氟苯尼考对三疣梭子蟹的毒副效应及给药方案优化

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氟苯尼考(Florfenicol,FLR)是水产养殖中最常用的抗生素之一,是氯霉素的含氟抗菌类似物。据监测,FLR在中国沿海水域中的含量可达42 ng·L-1。在水产养殖过程中,FLR因其抗菌谱广、价格低廉等优势,在我国水产动物疾病控制中得到了广泛应用。然而,随着FLR在水产养殖的不合理使用及滥用,以及对FLR安全剂量范围和休药期缺乏了解,使FLR残留在水产动物体内或养殖水环境中,对人类健康和水中其他生物的生命造成潜在威胁。本研究首先从m RNA和mi RNA分子水平评估FLR对三疣梭子蟹的毒性效应,再通过FLR在三疣梭子蟹体内的药物代谢动力学,探究FLR在三疣梭子蟹体内的代谢规律,为后期指导FLR在水产养殖中的规范化使用提供理论依据。本文研究结果如下:1.FLR对三疣梭子蟹的毒性效应研究在高剂量处理组FLR(80 mg·kg-1)的急性胁迫下,分别取胁迫3h和12h的三疣梭子蟹的肝胰腺作为实验组(FLR-3h、FLR-12h)与助溶剂DMSO对照组(C)进行组织病理学切片观察及转录组分析。组织病理学切片的结果显示,随着FLR胁迫时间的增长,肝胰腺组织损伤程度逐渐加剧,包括基底膜、管腔及上皮细胞的形态和结构的改变,推测高剂量FLR会对三疣梭子蟹重要解毒代谢器官(肝胰腺)产生一定的毒副作用。转录组测序结果显示,9个文库共获得498,601,504个clean reads,数据量为74.77 G,Q20为97.40~97.76%,Q30为92.89~93.64%。之后将高质量序列与参考基因组进行比对,共441,591,209个reads比对到基因组上,占比88.57%。在本研究中,DMSO对照组与3h的FLR高剂量组、DMSO对照组与12h的FLR高剂量组以及3h的FLR高剂量组与12h的FLR高剂量组之间存在差异表达基因的个数分别是3152个、2935个和665个。从中筛选8个差异基因进行q RT-PCR,定量结果同转录组测序结果一致,说明转录组测序数据可信。GO和KEGG结果显示,差异基因主要富集在细胞色素P450、代谢途径、药物代谢酶等免疫和细胞凋亡相关通路中,推测三疣梭子蟹在FLR胁迫后,机体会产生应激和免疫反应,通过细胞凋亡或代谢等途径消除对自身的毒副作用。2.FLR胁迫下三疣梭子蟹m RNA与mi RNA关联分析及体外验证为进一步分析FLR胁迫下三疣梭子蟹肝胰腺组织的转录组效应形成及调控机制,本研究通过mi RNA与m RNA关联分析,探究差异表达的mi RNA是否负调控在转录组中筛选到的差异基因,并利用双荧光素酶实验对筛选的mi RNA-靶基因进行体外验证。mi RNA的表达谱数据结果显示,共检测到144个mi RNA,其中25个己知的m RNA,119个新预测的m RNA。差异分析结果显示,DMSO对照组与3h的FLR高剂量组、DMSO对照组与12h的FLR高剂量组之间差异表达的mi RNAs分别是35个和31个,由于3h的FLR高剂量组与12h的FLR高剂量组之间差异mi RNA的表达尚未达到分析标准,未做进一步分析。从中筛选8个差异mi RNA进行q RT-PCR,定量结果同mi RNA组学测序结果一致,说明mi RNA组学测序数据可信。GO和KEGG功能富集分析,预测的靶基因参与了多种生物过程,包括一些免疫相关通路(如胞吞作用、JAK-STAT信号通路、凋亡通路)和外源物质代谢相关通路(如细胞色素P450代谢、ABC转运蛋白)显著富集。以上结果表明mi RNAs通过多种途径参与三疣梭子蟹体内的FLR代谢过程,为深入研究mi RNA在三疣梭子蟹体内FLR代谢中的调控机制提供理论依据。基于m RNA与mi RNA关联分析结果,筛选与细胞凋亡、解毒代谢及应激免疫相关的mi R-34和p53-target protein 1靶基因对、mi R-263b和Cytochrome c靶基因对体外验证。结果显示,仅在mi R-263b与Cytochrome c-3’UTR-wt共转染时,荧光素酶表达量显著下调(p<0.001),表明在体外细胞水平mi R-263b能够直接抑制Cytochrome c基因的表达。但是mi R-34不可以直接抑制p53-target protein 1基因的表达,两者没有靶向调控关系。3.不同浓度FLR在三疣梭子蟹体内的药代动力学比较及残留消除规律研究分别以给药剂量20 mg·kg-1、40 mg·kg-1和80 mg·kg-1肌肉注射FLR后,采用高效液相色谱(HPLC)法测定三疣梭子蟹血淋巴组织中的FLR含量。利用DAS2.0药动学软件对三疣梭子蟹中FLR的血药浓度进行分析,以拟合药代动力学的曲线方程,比较不同剂量的FLR给药条件下在三疣梭子蟹血淋巴组织中的药动学差异,优化给药方案。结果表明,不同剂量的FLR肌注三疣梭子蟹,其在蟹血淋巴组织中均符合二室开放模型。三疣梭子蟹血淋巴组织中不同剂量的FLR的代谢趋势均是先缓慢上升后下降。在低剂量组、中剂量组和高剂量组肌肉注射条件下,三疣梭子蟹血淋巴组织中FLR的消除半衰期分别为21.128 h、21.277h和20.112 h,低剂量组和中剂量组的FLR在三疣梭子蟹血淋巴组织的消除半衰期几乎一致,高剂量组的消除半衰期有小幅度改变,消除半衰期与药物剂量无关。根据前期肌注80mg·kg-1 FLR后,从组织病理学观察结果,及m RNA和mi RNA水平关联分析FLR对三疣梭子蟹的毒性效应结果,发现FLR对三疣梭子蟹的毒副作用呈时间依赖性。因此,建议以肌注40 mg·kg-1给药剂量每隔12 h进行多次给药的方式,使FLR可以在三疣梭子蟹体内维持0.8μg·m L-1以上,有效治疗三疣梭子蟹所患常见的细菌性疾病。国家动物性食品中FLR最高残留限量为0.1 mg·kg-1,但是在给药剂量40 mg·kg-1时,72h之内检测到FLR药物残留含量尚未低于0.1 mg·kg-1,因此尚不能给出建议的休药期,这将作为下一阶段研究课题继续深入探讨。该论文有图22幅,表29个,参考文献135篇。
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