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口灌氟苯尼考对中华鳖组织损伤的病理学研究

2023-07-17张永刚王政邢丽红李兆新张大海李先国吴薇刘莹

安徽农业科学 2023年12期
关键词:病理学毒性

张永刚 王政 邢丽红 李兆新 张大海 李先国 吴薇 刘莹

摘要 为确定氟苯尼考在中华鳖养殖中的使用方法,分别以 0(CK)、15、45、75 mg/kg的剂量对中华鳖连续口灌氟苯尼考5 d,每天1次,于最后一次给药后 24 h采集试验鳖肝脏、肾脏、脾脏、心脏、肠道、睾丸、精巢及肌肉组织。运用组织与细胞病理学方法研究氟苯尼考对中华鳖组织损伤的影响。通过组织切片观察发现,与对照组相比,随着给药剂量的增加,当氟苯尼考剂量为45 mg/kg 时,试验鳖组织器官开始出现结构损伤。75 mg/kg 氟苯尼考对中华鳖各组织器官的损伤加重,试验鳖肠黏膜出现坏死脱落、溶解现象,肝细胞核固缩变形、肝索消失,肾脏结构模糊、肾小管管腔界限不清,脾脏小梁动脉和小梁静脉扩张、炎性细胞增多,肌肉与心肌纤维变性、断裂,精小囊和曲细精管出现空腔现象。氟苯尼考在实践生产中应严格按照推荐剂量(15 mg/kg)用药。

关键词 中华鳖;氟苯尼考;组织损伤;病理学;毒性

中图分类号 S 948  文献标识码 A

文章编号 0517-6611(2023)12-0078-04

doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2023.12.017

Pathological Research on the Damage of Florfenicol to the Tissues of Pelodiscus sinensis by Oral Administration

ZHANG Yong-gang1,WANG Zheng1,XING Li-hong2 et al

(1.College of Chemistry and Chemical Engineering,Ocean University of China,Qingdao,Shandong 266100;2.Yellow Sea Fisheries Research Institute,Chinese Academy of Fishery Sciences,Qingdao,Shandong 266071)

Abstract In order to determine the application method of florfenicol in the culture of Pelodiscus sinensis,P.sinensis was administered with florfenicol 5 d at the dosage of 0 (CK),15,45 and 75 mg/kg by oral administration,one time per day.The liver,kidney,spleen,heart,intestine,testis,spermary and muscle tissues of P.sinensis were collected 24 h after the last administration.The effects of flufenicol on the tissue injury of P.sinensis were studied by the histological and cytopathological methods.Through the histological examination,it was found that the tissue organs of P.sinensis began to appear obvious pathological changes when the dosage of florfenicol was 45 mg/kg,with the increase of the dosage.And the damage appeared to be more serious in 75 mg/kg florfenicol group.The intestinal mucosa appeared necrosis and dissolution,liver cell nuclear pyknosis and deformation,liver cable disappeared,kidney structure was fuzzy,renal tubular lumen boundary was unclear,splenic trabecular artery and trabecular vein dilated,inflammatory cells increased,muscle and cardiac muscle fiber degenerated and fractured,seminal vesicle and seminiferous tubules appeared cavity phenomenon of experimental P.sinensis.In the practice production,florfenicol should be strictly accord to the recommended dose (15 mg/kg).

Key words Pelodiscus sinensis;Florfenicol;Tissue injury;Pathology;Toxicity

基金項目 国家重点研发计划资助项目(2019YFD0901701)。

作者简介 张永刚(1993—),男,河北沧州人,博士研究生,研究方向:水产动物毒理学。

*通信作者,高级工程师,博士,从事水产品质量安全检测研究。

收稿日期 2022-07-21;修回日期 2022-08-19

中华鳖(Pelodiscus sinensis)隶属鳖科(Trionychidae)中华鳖属(Pelodiscus),广泛分布于中国、日本、韩国、泰国等亚洲国家,因其具有较高的食用与药用价值而深受养殖者及消费者喜爱,有“美食五味肉”之称[1-2]。2021年我国鳖养殖总产量达到36.5万t[3]。然而,随着中华鳖养殖规模的迅速扩大,由于养殖密度大、水环境恶化,病害频发,进而导致严重的经济损失。目前,已报道的中华鳖细菌性疾病有40余种,主要致病菌有17余种[4-10]。

