MS-222和苯唑卡因麻醉后羅非魚血清電解質變化及其與紅細胞數的相關性

湯保貴，楊思楷，鄭素碧，倪芙镕，周星星，徐月容，謝偉瑩

（廣東海洋大學水產學院，廣東 湛江 524088）

MS-222和苯唑卡因麻醉后羅非魚血清電解質變化及其與紅細胞數的相關性

湯保貴，楊思楷，鄭素碧，倪芙镕，周星星，徐月容，謝偉瑩

（廣東海洋大學水產學院，廣東 湛江 524088）

分別用3個濃度梯度的MS-222和苯唑卡因對（6.05±1.71）g的尼羅羅非魚（Oreochromis niloticus）進行6 h浸泡式麻醉，抽取尾部靜脈血，研究血清中K+、Na+、Cl-、Ca2+等4種無機離子水平變化以其與紅細胞數的相關性。結果表明：1）隨MS-222質量濃度的升高，血清中K+濃度呈持續下降趨勢，Na+濃度保持相對穩定，Cl-濃度逐步升高，Ca2+濃度呈現出峰谷式波動，各離子濃度變化與紅細胞數之間相關系數絕對值大小依次為Cl-（0.911 6）、K+（-0.551 9）、Na+（0.337 5）、Ca2+（0.208 9），紅細胞數升高的同時發生了Cl-外流；2）隨苯唑卡因質量濃度的升高，血清中K+濃度呈峰谷式波動，Na+濃度亦保持相對穩定，Cl-濃度呈現小幅波動，Ca2+濃度基本呈下降趨勢，離子濃度與紅細胞數之間相關系數絕對值大小依次為Ca2+（0.970 1）、Na+（0.315 2）、Cl-（0.265 3）、K+（-0.049 9），紅細胞數降低的同時發生了Ca2+內流；3）兩種藥物處理后，離子之間的相關性大小次序基本一致，均為K+-Na+最高，其次是K+-Cl-和Na+-Cl-。

尼羅羅非魚；麻醉；MS-222；苯唑卡因；無機離子；紅細胞

為降低對魚采血、埋植藥物、人工標記等操作時魚的疼痛感和操作應激，避免意外受傷，需對魚類進行麻醉。此外，活魚運輸中麻醉劑的使用還可有效降低其呼吸頻率與耗氧量，提高運輸密度與成活率[1-2]。3-氨基苯甲酸乙酯甲基磺酸鹽（商品名metacaine，別名MS-222）作為一種鎮靜劑有使用方便（水溶性）、效力迅速、蘇醒快、安全性高等優點，是迄今唯一被美國國家食品及藥品管理局（FDA）及環境保護署（EPA）批準的漁用麻醉劑[1]，但需21 d的停藥期。對氨基苯甲酸乙酯（商品名benzocaine，別名苯唑卡因）通常用作醫學局部麻醉劑[2-3]，因其安全邊際較大[4-5]，藥物殘留低（組織中含量可在24 h內降至檢測水平以下）[6]，毋需停藥期[7]，與MS-222一并被挪威批準應用于水產養殖業[8]。

我國漁用麻醉劑的應用歷史不長，僅有對美洲鰣（Alosa sapidissima）、斑馬魚（Danio rerio）、黃臘鲹（Trachinotus blochii）等少數魚類的研究[9-15]，主要側重于行為描述及耗氧量、排氨率等表觀生理指標監測。在羅非魚（Oreochromis niloticus）方面，筆者已研究上述兩種麻醉劑的急性毒性，并模擬運輸過程，研究兩者對魚體的耗氧率、排氨率以及與攜氧相關的血液指標等的影響[16-19]，發現羅非魚經MS-222麻醉后，紅細胞數目（erythrocyte amount, Er）會緩慢增加；而經苯唑卡因麻醉后，Er急劇下降，且變化均呈現明顯的劑量效應。這種現象在對虹鱒(Salmo gairdneri)[20]、西伯利亞鱘（Acipenser baeri）[21]、石脂鯉（Brycon cephalus）[22]的研究中也有報道。

關于麻醉劑對魚類血清離子濃度的影響方面，學界已對羅非魚（O. niloticus）[23]、卵形鯧鲹（Trachinotus ovatus）[23]、西伯利亞鱘（A. baeri）[24]、美洲鰣 (A. sapidissima)[25]、真鯛(Pagrus pagrus)[26]等進行了研究，但未將其與紅細胞數變化進行聯合分析。本研究通過分析血清中無機離子濃度與紅細胞數的相關性，從無機離子跨紅細胞膜流動和血漿電解質水平變化的角度，解釋兩種麻醉劑對羅非魚紅細胞生理效應的差異。

1　材料與方法

1.1材料

羅非魚由廣東羅非魚良種場提供，為“廣特超”?新吉富羅非魚，體長（6.86±0.71）cm，體質量（6.05±1.71）g。MS-222購自杭州動物藥品廠（純度99%），苯唑卡因購自武漢遠誠科技發展有限公司（純度98%）。

