七種養(yǎng)殖特色淡水魚(yú)臟器系數(shù)的測(cè)定和比較

崔舒云，于潤(rùn)林，王卓群，張 欣，韓 剛，穆迎春，宋 懌，程 波

(1.上海海洋大學(xué)，水產(chǎn)科學(xué)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，上海 201306；2.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)研究中心，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部水產(chǎn)品質(zhì)量安全控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100141；3.北京市水產(chǎn)科學(xué)研究所，北京 100068)

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的臟器系數(shù)(臟器重量/體重)是動(dòng)物主要的生物學(xué)特性指標(biāo)之一[1]，能反映出動(dòng)物所處的生長(zhǎng)發(fā)育階段和生理狀況[2]，是鑒定動(dòng)物遺傳品質(zhì)的重要依據(jù)，也是動(dòng)物生命科學(xué)研究中的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[3]。在生物醫(yī)學(xué)研究中，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的臟器系數(shù)是慢性毒性實(shí)驗(yàn)指定檢測(cè)的項(xiàng)目，其目的是從主要臟器標(biāo)本上概略判斷疾病的性質(zhì)和程度[4]。臟器系數(shù)的變化可以較好地反映化學(xué)毒物對(duì)該臟器的毒性情況，也可以為尋找毒物作用靶器官提供重要線索[5]。在水產(chǎn)品質(zhì)量安全研究中，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的臟器系數(shù)是構(gòu)建生理藥代動(dòng)力學(xué)(physiologically based pharmacokinetics，PBPK)模型最直接、最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)，實(shí)際臟器系數(shù)的測(cè)定數(shù)據(jù)可提高模型的準(zhǔn)確性[6]。

目前，對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物臟器重量和系數(shù)的研究多集中在小鼠和畜禽類(lèi)[7-12]等。對(duì)于魚(yú)類(lèi)等水生動(dòng)物，國(guó)際上僅針對(duì)蟾魚(yú)(Opsanustau)[13]、河豚魚(yú)(Sphaeroidesmaculatus)[14]和虹鱒(Oncorhynchusmykiss)[15]開(kāi)展過(guò)零星研究，國(guó)內(nèi)僅對(duì)尼羅羅非魚(yú)(Oreochromisniloticus)臟器重量與體重的關(guān)系[16]進(jìn)行了研究，少數(shù)學(xué)者也針對(duì)莫桑比克羅非魚(yú)(O.mossambicus)[17]、甌江彩鯉(Cyprinuscarpiovar.Color)[18]和翹嘴鱖(Sinipercachuatsi)[19]，圍繞體長(zhǎng)、體高和體成分等形態(tài)性狀開(kāi)展了部分研究，其他養(yǎng)殖品種以及不同品種魚(yú)類(lèi)主要臟器系數(shù)的比較未見(jiàn)報(bào)道。

雜交鱘(Acipensergueldenstaedti♀×A.schrenckii♂)、斑點(diǎn)叉尾(Ietaluruspunetaus)、鱖(Sinipercachuatsi)、大口黑鱸(Micropterussalmoides)、黃顙魚(yú)(Pelteobagrusfulvidraco)、黃鱔(Monopterusalbus)和泥鰍(Misgurnusanguillicaudatu)是我國(guó)特色淡水魚(yú)養(yǎng)殖的重要品種，因其經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高，備受養(yǎng)殖人員追捧，是近年我國(guó)熱門(mén)養(yǎng)殖品種[20]。為追求更高經(jīng)濟(jì)效益，養(yǎng)殖密度和規(guī)模不斷擴(kuò)大，養(yǎng)殖生產(chǎn)中普遍存在濫用藥現(xiàn)象，產(chǎn)品質(zhì)量安全問(wèn)題不容忽視。構(gòu)建基于魚(yú)類(lèi)PBPK模型的藥物殘留預(yù)測(cè)技術(shù)，是政府進(jìn)行水產(chǎn)品質(zhì)量安全藥殘監(jiān)管的有效手段和途徑[6]。本實(shí)驗(yàn)針對(duì)上述7個(gè)品種養(yǎng)殖成魚(yú)，進(jìn)行主要臟器系數(shù)測(cè)定和比較，并探討各品種組織器官重量與體重的關(guān)系，旨在為魚(yú)類(lèi)生理學(xué)和藥物代謝殘留預(yù)測(cè)研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

