渔药药效学专题讲座——第二章 影响药效的主要因素与合理用药原则（2）

汪建国

（中国科学院水生生物研究所 研究员 博导）

渔药药效学专题讲座
——第二章 影响药效的主要因素与合理用药原则（2）

汪建国

（中国科学院水生生物研究所 研究员 博导）

二、水产养殖动物生物学特性对药效的影响

（一）水产养殖动物生理机理因素对药效的影响

1.不同水产养殖动物类群对药效的影响

水产养殖动物品种繁多，涉及的对象十分广泛，从软体类、甲壳类、鱼类，到两栖类、爬行类等，解剖、生理特点各异，不同种属动物对同一药物的药动学和药效学往往有很大的差异。

（1）鱼类

多数药物对各种鱼类一般具类似作用，但由于生理机能、生化特点以及进化程度不同，对同一药物的敏感性有可能存在较大的差异，例如淡水白鲳对敌百虫非常敏感，而鲤、鲫等则表现出一定的耐受性。水产养殖品种的种属对于药物代谢动力学有明显的影响，多数研究表明，同一药物在不同属的水产动物体内的代谢差异比较显著。如养殖的虹鳟、玫瑰大麻哈鱼口服土霉素（100mg/kg）后，AUC分别为32.1μg·h/mL和58.7μg·h/mL，平均残留时间分别为50.3h和24.6h，半衰期分别为23h 和16h。土霉素是水产养殖中常用的抗生素类药物，其应用主要以口服为主，研究发现其混饲给药的生物利用率非常低，其中，大西洋鲑口服药饵的生物利用度为2%，虹鳟口服给药的生物利用度低于10%，有报道利用丸状饵料在鲤鱼体内的生物利用度为0.38%，虹鳟体内为1.25%。土霉素在各种鱼的体内吸收和分布较慢，大西洋鲑口服药饵后40～50h内，药物浓度仍保持恒定；虹鳟口服给药，血浆和肝脏在给药后72h有相同的浓度值，肌肉中的达峰时间为96h。有研究者认为不同种类水产动物之间的药动学及参数差异可能是由于解剖学上的体积差异以及药物与血浆蛋白、组织结合的差异所致。因而，不可轻易将某一药物在一个动物的药动学结果应用于其他动物。

（2）甲壳类

甲壳类对抗生素等药物的吸收比较迅速，以10mg/kg虾体重恩诺沙星单次肌内注射射罗氏沼虾后，血液中药物浓度即刻达到峰值，并迅速向组织中分布。不同水温下肌肉注射可使中华绒螯蟹血淋巴、肌肉组织中恩诺沙星瞬时达到峰值，因为中华绒螯蟹和对虾均属甲壳纲，为开放式循环系统，故药物吸收、代谢机制相似。此后血药浓度迅速下降，这说明血淋巴内的药物迅速向体内的其他组织分布或消除，lh后下降速度明显减缓。出现这种现象，也许是因为药物对中华绒螯蟹来说，是一种外来的刺激物，进入血淋巴循环后，由于机体的保护性机能，通过触角腺、鳃等排泄器官将其排出体外或通过肝胰脏等器官将其降解，以减轻对机体的刺激，所以血药浓度下降较快；随着时间的推移，一方面机体对其产生了一定适应性，另一方面药物处于分布与消除过程，消除与降解速度减慢，因而血药浓度的下降速度就减缓。而肝脏中恩诺沙星含量先上升后下降，可能与肝脏对药物的生物转化功能有关，这与大多数鱼体内药物代谢趋势一致。不同甲壳动物对药物的代谢不尽相同，斑节对虾和南美白对虾肌注诺氟沙星给药后，AUC等药动学参数也存在一定差别；青虾和斑节对虾中的消除速度明显比在鲤体内消除得快，实验对象、给药的方式、给药的剂量等对药物的吸收、分布的影响都比较大。

（3）爬行类

爬行类属脊椎动物，在分类上比其他水产动物高等，呼吸、循环等系统也发育完善，在药物利用以及敏感性上可能与其它类群存在巨大差异，如甲壳类对敌百虫异常敏感，而爬行类却能忍受较大浓度的敌百虫。不同种属动物对同一药物的药效学有所差异，可以有完全不同的代谢途径。从现象上看，种属差异可分为如下两类：一是某种动物身上出现的生理作用或毒性在其他动物身上不出现，即质的种属差异；二是不同动物之间药物作用的持续时间或强度不同，即量的种属差异。在大多数情况下表现为量的差异，即作用的强弱和维持时间的长短不同。中华鳖是爬行类药效相关研究的主要对象，口服试验表明，氟苯尼考在中华鳖体内的消除半衰期为3.63h，与大西洋鲑的12.2～14.7h和中国对虾的9.07h相比，其在中华鳖体内的消除速度较快，其差异或与水产养殖动物种属差异有关，分类地位高其降解排泄的途径多消除快。中华鳖口服诺氟沙星的吸收半衰期为2.30h，在给药24h后，仍能测到体内的血药浓度，在体内的滞留时间较长，这可能与口服的表观分布容积较大有关。

