漁藥藥效學專題講座
——第二章 影響藥效的主要因素與合理用藥原則（2）

汪建國

（中國科學院水生生物研究所 研究員 博導）

漁藥藥效學專題講座
——第二章 影響藥效的主要因素與合理用藥原則（2）

汪建國

（中國科學院水生生物研究所 研究員 博導）

二、水產(chǎn)養(yǎng)殖動物生物學特性對藥效的影響

（一）水產(chǎn)養(yǎng)殖動物生理機理因素對藥效的影響

1.不同水產(chǎn)養(yǎng)殖動物類群對藥效的影響

水產(chǎn)養(yǎng)殖動物品種繁多，涉及的對象十分廣泛，從軟體類、甲殼類、魚類，到兩棲類、爬行類等，解剖、生理特點各異，不同種屬動物對同一藥物的藥動學和藥效學往往有很大的差異。

（1）魚類

多數(shù)藥物對各種魚類一般具類似作用，但由于生理機能、生化特點以及進化程度不同，對同一藥物的敏感性有可能存在較大的差異，例如淡水白鯧對敵百蟲非常敏感，而鯉、鯽等則表現(xiàn)出一定的耐受性。水產(chǎn)養(yǎng)殖品種的種屬對于藥物代謝動力學有明顯的影響，多數(shù)研究表明，同一藥物在不同屬的水產(chǎn)動物體內的代謝差異比較顯著。如養(yǎng)殖的虹鱒、玫瑰大麻哈魚口服土霉素（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%，有報道利用丸狀餌料在鯉魚體內的生物利用度為0.38%，虹鱒體內為1.25%。土霉素在各種魚的體內吸收和分布較慢，大西洋鮭口服藥餌后40～50h內，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，肌肉中的達峰時間為96h。有研究者認為不同種類水產(chǎn)動物之間的藥動學及參數(shù)差異可能是由于解剖學上的體積差異以及藥物與血漿蛋白、組織結合的差異所致。因而，不可輕易將某一藥物在一個動物的藥動學結果應用于其他動物。

（2）甲殼類

甲殼類對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注射射羅氏沼蝦后，血液中藥物濃度即刻達到峰值，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達到峰值，因為中華絨螯蟹和對蝦均屬甲殼綱，為開放式循環(huán)系統(tǒng)，故藥物吸收、代謝機制相似。此后血藥濃度迅速下降，這說明血淋巴內的藥物迅速向體內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，也許是因為藥物對中華絨螯蟹來說，是一種外來的刺激物，進入血淋巴循環(huán)后，由于機體的保護性機能，通過觸角腺、鰓等排泄器官將其排出體外或通過肝胰臟等器官將其降解，以減輕對機體的刺激，所以血藥濃度下降較快；隨著時間的推移，一方面機體對其產(chǎn)生了一定適應性，另一方面藥物處于分布與消除過程，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，可能與肝臟對藥物的生物轉化功能有關，這與大多數(shù)魚體內藥物代謝趨勢一致。不同甲殼動物對藥物的代謝不盡相同，斑節(jié)對蝦和南美白對蝦肌注諾氟沙星給藥后，AUC等藥動學參數(shù)也存在一定差別；青蝦和斑節(jié)對蝦中的消除速度明顯比在鯉體內消除得快，實驗對象、給藥的方式、給藥的劑量等對藥物的吸收、分布的影響都比較大。

（3）爬行類

爬行類屬脊椎動物，在分類上比其他水產(chǎn)動物高等，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，如甲殼類對敵百蟲異常敏感，而爬行類卻能忍受較大濃度的敵百蟲。不同種屬動物對同一藥物的藥效學有所差異，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：一是某種動物身上出現(xiàn)的生理作用或毒性在其他動物身上不出現(xiàn)，即質的種屬差異；二是不同動物之間藥物作用的持續(xù)時間或強度不同，即量的種屬差異。在大多數(shù)情況下表現(xiàn)為量的差異，即作用的強弱和維持時間的長短不同。中華鱉是爬行類藥效相關研究的主要對象，口服試驗表明，氟苯尼考在中華鱉體內的消除半衰期為3.63h，與大西洋鮭的12.2～14.7h和中國對蝦的9.07h相比，其在中華鱉體內的消除速度較快，其差異或與水產(chǎn)養(yǎng)殖動物種屬差異有關，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，仍能測到體內的血藥濃度，在體內的滯留時間較長，這可能與口服的表觀分布容積較大有關。

2.水產(chǎn)養(yǎng)殖動物生理機理對藥效的影響

（1）魚類

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

哺乳類的大量研究結果表明，性別方面存在著不同的機制影響藥物的吸收、分布、代謝和排泄，從而引起藥代動力學的差異，這是藥物作用個體差異的主要原因。魚類等水產(chǎn)動物存在著相同的機制，但不同水產(chǎn)動物對于不同的藥物，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學時發(fā)現(xiàn)，性別對藥動學過程沒有顯著影響。

（2）甲殼類

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

目前發(fā)現(xiàn)性別對某些甲殼動物藥動學有影響，如對美洲龍蝦進行心包內給藥，血淋巴中萘酚的相關研究，雄蝦的相半衰期明顯長于雌蝦。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系，其運轉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；二者的藥時曲線下面積（AUC）差別顯著，雄蟹是雌蟹的3.1倍。藥時曲線下面積是反應藥物進入循環(huán)藥量的多少，試驗的結果說明，肌肉注射給藥后，鹽酸環(huán)丙沙星進入循環(huán)系統(tǒng)的量雄蟹要比雌蟹多。