所有樣本均從北京京港水產(chǎn)海鮮市場(chǎng)分批挑選健康活潑市售成魚(yú)樣品，每個(gè)品種采集30尾。目前水產(chǎn)養(yǎng)殖的種類(lèi)多為選育后的品種，本試驗(yàn)從產(chǎn)業(yè)實(shí)際出發(fā)，按照鱖和大口黑鱸采用雌雄樣本，雜交鱘、斑點(diǎn)叉尾、黃顙魚(yú)、黃鱔和泥鰍研究雄性個(gè)體的原則，共獲得如下實(shí)際有效樣本：鱖30尾(雌性9尾，雄性21尾)，800～1 100 g；大口黑鱸30尾(雌性20尾，雄性10尾)，500～700 g；雜交鱘29尾(雄性)，1 000～1 400 g；斑點(diǎn)叉尾30尾(雄性)，1 000～1 300 g；黃顙魚(yú)30尾(雄性)，100～170 g；黃鱔28尾(雄性)，100～150 g；泥鰍30尾(雄性)，80～120 g。

1.2 實(shí)驗(yàn)用品

分析天平(ML204/02)和電子天平(ME4002E)[梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司]；麻醉劑MS-222；測(cè)量尺；手術(shù)器械等。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

組織臟器解剖方法參照《魚(yú)類(lèi)比較解剖》[21]優(yōu)化完善后進(jìn)行。雜交鱘、斑點(diǎn)叉尾、鱖、大口黑鱸、黃顙魚(yú)、黃鱔和泥鰍禁食24 h后，用麻醉劑MS-222麻醉后，立即用吸水紙吸除表面水分后稱(chēng)重。解剖取出鰓、眼睛、膽囊、心臟、肝、腎、脾、胃和腸，剝離其外部的脂肪和結(jié)締組織，清除其內(nèi)容物，用吸水紙吸去表面的血液后稱(chēng)重，計(jì)算各臟器系數(shù)，即(臟器重量/體重)。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

利用EXcel 2010計(jì)算臟器系數(shù)、平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差，采用Graphpad Prism 8.3.0軟件分析鱖和大口黑鱸臟器系數(shù)的性別差異顯著性以及7種淡水魚(yú)各臟器重量和體重的相關(guān)性，并建立回歸方程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(mean±SD)表示。

2 結(jié)果

2.1 七種養(yǎng)殖特色淡水魚(yú)的主要臟器系數(shù)

表1 7種養(yǎng)殖特色淡水魚(yú)成魚(yú)主要臟器系數(shù)

2.2 鱖與大口黑鱸臟器系數(shù)的性別差異

鱖與大口黑鱸臟器系數(shù)性別差異的結(jié)果見(jiàn)表2。結(jié)果顯示，鱖雌雄間的肝臟系數(shù)差異顯著，其他臟器系數(shù)無(wú)顯著差異；大口黑鱸雌雄間的鰓系數(shù)差異顯著，其他臟器系數(shù)無(wú)顯著差異。

表2 鱖與大口黑鱸臟器系數(shù)的性別差異

2.3 體重與臟器重量的回歸分析

2.3.1 雜交鱘的回歸分析

以雜交鱘的體重(X)為自變量，臟器重量(Y)為因變量，建立Y=aX+b的回歸方程結(jié)果見(jiàn)表3；以雜交鱘體重的對(duì)數(shù)(logX)為自變量，臟器重量的對(duì)數(shù)(logY)為因變量，建立logY=alogX+b的回歸方程結(jié)果見(jiàn)表4。在第一種回歸分析中，雜交鱘肝臟和腸的重量與體重具有極顯著相關(guān)性，鰓和膽囊的重量與體重具有顯著相關(guān)性，其他臟器重量與體重?zé)o相關(guān)性。在第二種回歸分析中，雜交鱘肝臟和腸的重量與體重具有極顯著相關(guān)性，其他臟器重量與體重?zé)o相關(guān)性。

表3 雜交鱘Y=aX±b的回歸方程

表4 雜交鱘logY=alogX+b的回歸方程

其中第一種回歸分析中肝臟重量與體重的相關(guān)系數(shù)高于第二種回歸分析，因此雜交鱘鰓、膽囊、肝臟重量與體重的關(guān)系適用于第一種回歸分析更精確，腸重量與體重的關(guān)系適用于第二種回歸分析更精確。

表5 斑點(diǎn)叉尾Y=aX+b的回歸方程

Tab.5 Regression equation of I.punetaus Y=aX±b

表5 斑點(diǎn)叉尾Y=aX+b的回歸方程

器官回歸方程相關(guān)系數(shù)r2鰓Y=0.011 6X+8.571 00.185 0眼睛Y=0.000 6X+1.351 00.071 0膽囊Y=0.001 7X+0.659 00.133 0肝臟Y=0.007 4X+2.135 00.187 0腎臟Y=0.004 1X-0.341 60.338 0脾臟Y=0.001 3X-0.817 80.485 0胃Y=0.005 7X+0.712 70.388 0腸Y=0.005 7X+1.280 00.097 0心臟Y=0.000 5X+0.051 00.312 0