2.水产养殖动物生理机理对药效的影响

（1）鱼类

不同年龄的鱼类对同一种药物的反应差别很大。幼龄鱼类一般对药物比较敏感。这除体重因素外，还由于幼龄鱼体内的活性酶较低，或肝、肾功能发育不健全，对药物转化能力比较弱，因而易引起毒性反应。随着年龄的增长，肠道生理也在变化。对于口服药物而言，除药物本身理化性质及胃肠疾病因素外，胃肠生理改变对药物吸收的影响很大。老龄化肠运动减慢，排空速率的改变影响了药物吸收的速率，对药效的影响显而易见。药物吸收后在体内的分布，除了受其极性、蛋白结合率及特异性影响外，年龄变化引起的机体组成和功能的改变也密切相关，这些改变可包括机体蛋白含量、局部血流量，以及体内脂肪和液体容量等，从而影响药物代谢。

哺乳类的大量研究结果表明，性别方面存在着不同的机制影响药物的吸收、分布、代谢和排泄，从而引起药代动力学的差异，这是药物作用个体差异的主要原因。鱼类等水产动物存在着相同的机制，但不同水产动物对于不同的药物，性别造成的可能影响不尽相同，在研究大菱鲆单剂量口服嗯喹酸的药动学时发现，性别对药动学过程没有显著影响。

（2）甲壳类

甲壳动物较为低等，且具开放式循环系统，对药物的吸收较快。中华绒螯蟹肌注环丙沙星后，血药浓度很快达到峰值，肌注诺氟沙星在斑节对虾体内血药浓度于给药后l～2min内达到峰值，药物吸收后在体内的分布，年龄变化引起的机体组成和功能的改变也密切相关，这些改变可包括机体蛋白含量、局部血流量，以及体内脂肪和液体容量等，从而影响药物代谢。

目前发现性别对某些甲壳动物药动学有影响，如对美洲龙虾进行心包内给药，血淋巴中萘酚的相关研究，雄虾的相半衰期明显长于雌虾。盐酸环丙沙星在中华绒螯蟹血淋巴中的代谢与性别有较大的关系，其运转速度雌蟹要比雄蟹稍快。主要表现如下：消除相半衰期雌、雄蟹差别明显，雄蟹差不多是雌蟹的二倍；二者的药时曲线下面积（AUC）差别显著，雄蟹是雌蟹的3.1倍。药时曲线下面积是反应药物进入循环药量的多少，试验的结果说明，肌肉注射给药后，盐酸环丙沙星进入循环系统的量雄蟹要比雌蟹多。

（二）水产养殖动物疾病对药效的影响

1.不同疾病种类对药效的影响

研究水产动物药动学时，绝大多数实验是选用健康的动物进行。然而在养殖中药物使用对象多为发病的个体，理论上研究感染疾病个体的药动学最为真实，但实际操作难度很大。

感染性疾病已越来越成为影响药物代谢酶活性的重要因素，动物感染后血细胞的沉降速度显著加快，血液粘滞度和悬浮稳定性等性质发生了变化。红细胞和血浆蛋白含量显著降低，血管壁完整性受到破坏，通透性增加，血中细胞和蛋白质进入到组织间隙。细胞和蛋白质减少降低了血液的胶体渗透压，使得血浆中的水也进入组织间隙。感染状态下血液的变化势必改变药物在动物体内的转运、分布以及与血浆蛋白结合等动力学特征，进而影响药物的疗效和有效浓度维持时间。因此，以健康动物的药物动力学参数作为临床用药的理论依据有时是不适宜的。