1.2實驗設計與處理

兩種藥物分別設3個質量濃度梯度，即MS-222 10、25、40 mg/L和苯唑卡因 5.0、12.5、20.0 mg/L，每組3個重復組，并設空白對照組。實驗在70 L半透明塑料桶中完成，每桶裝水50 L，放魚10尾，將魚浸浴6 h。實驗用水為充分曝氣的自來水，水溫30.7～32.3 ℃。實驗期間不間斷微充氣，保持溶氧在9.0 mg/L以上。由于苯唑卡因不易溶于水，易溶于乙醇，配制時加入少量乙醇助溶，對照組中也相應添加等量乙醇。

實驗結束時，每桶隨機取魚3尾尾靜脈采血，用HITACHI7020型全自動生化分析儀測定各血液指標。

1.3數據處理

用SPSS 15.0進行One-Way ANOVA分析，并采用LSD法對各組數據進行多重比較。相關性分析采用Excel 2010軟件Correl函數完成。

2　結 果

2.1麻醉處理后羅非魚血清離子水平

兩種麻醉劑處理后，紅細胞數及血清中K+、Na+、Cl-、Ca2+等4種無機離子濃度見表1、表2。

表1　MS-222麻醉后羅非魚的血液指標Table 1　Inorganic ions and erythrocyte amount of Tilapia anaesthetized by MS-222 at different concentrations

表2　苯唑卡因麻醉后羅非魚的血液指標Table 2　Inorganic ions and erythrocyte amount of Tilapia anaesthetized by benzocaine at different concentrations

表1中，經MS-222處理后，隨麻醉濃度升高，血清中K+濃度呈持續下降趨勢，Na+濃度保持相對穩定，Cl-濃度逐步升高，Ca2+濃度呈現出峰谷式波動。

而羅非魚經苯唑卡因處理后，隨麻醉濃度的升高，血清中K+濃度呈峰谷式波動，Na+濃度亦保持相對穩定，Cl-濃度呈現小幅波動，Ca2+濃度基本呈下降趨勢。

2.2麻醉后羅非魚血清無機離子與紅細胞數間的相關性

紅細胞數與4種無機離子濃度之間的相關系數結果如表3。由表3可見，MS-222處理后，4種離子與紅細胞數目相關系數按絕對值大小排列依次為Cl-（0.911 6）、K+（-0.551 9）、Na+（0.337 5）、Ca2+（0.208 9），表明紅細胞數目升高與血清中Cl-濃度增加呈較高的正相關關系，而與其他3種離子濃度變化的相關性較低。經苯唑卡因處理后，離子濃度與紅細胞數目之間相關系數按絕對值大小排列依次為Ca2+（0.970 1）、Na+（0.315 2）、Cl-（0.265 3）、K+（-0.049 9），表明紅細胞數目減少與血清中Ca2+濃度降低之間呈現較高的正相關關系，而與其他3種離子濃度變化的相關性較小或者基本無關。

表3　麻醉后羅非魚的紅細胞數目與血清無機離子濃度的相關系數Table 2　Correlation coefficient between erythrocyte amount and inorganic ions in serum of anaesthetized Tilapia

4種無機離子之間的相關系數結果如表4。由表4可見，血清中4種無機離子的相關性差異較大。兩種麻醉劑刺激條件下的K+-Na+之間相關性均最高，其次是K+-Cl-和Na+-Cl-，而K+-Ca2+、Na+-Ca2+和Cl--Ca2+等離子之間的相關性較低。

表4　麻醉后羅非魚血清中4種無機離子濃度之間的相關系數Table 4　Correlation coefficient between inorganic ions in serum of anaesthetized Tilapia

3　討 論

3.1麻醉劑對血清電解質水平的影響

硬骨魚類血清中Cl-、Na+、Ca2+、K+的正常范圍分別為100～180 mmol/L、130～200 mmol/L、5 mmol/L以下、15 mmol/L[23]，本實驗測得值均處于上述范圍之內，表明所用的兩種麻醉劑濃度均可保障羅非魚正常存活。

經20 mg/L苯唑卡因麻醉處理后，羅非魚血清中Ca2+濃度顯著下降，與美洲鰣的反應一致[25]；Na+、Cl-濃度也有所降低，但不如美洲鰣顯著；相比之下，羅非魚血清中K+濃度變化較美洲鰣更為敏感，這可能與物種及處理時間差異有關。

