常用鱼类麻醉剂及其作用机理研究进展

2017-02-18李博岩焦亚琴刘金平

生物学教学 2017年2期

李博岩陆曼焦亚琴刘金平杨可

(贵州大学动物科学学院贵阳 550025)

鱼类麻醉是指用外用麻醉剂或其他方法有效抑制鱼类的神经系统，使鱼类失去感觉而处于麻痹状态。在鱼类养殖中，麻醉的目的主要是保持鱼体的安静，减轻鱼的应激损伤，为鱼类的运输、采样和手术处理等提供方便，并提高鱼类在经受各种操作后的存活率。鱼类麻醉的方法很多，包括麻醉剂麻醉、电麻醉和低温麻醉等。本文概述鱼类麻醉剂麻醉法中常用麻醉剂的种类及其特点、使用方法、作用原理，以及鱼类麻醉技术的发展趋势。

1 常用的鱼类麻醉剂

鱼类麻醉剂的种类很多，有的用于鱼类的局部麻醉，如盐酸普鲁卡因、利多卡因和丁卡因等；有的则主要用于鱼类的全身麻醉，如丁香酚、鱼安定(MS-222)、二氧化碳、氯胺酮、乙醚、咪酯类和巴比妥类等。这些麻醉剂可在鱼类运输、人工繁殖、手术和称重等操作之前对鱼类实施麻醉。为减少在麻醉过程中对鱼体的伤害，除了必须严格遵守鱼类麻醉的技术规范外，还应当仔细考虑影响鱼类麻醉效果的各种因素，例如鱼类养储的水温以及鱼的种类、规格和密度等。所以，一般在正式开始麻醉前要做预实验，并观察和记录鱼体麻醉后的反应特征，只有在确保所采用的麻醉方法安全、有效、可用的情况下，才能实施对鱼类的麻醉。

1.1 丁香酚丁香酚由丁香花蕾熏蒸提炼而得，具有丁香花香的气味。1972年，在日本远藤地区发现丁香酚，并证明其对鱼类具有麻醉作用，此后便逐渐应用于鱼类麻醉。丁香酚几乎不溶于水，使用之前需与乙醇、乙醚等混合，对其助溶。与其他麻醉剂相比，丁香酚麻醉剂价格低廉、安全性高，麻醉效果也较好。但是，其缺点是麻醉后鱼类的恢复时间较长。丁香酚在鱼体内的代谢速度比较快，药物在鱼体内残留较少，可减少长途运输中鱼的死亡。

孟庆磊等对澳洲长鳍鳗鱼(Anguillareinhardtii)的麻醉研究表明，丁香酚的最适麻醉浓度是20～30 mg/L。陈德芳[1]等发现，在水温28℃下，丁香酚麻醉鲫鱼(Carassiusauratus)的最适浓度是37～80 mg/L。张福林等报道，丁香酚浓度为20 mg/L时，对鲤鱼(Cyprinuscarpio)的麻醉效果最佳，比鱼安定(MS-222)达到同样麻醉效果的剂量要低。李靖等[2]发现，丁香酚麻醉浓度为50 mg/L、浸润12 min、复苏时间延长14～19 min，对大西洋鲑(Salmosalar)的麻醉效果最佳。陈德芳等认为，丁香酚麻醉斑马鱼(Barchydaniorerio)的最理想浓度为20 mg/L。张志明等[3]的研究表明，丁香酚对运输过程中的鲤鱼的最适麻醉浓度为15～20 mg/L。徐开达等[4]发现，丁香酚对日本黄姑鱼(Nibeajaponica)的最适合麻醉浓度为20～40 mg/L。世界卫生组织(WHO)和联合国粮农组织(FAO)允许丁香酚用于食品添加剂中，允许个体每日摄入量为2.5 mg/kg。Velisek等检测了丁香酚麻醉的虹鳟(Oncorhynchusmykiss)的血液生化指标，观察了该鱼的毒理学和病鱼组织切片，发现丁香酚没有使虹鳟的肝脏、肾脏和脑神经组织麻醉而发生病理变化。

