎng)。疾病影響改變肝、腎正常的功能狀態(tài)，會(huì)導(dǎo)致藥物吸收、分布和代謝等發(fā)生相應(yīng)變化。隨著感染加劇，病魚(yú)的肝臟對(duì)藥物的轉(zhuǎn)化速率降低和腎臟的有效血流量減少、腎小球過(guò)濾率降低，導(dǎo)致藥物在牙鲆肝、腎臟內(nèi)的達(dá)峰時(shí)間推遲，吸收、分布和消除均減慢，藥時(shí)曲線下總面積、最高血藥濃度比健康組明顯降低，藥物在健康和感染牙鲆體內(nèi)生物利用度分別為71.21%和58.17%，藥物在感染魚(yú)體內(nèi)轉(zhuǎn)化和利用效率降低。因而，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)充分考慮疾病因素對(duì)藥物量效關(guān)系的影響，才能更真實(shí)而準(zhǔn)確地反映藥物在機(jī)體各組織的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。

3.水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物遺傳因素對(duì)藥效的影響

同種動(dòng)物在基本條件相同的情況下，有少數(shù)個(gè)體對(duì)藥物特別敏感，另有少數(shù)個(gè)體則特別不敏感，稱耐受性，這種個(gè)體之間的差異可達(dá)10倍劑量。 不同個(gè)體對(duì)同一種藥物可能會(huì)產(chǎn)生不同的反應(yīng)，產(chǎn)生這種差異的原因很多，如疾病的病理和嚴(yán)重程度、藥物相互作用、年齡、營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)、器官功能，但其重要作用的還是藥物代謝和藥物靶點(diǎn)（如受體等）的遺傳多態(tài)性。藥物在動(dòng)物體內(nèi)的分布、轉(zhuǎn)運(yùn)、代謝、排泄與藥物代謝酶、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、受體或藥物靶蛋白密切相關(guān)，由于編碼的特定基因同一位點(diǎn)或具多個(gè)等位基因，導(dǎo)致藥物和機(jī)體的相互反應(yīng)出現(xiàn)多種表型，通常與所編碼的蛋白活性升高或降低有關(guān)，是引起藥物效應(yīng)和個(gè)體毒性差異的重要原因。

遺傳因素對(duì)于藥物效應(yīng)和毒性的影響通常是多基因的綜合影響，由編碼參與多種藥物代謝途徑、藥物處置和藥物效應(yīng)蛋白的若干基因決定，這些多態(tài)性基因?qū)⒅饾u被闡明。隨著多物種的基因組計(jì)劃的實(shí)施，加上功能基因組以及高通量篩選方法的運(yùn)用，為影響水產(chǎn)動(dòng)物藥物代謝的多基因現(xiàn)象提供有力研究手段，對(duì)于其遺傳基礎(chǔ)的研究大有裨益。

（未完待續(xù)）

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