表6 斑點(diǎn)叉尾logY=alogX+b的回歸方程

Tab.6 Regression equation of I.Punetaus logY=alogX+b

表6 斑點(diǎn)叉尾logY=alogX+b的回歸方程

器官回歸方程相關(guān)系數(shù)r2鰓logY=0.671 1×logX-0.716 50.224 0眼睛logY=0.368 4×logX-0.812 00.082 0膽囊logY=0.774 7×logX-1.967 00.141 0肝臟logY=0.880 0×logX-1.673 00.233 0腎臟logY=1.132 0×logX-2.826 00.351 0脾臟logY=2.207 0×logX-6.966 00.499 0胃logY=0.886 6×logX-1.854 00.387 0腸logY=0.792 1×logX-1.542 00.100 0心臟logY=0.861 0×logX-2.805 00.252 0

其中第一種回歸分析中胃和心臟的重量與體重的相關(guān)系數(shù)高于第二種回歸分析，因此斑點(diǎn)叉尾胃和心臟重量與體重的關(guān)系適用于第一種回歸分析更精確，鰓、膽囊、肝臟、腎臟和脾臟重量與體重的關(guān)系適用于第二種回歸分析更精確。

2.3.3 鱖的線性回歸方程

鱖Y=aX+b的回歸方程結(jié)果見(jiàn)表7；logY=alogX+b的回歸方程結(jié)果見(jiàn)表8。在第一種回歸分析中，鱖腸的重量與體重具有極顯著相關(guān)性，心臟的重量與體重具有顯著相關(guān)性；在第二種回歸分析中，鱖腸和心臟的重量與體重具有極顯著相關(guān)性，其他臟器重量與體重?zé)o相關(guān)性。

表7 鱖Y=aX+b的回歸方程

表8 鱖logY=alogX+b的回歸方程

其中第一種回歸分析中腸和心臟的重量與體重的相關(guān)系數(shù)均高于第二種回歸分析，因此鱖腸和心臟重量與體重的關(guān)系適用于第一種回歸分析更精確。

2.3.4 大口黑鱸的線性回歸方程

大口黑鱸Y=aX+b的回歸方程結(jié)果見(jiàn)表9；logY=alogX+b的回歸方程結(jié)果見(jiàn)表10。在第一種回歸分析中，大口黑鱸鰓、眼睛、肝臟、脾臟和腸的重量與體重具有極顯著相關(guān)性，胃的重量與體重具有顯著相關(guān)性；在第二種回歸分析中，大口黑鱸鰓、眼睛、肝臟、脾臟、胃和腸的重量與體重均具有極顯著相關(guān)性，其他臟器重量與體重?zé)o相關(guān)性。

表9 大口黑鱸Y=aX+b的回歸方程

表10 大口黑鱸logY=alogX+b的回歸方程

其中第一種回歸分析中鰓、眼睛和脾臟的重量與體重的相關(guān)系數(shù)高于第二種回歸分析，因此大口黑鱸鰓、眼睛和脾臟重量與體重的關(guān)系適用于第一種回歸分析更精確，肝臟、胃和腸重量與體重的關(guān)系適用于第二種回歸分析更精確。

2.3.5 黃顙魚(yú)的線性回歸方程

黃顙魚(yú)Y=aX+b的回歸方程結(jié)果見(jiàn)表11；logY=alogX+b的回歸方程結(jié)果見(jiàn)表12。在兩種回歸分析中，黃顙魚(yú)鰓、眼睛、腎臟、胃、腸和心臟的重量與體重均具有極顯著相關(guān)性，肝臟的重量與體重均具有顯著相關(guān)性，膽囊和脾臟的重量與體重均無(wú)相關(guān)性。

表11 黃顙魚(yú)Y=aX+b的回歸方程

表12 黃顙魚(yú)logY=alogX+b的回歸方程

其中第一種回歸分析中鰓、眼睛、肝臟、腎臟、胃、腸和心臟的重量與體重的相關(guān)系數(shù)均高于第二種回歸分析，因此黃顙魚(yú)鰓、眼睛、肝臟、腎臟、胃、腸和心臟重量與體重的關(guān)系適用于第一種回歸分析更精確。