1.2 鱼安定 MS-222的化学名为间氨基苯甲酸乙酯甲烷磺酸盐，呈白色粉末状，易溶于水，毒性低、麻醉速度快、易操作、麻醉效果好，对鱼肉的保鲜时间长，已用于很多鱼类的麻醉[5]。但MS-222的麻醉效果随温度和鱼种类不同而有较大的变化，即不同温度下或不同鱼类的有效麻醉程度不一样。用MS-222麻醉许氏平鲉(Sebastodsschlegelii)和黑鲷(Sparusmacrocephalus)的有效浓度为30 g/m3和20 g/m3。在水温26±0.5℃下，长途运输长薄鳅(Leptobotiaelongata)时，MS-222的麻醉浓度为20 mg/L；而手术操作、标记时为40～80 mg/L[6]。陈细华等观察到，在水温15℃～25℃时，浓度为20～100 mg/L的MS-222可使中华鲟(Acipensersinensis)和施氏鲟(Acipenserschrencki)致死，正常麻醉浓度为30～40 mg/L，适用于鱼的长途运输。可见，MS-222对这两种鱼有较强的麻醉作用。水温26℃时，体重为50 g的吉富罗非鱼幼鱼的理想麻醉浓度为30 mg/L[7]。MS-222对美洲鲥幼鱼的麻醉程度随水温的升高而增强，MS-222、丁香油、苯唑卡因的最适麻醉浓度分别为20～30 mg/L、8～10 mg/L和20～30 mg/L。庄平等比较了MS-222和丁香酚两种麻醉剂对中华鲟幼鱼的排氮量和耗氧量的影响，发现MS-222、丁香酚的浓度分别为16 mg/L和12 mg/L时，中华鲟幼鱼运输过程中的麻醉效果最好。王利娟等[8]报道，在水温20℃～24℃下，浓度为20 mg/L的MS-222为加州鲈鱼(Micropterussalmonides)的理想麻醉运输浓度，在17 h的运输期间存活率为100%。郭丰红等揭示，不同浓度的MS-222对鳜鱼成鱼麻醉效果不同。MS-222安全性高，受麻醉鱼体复苏时间短，美国国家食品及药物管理局(FDA)已经批准MS-222为鱼类常用麻醉剂。

1.3 苯唑卡因苯唑卡因亦称对氨基苯甲酸乙酯，在溶剂中溶解时存在晶体型和游离型两种形态, 麻醉鱼体所需的麻醉时间较长，但恢复时间较短，不过麻醉结果随鱼的种类、规格和水温会发生变动。急性毒性实验发现，在同等剂量下，苯唑卡因对罗非鱼(Oreochromismossambicus)的麻醉毒性比MS-222强，但对人几乎没有毒性，虽然其粉末状药剂具有强烈的刺激性气味。Kiessling等研究了苯唑卡因在大西洋鲑的药代动力学，认为苯唑卡因作为鱼类麻醉剂，可以使大西洋鲑血浆皮质醇浓度增加，在一级消除动力模型中消除最快。目前有关苯唑卡因麻醉鱼的相关报道较少，仅杜浩等报道苯唑卡因能缓解美洲鲥的运输应激，可安全运输长达2 h以上。

1.4 二氧化碳二氧化碳对鱼没有毒性，无药性消退期，经过麻醉的鱼可直接进入市场。Obery等[9]研究了二氧化碳对多种海水鱼类的麻醉作用，认为二氧化碳是一类高效麻醉剂，不同鱼类对二氧化碳的适应力不同，可以使鱼类迅速进入第四期麻醉阶段，能给外科手术提供许多方便。周翠平等[10]研究了二氧化碳麻醉罗非鱼无水运输的效果，认为二氧化碳有助于罗非鱼的无水保活运输。王聪等[11]研究了昆明裂腹鱼幼鱼对二氧化碳的耐受性，发现二氧化碳浓度在127.15±2.52 mg/L～175.14±33.11mg/L时为最适麻醉浓度。陈名帅等[12]发现，宰前用二氧化碳麻醉要比用木锤敲击死亡的罗非鱼肉质好。

1.5 2-苯氧基乙醇 2-苯氧基乙醇微溶于水，需要与醇和醚混合使用。关键等[13]研究了2-苯氧基乙醇和丁香酚对许氏平鲉(Sebastods schlegelii)幼鱼的麻醉效果，认为2-苯氧基乙醇麻醉的理想浓度为300 μL/L。Weber等比较了2-苯氧基乙醇、美托咪酯、丁香油和MS-222四种麻醉剂对塞内加尔鳎的麻醉效果，发现2-苯氧基乙醇的浓度为600 mg/L时，该鱼的感应时间在1.50±0.37 min，恢复时间为1.94±0.56 min，综合麻醉效果最好。Velisek等研究表明，2-苯氧基乙醇浓度为0.30ml/L时，麻醉鲤鱼较为理想，而麻醉虹鳟鱼则不理想。