（二）水產(chǎn)養(yǎng)殖動物疾病對藥效的影響

1.不同疾病種類對藥效的影響

研究水產(chǎn)動物藥動學時，絕大多數(shù)實驗是選用健康的動物進行。然而在養(yǎng)殖中藥物使用對象多為發(fā)病的個體，理論上研究感染疾病個體的藥動學最為真實，但實際操作難度很大。

感染性疾病已越來越成為影響藥物代謝酶活性的重要因素，動物感染后血細胞的沉降速度顯著加快，血液粘滯度和懸浮穩(wěn)定性等性質發(fā)生了變化。紅細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，血中細胞和蛋白質進入到組織間隙。細胞和蛋白質減少降低了血液的膠體滲透壓，使得血漿中的水也進入組織間隙。感染狀態(tài)下血液的變化勢必改變藥物在動物體內的轉運、分布以及與血漿蛋白結合等動力學特征，進而影響藥物的療效和有效濃度維持時間。因此，以健康動物的藥物動力學參數(shù)作為臨床用藥的理論依據(jù)有時是不適宜的。

病毒、寄生蟲、細菌的感染會對機體肝臟藥物代謝酶產(chǎn)生誘導或抑制作用。大量研究已表明許多細菌在造成機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。細菌裂解產(chǎn)生的內毒素一方面可以刺激骨髓釋放大量白細胞，致使血循環(huán)中的白細胞數(shù)顯著增多，某些藥物有在吞噬細胞中聚集的特性，且濃度可高達血漿藥物濃度的2～8倍，并可迅速由白細胞中釋放到周圍炎性組織中，因而導致血中藥物濃度的顯著下降。此外，內毒素還可引起體內釋放組織胺、緩激肽等物質，導致微循環(huán)擴張，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，細菌可引起機體釋放諸如TNF-α、IL-1、IL-2、IL-6，IL-8、NO等細胞因子，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 的表達受到抑制，病原菌感染即使沒有造成肝臟的嚴重損害，也可以間接地引起肝臟藥物代謝酶活性變化。環(huán)丙沙星等對肝臟藥物代謝酶有明顯的抑制作用，這些藥物有時是臨床細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顯著下降。在健康和弧菌感染的香魚的土霉素藥動學和生物利用度比較研究發(fā)現(xiàn)，服給藥試驗推算所得的生物利用度，健康魚為9.3%，而感染魚為3.8%；健康魚血液、肌肉、肝和腎的消除半衰期分別為53.1h、106h、125h和117h，而感染魚分別為63.2h、92.9h、107h和123h。兩組魚的消除是相近的，而生物利用度有明顯差別，這有可能水產(chǎn)動物在健康狀況較差時，影響了藥物的分布、與血漿蛋白的結合率及藥物代謝酶的活性。

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

2.不同水產(chǎn)養(yǎng)殖動物的發(fā)病程度對藥效的影響

在正常情況下機體肝臟中的血清酶活性低且相對恒定，但當肝臟發(fā)生損傷時，血清內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、胞漿結構松散、細胞核固縮，嚴重者細胞核壞死，表明在病原菌的侵襲下魚體肝臟受損，從而引起血清中酶的含量迅速上升和組織發(fā)生相應病理病變，明顯影響某些藥物在肝臟中的代謝，藥代動力學特征表現(xiàn)為藥物清除率降低，半衰期延長。疾病影響改變肝、腎正常的功能狀態(tài)，會導致藥物吸收、分布和代謝等發(fā)生相應變化。隨著感染加劇，病魚的肝臟對藥物的轉化速率降低和腎臟的有效血流量減少、腎小球過濾率降低，導致藥物在牙鲆肝、腎臟內的達峰時間推遲，吸收、分布和消除均減慢，藥時曲線下總面積、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生物利用度分別為71.21%和58.17%，藥物在感染魚體內轉化和利用效率降低。因而，實際應用中應充分考慮疾病因素對藥物量效關系的影響，才能更真實而準確地反映藥物在機體各組織的動態(tài)變化規(guī)律。

3.水產(chǎn)養(yǎng)殖動物遺傳因素對藥效的影響

同種動物在基本條件相同的情況下，有少數(shù)個體對藥物特別敏感，另有少數(shù)個體則特別不敏感，稱耐受性，這種個體之間的差異可達10倍劑量。 不同個體對同一種藥物可能會產(chǎn)生不同的反應，產(chǎn)生這種差異的原因很多，如疾病的病理和嚴重程度、藥物相互作用、年齡、營養(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（如受體等）的遺傳多態(tài)性。藥物在動物體內的分布、轉運、代謝、排泄與藥物代謝酶、轉運蛋白、受體或藥物靶蛋白密切相關，由于編碼的特定基因同一位點或具多個等位基因，導致藥物和機體的相互反應出現(xiàn)多種表型，通常與所編碼的蛋白活性升高或降低有關，是引起藥物效應和個體毒性差異的重要原因。

遺傳因素對于藥物效應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蛋白的若干基因決定，這些多態(tài)性基因將逐漸被闡明。隨著多物種的基因組計劃的實施，加上功能基因組以及高通量篩選方法的運用，為影響水產(chǎn)動物藥物代謝的多基因現(xiàn)象提供有力研究手段，對于其遺傳基礎的研究大有裨益。

（未完待續(xù)）

（通聯(lián)：430072，中國科學院水生生物研究所 武漢市武昌東湖南路7號）