氟苯尼考(florfenicol,FF)属于第三代酰胺醇类广谱抗菌药物。与同类药物相比,它具有抗菌范围广、抗菌活性高、毒副作用小等优点,被广泛用于畜禽、水产动物疾病预防和治疗[11-12]。氟苯尼考的过度使用导致动物体内药物残留,污染土壤和海洋环境,甚至威胁人类健康。近年来,氟苯尼考对动物造成的损害引起了研究人员的高度关注。Wang 等[13]在肉鸡饮用水中加入不同剂量的氟苯尼考,发现其对肉鸡肾脏具有较强的毒性作用,并呈现显著的剂量依賴性。Hu等[14]研究发现FF可以降低雏鸡的孵化率,抑制胚胎发育并诱导早期胚胎死亡。亚慢性暴露于氟苯尼考可诱发斑马鱼的肠道紊乱,导致肠道菌群失衡[15]。然而,关于氟苯尼考对中华鳖毒性的研究鲜有报道。笔者在水温(26.0±1.0)℃条件下研究口灌不同剂量的氟苯尼考对中华鳖各组织器官损伤的病理变化,以期了解氟苯尼考对中华鳖的毒性,从而为氟苯尼考在中华鳖病害防控中的科学、合理使用提供理论依据与指导。

1 材料与方法

1.1 试验动物 试验用健康中华鳖由山东省平度市百岁泊中华鳖养殖基地提供,养殖池面积约160 m2,水深1.5~2.0 m,养殖密度约300只/池,平均体质量(500±50) g/只,投喂幼鳖饲料。试验用鳖在养殖池暂养7 d后,经检测体内无氟苯尼考药物残留。选取体质健壮、行动活泼、无病无伤的个体进行试验,给药前停饲24 h。

1.2 药品与试剂

FF原料粉(纯度≥99%,CAS 73231-34-2),购自德国Dr.Ehrenstorfer公司。

无水乙醇、甲醛、冰醋酸、二甲苯等试剂均为分析纯,购自国药集团化学试剂有限公司;苏木精、伊红均购自北京索莱宝科技有限公司。

1.3 药物配制

药物浓度设定参考2015年版《中国兽药典》和《新编渔药手册》用药标准中氟苯尼考对鱼类的推荐用药剂量(15 mg/kg),使用0.9%氯化钠水溶液(生理盐水)将氟苯尼考原料粉配制成浓度分别为15、45和75 mg/mL的药液(分别为鱼类推荐剂量的1、3、5倍)。

1.4 试验设计 试验设置3个试验组(氟苯尼考浓度分别为15、45、75 mg/kg)和1个对照组,均设3个平行,每个平行试验鳖10只。参照刘莹等[16]的方法,试验组均采用口灌给药方式,用带有橡皮软管的注射器从中华鳖口中插入,灌喂药液0.5 mL。对照组口灌等量的无菌生理盐水溶液。试验共持续5 d,口灌1次/d,试验期间水温(26.0±1.0)℃。

1.5 样品采集与组织切片处理

停药 24 h 后采样,从每个试验组随机取3只中华鳖置于冰盘上解剖,依次采集肝脏、脾脏、心脏、肾脏、肠道、肌肉、睾丸和精巢等组织(该研究侧重研究氟苯尼考对雄性中华鳖生殖功能的影响)。同样,取对照组(CK)中华鳖组织器官作为对照。

参照张永刚[17]的方法,将取好的组织样品固定在Davidsons固定液中,24 h后将固定液更换为70%乙醇溶液。然后,经乙醇脱水、二甲苯透明、浸蜡包埋、切片(切成5 μm),用苏木精、伊红染色和中性树胶封片后,在光学显微镜下观察并拍照。