2.3.6 黃鱔的線性回歸方程

黃鱔Y=aX+b的回歸方程結(jié)果見(jiàn)表13；logY=alogX+b的回歸方程結(jié)果見(jiàn)表14。在兩種回歸分析中，黃鱔膽囊、肝臟、胃和腸的重量與體重均具有極顯著相關(guān)性，腎臟的重量與體重均具有顯著相關(guān)性，其他臟器重量與體重均無(wú)相關(guān)性。

表13 黃鱔Y=aX+b的回歸方程

表14 黃鱔logY=alogX+b的回歸方程

其中第一種回歸分析中膽囊、腎臟、胃和腸的重量與體重的相關(guān)系數(shù)高于第二種回歸分析，因此黃鱔膽囊、腎臟、胃和腸重量與體重的關(guān)系適用于第一種回歸分析更精確，肝臟重量與體重的關(guān)系適用于第二種回歸分析更精確。

2.3.7 泥鰍的線性回歸方程

泥鰍Y=aX+b的回歸方程結(jié)果見(jiàn)表15；logY=alogX+b的回歸方程結(jié)果見(jiàn)表16。在兩種種回歸分析中，泥鰍鰓和眼睛的重量與體重均具有極顯著相關(guān)性，脾臟和腸的重量與體重均具有顯著相關(guān)性，其他臟器重量與體重均無(wú)相關(guān)性。

表15 泥鰍Y=aX+b的回歸方程

表16 泥鰍logY=alogX+b的回歸方程

其中第一種回歸分析中眼睛和腸的重量與體重的相關(guān)系數(shù)高于第二種回歸分析，因此泥鰍眼睛和腸重量與體重的關(guān)系適用于第一種回歸分析更精確，鰓和脾臟重量與體重的關(guān)系適用于第二種回歸分析更精確。

3 討論

不同魚(yú)類(lèi)臟器系數(shù)具有顯著差異，即使同一屬不同生態(tài)類(lèi)型的魚(yú)類(lèi)，其臟器系數(shù)也相差甚大，這主要因?yàn)椴煌~(yú)類(lèi)所處生態(tài)位不同，其組織臟器會(huì)相應(yīng)發(fā)生適應(yīng)性進(jìn)化。本研究中黃鱔幾乎無(wú)法采集到鰓組織，泥鰍的鰓系數(shù)除黃鱔外為7種魚(yú)類(lèi)中最小，鱖的鰓系數(shù)最大，約為泥鰍的4倍，這與各物種進(jìn)化后的生理特征密切相關(guān)。作為水生動(dòng)物，大多數(shù)魚(yú)類(lèi)采用鰓進(jìn)行呼吸，但黃鱔由口咽腔及腸代行呼吸功能，鰓幾乎已全部退化[22]，泥鰍則利用腸道輔助鰓進(jìn)行呼吸，鰓也一定程度退化[23]，致使系數(shù)較小。如不考慮鰓系數(shù)，本研究所有魚(yú)類(lèi)的最大臟器系數(shù)均為肝臟系數(shù)，從另一層面反映肝臟在魚(yú)體中占有重要地位。肝臟是以代謝功能為主的器官，主要參與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及藥物和毒物的代謝、造血和凝血功能以及膽汁的分泌等[24]，可見(jiàn)，在進(jìn)行生理學(xué)和藥物代謝動(dòng)力學(xué)模型構(gòu)建等相關(guān)研究時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)給予關(guān)注。本研究中鱖的眼睛系數(shù)約為黃鱔的60倍，約為泥鰍的10倍。黃鱔和泥鰍眼睛系數(shù)為本研究魚(yú)類(lèi)中最小的2個(gè)種類(lèi)，與其均生活在水體底層或淤泥中，長(zhǎng)期處于黑暗狀態(tài)導(dǎo)致眼睛退化有關(guān)，而鱖，體型較大，為肉食性魚(yú)類(lèi)，且在自然界中均以覓食小型活魚(yú)為生，眼睛在覓食上發(fā)揮著重要作用，導(dǎo)致眼睛增大，其臟器系數(shù)普遍也最大。根據(jù)Bertin[25]研究，心臟系數(shù)在0.06%～0.07%的魚(yú)類(lèi)為一般游泳性魚(yú)類(lèi)，在0.1%～0.2%的魚(yú)類(lèi)為超級(jí)游泳性魚(yú)類(lèi)。按此理論，本研究中除斑點(diǎn)叉尾的心臟系數(shù)為(0.06±0.01)%，屬于一般游泳性魚(yú)類(lèi)，其他6種魚(yú)類(lèi)的心臟系數(shù)均在0.07%～0.2%之間，屬于超級(jí)游泳性魚(yú)類(lèi)，這與養(yǎng)殖生產(chǎn)中斑點(diǎn)叉尾活動(dòng)能力較弱，而鱖、大口黑鱸等6個(gè)品種大多較為兇猛，善于游泳的現(xiàn)實(shí)狀況吻合[26]?？梢?jiàn)，在魚(yú)類(lèi)藥物代謝殘留PBPK模型構(gòu)建研究中，魚(yú)類(lèi)基礎(chǔ)生理參數(shù)借用其他物種或不同物種之間相互代替進(jìn)行推導(dǎo)，可能會(huì)嚴(yán)重影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。