2 鱼类麻醉剂的作用机理

研究表明，鱼类麻醉剂主要是通过影响中枢神经通路而对鱼体产生麻醉作用的。

2.1 对甘氨酸的影响 γ-氨基丁酸A型(GABAA)受体是γ-氨基丁酸(GABA)受体的一个亚型，也是与麻醉最相关的一个受体亚型。研究表明，GABAA 受体与Cl-通道有着密切关系。甘氨酸(Gly)的合成场所是线粒体，可通过刺激Cl-通道，使突触后膜神经元释放出抑制性递质，表现出与GABAA相似的传导性。利用肌肉和静脉注射麻醉剂研究Gly和GABAA的含量与麻醉剂剂量之间的关系，发现Gly必需通过与N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体结合才能使后者兴奋。Gly和GABAA一起参与镇静、镇痛等信息通路的传导。Zhang等提出，异氟醚的抵御伤害作用不是完全通过大鼠髓鞘内的Gly和GABAA受体来介导的，推测脊髓内的抑制性递质在麻醉剂的抗伤害作用中可能不起主导作用。Quinlan等证明，Gly参与了多种吸入麻醉药的作用。Komatsu 等进行了小鼠腹腔注射安氟醚的实验，发现安氟醚引发的惊厥与Gly受体有关。越来越多的研究表明，Gly与麻醉的关系可能非常密切，需要更多深入的研究。

2.2 对谷氨酸的影响谷氨酸(Glu)是神经系统中重要的兴奋性递质之一。有关Glu在麻醉过程中的变化研究比较多，如麻醉剂咪达唑仑、丙泊酚、异丙酚、噻拉嗪等对不同动物体内Glu的含量的影响等。NMDA受体与Glu受体紧密相连。麻醉剂抑制Glu从突触前膜的释放，间接抑制Glu与NMDA受体结合，从而起到调节神经元兴奋的目的。孙绪德等根据安氟醚对犬的麻醉实验，得出安氟醚可以减少犬脑区Glu的释放，抑制其与Glu受体结合而产生麻醉效果。李晓蕾等[14]研究了噻拉嗪对山羊中Glu含量的影响，发现噻拉嗪的麻醉效果与海马、脑干和丘脑等部位Glu含量有关。杨静等发现，异丙酚可以抑制Glu引起的海马神经元损伤。郭高峰[15]等给犬的动、静脉注射丙泊酚进行麻醉实验，发现麻醉深浅与Glu含量变化有关，Glu的抑制在丙泊酚麻醉过程中发挥重要作用。

2.3 对一氧化氮和一氧化氮合酶的影响一氧化氮(NO)通过与一氧化氮合酶(NOS)的合作，在麻醉过程中起重要的细胞信使作用。一氧化氮-环-磷酸鸟苷(NO-cGMP)传导信号通路是与麻醉有关的神经通路，NO被麻醉剂所阻断，兴奋传导降低，出现麻醉现象。Vullemoz等往大鼠体内注入α2-肾上腺素受体激动剂后，脑部的环-磷酸鸟苷(cGMP)减少，继发NO抑制，从而起到麻醉作用。Yanmamoto等将NOS抑制剂N-硝基-L-精氨酸(L-NNA)注射到兔子的脊髓内，抑制了注射福尔马林引起的焦躁，说明NO可能与脊髓的感觉传递有关。另有研究证明，NOS抑制剂可以增强麻醉效果。John等把N-硝基-L-精氨酸注射到兔子的脊髓内，兔子的氟烷最低肺泡有效浓度(MAC)下降，证明NOS抑制剂抑制了NO-cGMP系统，起到了麻醉作用。张福林等研究了丁香酚对鲤鱼的麻醉，测得NOS酶的活性与没有被麻醉鱼存在显著差异。王自超等发现，NO可以改善罗非鱼的肉质，是较理想的麻醉剂。

2.4 对环-磷酸腺苷酶和环-磷酸鸟苷酶的影响环-磷酸腺苷(cAMP)是中枢神经系统中信号传导的一部分。早在70年代，就发现cAMP可以产生类似麻醉的现象。当时科研人员发现，一些麻醉剂可以使脑中的cAMP含量增加，但各个脑区的增减程度不同，认为cAMP可能在麻醉过程中发挥一定作用。但是，当时有关cAMP与GABAA受体相互影响的报道并不一致。例如，Toms等证明cAMP通过NMDA受体与NO联系。冯昌栋等研究了异氟醚对大鼠的麻醉作用，认为cAMP在麻醉过程中起关键作用。另外，研究显示cGMP在麻醉过程中的作用与cAMP类似，即在麻醉过程中麻醉剂也会影响各脑区内cGMP的含量。马晓旭等通过氯胺酮麻醉实验发现，其作用机制与NO-cGMP系统关系密切。不同受体之间、不同的传导信号与受体之间相互结合起来，可以准确解释麻醉作用的机制。