2 结果与分析

2.1 肠道组织切片观察结果 对照组和15 mg/kg氟苯尼考组中华鳖肠黏膜层、固有层和黏膜肌层结构完整,肠绒毛排列有序,顶端柱状上皮细胞及中央乳糜管清晰,未见明显病理变化(图1肠道A~B)。随着给药剂量的增加,氟苯尼考对肠道的毒害作用逐步增强。45 mg/kg氟苯尼考组中华鳖纹状缘结构破损,肠黏膜上皮细胞H.E.染色加深(图1肠道C);75 mg/kg氟苯尼考组肠黏膜层及肠黏膜下层组织崩解脱落,结构模糊,胞核固缩,细胞溶解,中央乳糜管消失(图1肠道D)。

2.2 肝脏组织切片观察结果

对照组和15 mg/kg氟苯尼考组中华鳖肝组织中央静脉、肝板、小间叶动脉、小间叶静脉结构完整,肝细胞呈多面体,轮廓清晰,未见明显病理变化(图1肝脏A~B);45 mg/kg氟苯尼考组可见明显的肝细胞空泡化,肝血窦扩张,并有大量血铁素沉积 (图1肝脏C);75 mg/kg 氟苯尼考组中华鳖肝细胞受损严重,细胞核溶解,空隙增大,肝索结构基本消失(图1肝脏D)。

2.3 脾脏组织切片观察结果

对照组和15 mg/kg氟苯尼考组中华鳖脾脏边缘区、红髓和白髓分区明显,有零散的黑色素细胞分布,未见明显病理变化(图1脾脏A~B)。与对照组相比,45 mg/kg氟苯尼考组中华鳖黑色素细胞增多,小梁静脉中充满少量炎性细胞(图1脾脏C);75 mg/kg氟苯尼考组中华鳖小梁动脉和小梁静脉扩张,小梁静脉中充满大量炎性细胞(图1脾脏D)。

2.4 肾脏组织切片观察结果

对照组和15 mg/kg氟苯尼考组中华鳖肾脏由肾小管、肾小球以及肾小管间结缔组织组成,远端与近端小管结构明显,未见明显的病理变化(图1肾脏A~B);45 mg/kg氟苯尼考组中华鳖肾小球萎缩,结构模糊,开始出现炎性细胞浸润(图1肾脏C);75 mg/kg氟苯尼考组肾小管管状结构几乎消失,出现大量炎性细胞浸润的现象(图1肾脏D)。

2.5 心脏组织切片观察结果

对照组和15 mg/kg氟苯尼考组中华鳖心肌纤维组织排列有序、紧密,未见有组织出现病理变化(图1心脏A~B);45 mg/kg氟苯尼考组中华鳖部分区域肌纤维束出现断裂现象(图1心脏C);75 mg/kg氟苯尼考组中华鳖心肌纤维排列紊乱,肌纤维束断裂严重,心肌间被大量血细胞及炎性细胞浸润(图1心脏D)。

2.6 精巢组织切片观察结果

对照组和15 mg/kg氟苯尼考组中华鳖精巢结构完整,精小囊内充斥着大量生殖细胞,无明显病理变化(图1精巢A~B);45 mg/kg氟苯尼考组中华鳖精小囊内生殖细胞逐渐减少,75 mg/kg氟苯尼考组精小囊出现空腔现象(图1精巢C~D)。

2.7 睾丸组织切片观察结果

对照组和15 mg/kg氟苯尼考组中华鳖睾丸组织浆膜与曲细精管结构清晰,其内部充斥着大量生精细胞,未见明显病理变化(图1睾丸A~B)。与对照组相比,45 mg/kg氟苯尼考组中华鳖曲细精管内精原细胞或精子略微减少(图1睾丸C);75 mg/kg氟苯尼考组中华鳖曲细精管出现空腔现象(图1睾丸D)。

2.8 肌肉组织切片观察结果

对照组、15 mg/kg氟苯尼考组和45 mg/kg氟苯尼考组中华鳖肌纤维平行排列,肌纤维边缘可见明显的细胞核,组织结构正常,未见明显病理变化(图1肌肉A~C);75 mg/kg氟苯尼考组出现肌纤维间隙变大的现象(图1肌肉D)。