本研究所得鱖的肝臟系數(shù)雌性顯著大于雄性，大口黑鱸的鰓組織系數(shù)也為雌性顯著大于雄性。這與Toshiya等[27]對(duì)10周齡WIST大鼠臟器系數(shù)性別研究中肝臟系數(shù)雌雄間有明顯差異結(jié)論一致；且雌性的肝臟系數(shù)大于雄性這一結(jié)果，與TW小鼠肝臟系數(shù)雌性大于雄性的研究[28]和SJ5-SPF雞四個(gè)周齡的肝臟系數(shù)雌性均大于雄性的研究[10]結(jié)果一致。與此同時(shí)，臟器系數(shù)在雌、雄之間亦可能沒(méi)有明顯差異。本研究發(fā)現(xiàn)鱖的鰓、眼睛、膽囊、腎臟、脾臟、胃、腸和心臟以及大口黑鱸的眼睛、膽囊、肝臟、腎臟、脾臟、胃、腸和心臟系數(shù)雌雄間均無(wú)明顯差異，這與20日齡不同性別FMM U白化豚鼠心臟系數(shù)和脾臟雌、雄之間無(wú)顯著差異[29]的結(jié)果一致。當(dāng)前，有關(guān)魚(yú)類(lèi)不同性別之間臟器系數(shù)研究較少，為何同一物種不同性別之間臟器系數(shù)存在差異，鱖和大口黑鱸為何僅分別肝臟和鰓兩種組織存在顯著性別差異，均有待進(jìn)一步研究揭示。

本研究在器官重量與體重的兩種線性回歸分析中，斜率皆為正值，呈正相關(guān)，即組織臟器重量隨魚(yú)體重的生長(zhǎng)而增加，與蟾魚(yú)[13]，河豚[14]和吉富羅非魚(yú)[16]等研究所得的結(jié)果一致。有研究發(fā)現(xiàn)Beagle犬肝臟和甲狀腺的重量與體重呈負(fù)相關(guān)，并指出某些動(dòng)物存在一些自發(fā)性或隱性的疾病，或因營(yíng)養(yǎng)狀況等影響到臟器的正常發(fā)育[12]。可見(jiàn)，養(yǎng)殖魚(yú)類(lèi)一般不存在此類(lèi)問(wèn)題，隨著養(yǎng)殖過(guò)程的進(jìn)行，魚(yú)體生理器官的重量會(huì)隨體重的增加而增加。本研究擬合所得線性回歸方程為Y=aX+b，與筆者團(tuán)隊(duì)有關(guān)無(wú)回歸常數(shù)的一元線性回歸模型(Y=aX)更符合吉富羅非魚(yú)的結(jié)果存在差異[16]。研究表明，動(dòng)物臟器重量與體重的關(guān)系受動(dòng)物品種、性別、體重、年齡、實(shí)驗(yàn)批次和喂養(yǎng)季節(jié)以及飼養(yǎng)條件等因素影響[30]，本研究7種魚(yú)類(lèi)樣本均為市售養(yǎng)殖成魚(yú)，在組織解剖取樣過(guò)程中，所有魚(yú)體樣本腹腔中均不同程度存在較大比重脂肪組織，而前述研究羅非魚(yú)無(wú)此現(xiàn)象，可能是由于不同飼養(yǎng)條件導(dǎo)致魚(yú)體脂肪含量差異所致。此外，為減少實(shí)驗(yàn)誤差，本研究魚(yú)體解剖操作主要由一個(gè)人操作完成，但本研究線性回歸分析r2值仍較低，可能與樣本數(shù)量較少，且樣本魚(yú)體之間體重差異較大有關(guān)，由此提示，后續(xù)研究中，應(yīng)盡量增加樣本數(shù)量，并保持樣本規(guī)格的一致性，另一方面，也提示不同規(guī)格魚(yú)體臟器系數(shù)的比較研究值得關(guān)注。