3.2血清電解質與紅細胞數目的相關性

羅非魚經苯唑卡因麻醉后，紅細胞數目明顯減少，同時血清中Ca2+濃度隨之降低，而且二者之間存在極高的相關性。這說明，紅細胞的死亡過程伴隨發生了Ca2+內流。研究表明，胞質 Ca2+濃度增高在哺乳動物紅細胞的凋亡過程中起核心作用[27]。Ca2+可進一步激活鈣蛋白酶（calpain）、翻轉酶（scramblase）、蛋白酶、Ca2+依賴性K+通道等，從而觸發一系列的信號分子級聯反應，最終導致紅細胞凋亡[27]。由此推測，苯唑卡因導致羅非魚紅細胞數目減少可能是基于細胞凋亡的機制，并且主要是由 Ca2+內流導致的，這需要進一步研究凋亡小體是否形成，以及研究Ca2+通道上相關蛋白激酶活性等來證實。

羅非魚經MS-222處理后，紅細胞數升高與血清中Cl-濃度升高的相關性極高，表明紅細胞數目升高的同時發生了Cl-外流。由此可見，兩種麻醉劑對羅非魚紅細胞數的影響趨勢相反，與紅細胞數變化相關的血清離子亦不相同，數目升高主要與Cl-濃度變化相關，降低則主要與Ca2+濃度變化相關。這暗示，兩種麻醉劑雖均是p-氨基苯甲酸的衍生物[28]，但對羅非魚紅細胞數目的影響機制是不同的。

通常情況下，紅細胞膜兩側Cl-濃度保持內低外高狀態，經MS-222處理后，血清中Cl-濃度升高，表明紅細胞內氯離子發生逆濃度梯度外流。Cl-同其他無機離子一樣，其跨膜逆濃度梯度流動主要由相應的離子通道協助完成[29]。對哺乳動物視網膜神經節細胞、心肌細胞的研究表明，Cl-通道具有抗細胞凋亡的功能，對谷氨酸誘導的細胞凋亡具有保護作用[30]。但是尚未見關于Cl-通道在紅細胞凋亡調控中作用的報道，本研究中，Cl-外流的同時，紅細胞數目也相應增加，表明Cl-通道可保護紅細胞免于死亡。

血清中K+-Na+之間的濃度呈較高的負相關性，說明二者的濃度變化是互逆進行的，該過程主要是由Na+-K+泵（或Na+-K+ATP酶）主導完成。雖然該過程與紅細胞數目變化的相關性不高，但對于維持細胞滲透性和靜息電位是必需的[31]。

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（責任編輯：劉慶穎）

Effects of MS-222 and Benzocaine on Electrolyte Levels of Oreochromis niloticus and Its Correlation with Content of Erythrocyte

TANG Bao-gui, YANG Si-kai, ZHEN Su-bi, NI Fu-rong, ZHOU Xing-xing, XU Yue-rong, XIE Wei-ying
（Fisheries College of Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524088, China）

Nile Tilapia (Oreochromis niloticus) with body weight of (6.05 ± 1.71) g were exposed to MS-222 and benzocaine for 6 hours in 3 concentration gradients, then blood from caudal vein was abstracted, and variation of electrolyte (K+, Na+, Cl-and Ca2+) levels and its correlation with the content of erythrocytewas analyzed. The results showed that: 1) with the increase of MS-222 concentration, the level of K+in serum decreased continuously, and Na+concentration remained relatively stable, and Cl-concentration increased gradually, and Ca2+concentration fluctuated, and absolute value order of correlation coefficients between inorganic ion concentration and erythrocyte amount was Cl-（0.911 6）, K+（-0.551 9）, Na+（0.337 5）and Ca2+（0.208 9）, demonstrating a simultaneity of Cl-outflow and increasing of the amount of erythrocyte; 2) with the increase of benzocaine concentration, there was a “V” type fluctuation in serum K+concentration, while Na+concentrations remained relatively stable, and Cl-concentration showed a slight fluctuation, and Ca2+concentration was in a down channel, and order of absolute value of correlation coefficients between inorganic ion concentration and erythrocyte amount was Ca2+(0.970 1), Na+(0.315 2), Cl-(0.265 3) and K+(-0.049 9), demonstrating a simultaneity of erythrocyte amount decrease and inflow of Ca2+; 3) treated with either anesthetic, the order of absolute value of correlation coefficients among concentrations of the four inorganic ions were similar, and the highest was K+-Na+, then K+-Cl-and Na+-Cl-.

Oreochromis niloticus; anaesthesia; MS-222; benzocaine; inorganic ions; erythrocyte

Q175

A

1673-9159（2015）06-0025-05

10.3969/j.issn.1673-9159.2015.06.005

2015-06-30

廣東海洋大學基金項目“麻醉劑對卵形鯧鯵的生理效應及應用研究”；湛江市科技計劃項目“幾種麻醉劑對卵形鯧鲹的麻醉及應用研究”[湛科（2009）66]；廣東省科技計劃項目“現代漁業專業鎮產學研創新聯盟建設”[2010B080201003]

湯保貴（1975－），男，博士，副教授；研究方向為魚類增養殖學。E-mail：tangbg@gdou.edu.cn