3 讨论

肝脏、肾脏、脾脏和肠道作为动物主要的吸收、排泄与造血器官,在药物吸收、代谢和转化过程中发挥重要作用。这些组织器官中含有大量的抗氧化酶,比如超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽转移酶(GST)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH)等,可以保护机体免受外界因子的胁迫。当机体大量接触外源性化合物后,会引起组织氧化应激,使得机体抗氧化因子含量下降,活性氧(ROS)自由基含量增加,引起生物大分子(如蛋白质、脂质和脱氧核酸等)损伤,最终引发动物的免疫抑制,导致组织损伤[18]。Wang 等[13]研究发现氟苯尼考对肉鸡肾脏的毒性呈现显著的剂量依赖性。曲悦等[19]和Han等[20]在日粮中添加不同剂量的氟苯尼考,发现氟苯尼考会损害肉鸡肝脏、肾脏、肠道、心脏、肌肉等组织,引发器质性病理变化,同时使组织中丙二醛(MDA)含量提高,降低GSH、SOD、CAT 活性,进而导致机体功能衰竭。Ren等[21]研究发现氟苯尼考会显著抑制三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)的抗氧化酶活性,使其解毒功能降低。陈彦伶等[22]报道诺氟沙星可造成中华鳖药源性肝损伤,肝脏、脾脏、肾脏均出现不同程度的病变。上述报道与该研究结果相似,高剂量氟苯尼考对中华鳖肝脏、肾脏、脾脏和肠道均造成严重的病理损伤,肠黏膜坏死脱落、细胞溶解,肝细胞核固缩、肝索消失,肾脏结构模糊、肾小管管腔界限不清,脾脏小梁动脉和小梁静脉扩张、炎性细胞增多,此外肌肉与心肌纤维变性、断裂,均出现退行性病变。究其原因,可能是当机体摄入过量氟苯尼考后,引发机体氧化应激,使组织中抗氧化酶含量降低,无法及时清除组织内过多的氧自由基,氟苯尼考不能被完全排出体外,导致组织器官脂质损伤,代谢与排泄功能下降,进而使组织器官功能衰竭。下一步将分析氟苯尼考对中华鳖血清生化指标、抗氧化酶活性的影响,阐述氟苯尼考对机体组织器官造成不同程度氧化损伤的机理。

心脏作为血液循环系统的动力器官,在动物机体血液供应中发挥重要作用,这也易于药物在器官中积累,从而造成严重损伤。韩冰等[23]给松浦镜鲤(Cyprinus specularis songpu)口灌不同剂量伊维菌素,发现高剂量伊维菌素可使其心肌纤维严重萎缩、变性。该研究结果表明口灌高剂量氟苯尼考可造成中华鳖心肌纤维紊乱、严重断裂,部分心肌纤维溶解,在心肌间隙内有炎性细胞浸润。此外,氟苯尼考还会对动物机体产生生殖毒性。杨桂香等[24]在大鼠饲料中添加氟苯尼考,发现100 mg/kg 氟苯尼考可使大鼠睾丸曲细精管严重萎缩,曲细精管内已无生精细胞和精子存在。该研究结果也发现高剂量氟苯尼考可造成中华鳖精巢和睾丸生殖细胞消失,精小囊和曲细精管出现空腔现象。该结果表明高剂量的氟苯尼考可使雄性中华鳖生殖器官及功能受到严重损伤。

综上所述,在正常给药剂量(15 mg/kg)下氟苯尼考不会引起中华鳖各组织的变化,但在中、高给药剂量(45和75 mg/kg)下氟苯尼考对中华鳖具有较强的毒性。从各组织的病理学切片可以看出,高剂量氟苯尼考对中华鳖的肠道、肝脏、脾脏、心脏、肾脏、肌肉、睾丸和精巢均可造成严重的损伤,具有一定的生殖毒性。因此,将氟苯尼考用于中华鳖病害防治和预防时,应合理规范使用,严格控制用药剂量,以避免因过度使用而对中华鳖机体造成损伤。此外,应加强对中华鳖肝脏、肾脏、睾丸等组织的检查,确定药物对机体是否产生损伤,有效保证氟苯尼考在养殖应用中的科学性、安全性。

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