病毒、寄生虫、细菌的感染会对机体肝脏药物代谢酶产生诱导或抑制作用。大量研究已表明许多细菌在造成机体感染期间可影响肝脏药物代谢酶的活性，特别是CYP酶系。细菌溶血毒素的释放可抑制肝脏药物代谢酶的活性，并使药物的消除受到影响。细菌裂解产生的内毒素一方面可以刺激骨髓释放大量白细胞，致使血循环中的白细胞数显著增多，某些药物有在吞噬细胞中聚集的特性，且浓度可高达血浆药物浓度的2～8倍，并可迅速由白细胞中释放到周围炎性组织中，因而导致血中药物浓度的显著下降。此外，内毒素还可引起体内释放组织胺、缓激肽等物质，导致微循环扩张，可能由此增加了外用的血流灌注，使更多的药物向外周组织中分布，可能也是药物消除加快的原因之一。另外，细菌可引起机体释放诸如TNF-α、IL-1、IL-2、IL-6，IL-8、NO等细胞因子，这些因子已被证明可以显著抑制肝脏药物代谢酶活性，或者可以使肝脏药物代谢酶mRNA 的表达受到抑制，病原菌感染即使没有造成肝脏的严重损害，也可以间接地引起肝脏药物代谢酶活性变化。环丙沙星等对肝脏药物代谢酶有明显的抑制作用，这些药物有时是临床细菌感染的主要治疗药物，在药物和病原感染双重作用下，肝脏药物代谢酶活性会显著下降。在健康和弧菌感染的香鱼的土霉素药动学和生物利用度比较研究发现，服给药试验推算所得的生物利用度，健康鱼为9.3%，而感染鱼为3.8%；健康鱼血液、肌肉、肝和肾的消除半衰期分别为53.1h、106h、125h和117h，而感染鱼分别为63.2h、92.9h、107h和123h。两组鱼的消除是相近的，而生物利用度有明显差别，这有可能水产动物在健康状况较差时，影响了药物的分布、与血浆蛋白的结合率及药物代谢酶的活性。

衣原体感染可抑制动物肝脏CYP1A 和CYP2B的活性。放线杆菌感染可引起动物肝脏中不同亚型的CPY的活性均有下调的现象，对药物的消除产生很大影响；多种细菌毒素均可抑制动物的CYP活性。

2.不同水产养殖动物的发病程度对药效的影响

在正常情况下机体肝脏中的血清酶活性低且相对恒定，但当肝脏发生损伤时，血清内ALT和AST酶的将升高。感染鳗弧菌的牙鲆血清中 ALT、AST、LDH和 ALP含量上升，病理变化表现为肝索排列紊乱、胞浆结构松散、细胞核固缩，严重者细胞核坏死，表明在病原菌的侵袭下鱼体肝脏受损，从而引起血清中酶的含量迅速上升和组织发生相应病理病变，明显影响某些药物在肝脏中的代谢，药代动力学特征表现为药物清除率降低，半衰期延长。疾病影响改变肝、肾正常的功能状态，会导致药物吸收、分布和代谢等发生相应变化。随着感染加剧，病鱼的肝脏对药物的转化速率降低和肾脏的有效血流量减少、肾小球过滤率降低，导致药物在牙鲆肝、肾脏内的达峰时间推迟，吸收、分布和消除均减慢，药时曲线下总面积、最高血药浓度比健康组明显降低，药物在健康和感染牙鲆体内生物利用度分别为71.21%和58.17%，药物在感染鱼体内转化和利用效率降低。因而，实际应用中应充分考虑疾病因素对药物量效关系的影响，才能更真实而准确地反映药物在机体各组织的动态变化规律。

3.水产养殖动物遗传因素对药效的影响

同种动物在基本条件相同的情况下，有少数个体对药物特别敏感，另有少数个体则特别不敏感，称耐受性，这种个体之间的差异可达10倍剂量。 不同个体对同一种药物可能会产生不同的反应，产生这种差异的原因很多，如疾病的病理和严重程度、药物相互作用、年龄、营养状态、器官功能，但其重要作用的还是药物代谢和药物靶点（如受体等）的遗传多态性。药物在动物体内的分布、转运、代谢、排泄与药物代谢酶、转运蛋白、受体或药物靶蛋白密切相关，由于编码的特定基因同一位点或具多个等位基因，导致药物和机体的相互反应出现多种表型，通常与所编码的蛋白活性升高或降低有关，是引起药物效应和个体毒性差异的重要原因。

遗传因素对于药物效应和毒性的影响通常是多基因的综合影响，由编码参与多种药物代谢途径、药物处置和药物效应蛋白的若干基因决定，这些多态性基因将逐渐被阐明。随着多物种的基因组计划的实施，加上功能基因组以及高通量筛选方法的运用，为影响水产动物药物代谢的多基因现象提供有力研究手段，对于其遗传基础的研究大有裨益。

（未完待续）

（通联：430072，中国科学院水生生物研究所 武汉市武昌东湖南路7号）