MS-222和苯唑卡因麻醉后罗非鱼血清电解质变化及其与红细胞数的相关性

汤保贵，杨思楷，郑素碧，倪芙镕，周星星，徐月容，谢伟莹

（广东海洋大学水产学院，广东 湛江 524088）

MS-222和苯唑卡因麻醉后罗非鱼血清电解质变化及其与红细胞数的相关性

汤保贵，杨思楷，郑素碧，倪芙镕，周星星，徐月容，谢伟莹

（广东海洋大学水产学院，广东 湛江 524088）

分别用3个浓度梯度的MS-222和苯唑卡因对（6.05±1.71）g的尼罗罗非鱼（Oreochromis niloticus）进行6 h浸泡式麻醉，抽取尾部静脉血，研究血清中K+、Na+、Cl-、Ca2+等4种无机离子水平变化以其与红细胞数的相关性。结果表明：1）随MS-222质量浓度的升高，血清中K+浓度呈持续下降趋势，Na+浓度保持相对稳定，Cl-浓度逐步升高，Ca2+浓度呈现出峰谷式波动，各离子浓度变化与红细胞数之间相关系数绝对值大小依次为Cl-（0.911 6）、K+（-0.551 9）、Na+（0.337 5）、Ca2+（0.208 9），红细胞数升高的同时发生了Cl-外流；2）随苯唑卡因质量浓度的升高，血清中K+浓度呈峰谷式波动，Na+浓度亦保持相对稳定，Cl-浓度呈现小幅波动，Ca2+浓度基本呈下降趋势，离子浓度与红细胞数之间相关系数绝对值大小依次为Ca2+（0.970 1）、Na+（0.315 2）、Cl-（0.265 3）、K+（-0.049 9），红细胞数降低的同时发生了Ca2+内流；3）两种药物处理后，离子之间的相关性大小次序基本一致，均为K+-Na+最高，其次是K+-Cl-和Na+-Cl-。

尼罗罗非鱼；麻醉；MS-222；苯唑卡因；无机离子；红细胞

为降低对鱼采血、埋植药物、人工标记等操作时鱼的疼痛感和操作应激，避免意外受伤，需对鱼类进行麻醉。此外，活鱼运输中麻醉剂的使用还可有效降低其呼吸频率与耗氧量，提高运输密度与成活率[1-2]。3-氨基苯甲酸乙酯甲基磺酸盐（商品名metacaine，别名MS-222）作为一种镇静剂有使用方便（水溶性）、效力迅速、苏醒快、安全性高等优点，是迄今唯一被美国国家食品及药品管理局（FDA）及环境保护署（EPA）批准的渔用麻醉剂[1]，但需21 d的停药期。对氨基苯甲酸乙酯（商品名benzocaine，别名苯唑卡因）通常用作医学局部麻醉剂[2-3]，因其安全边际较大[4-5]，药物残留低（组织中含量可在24 h内降至检测水平以下）[6]，毋需停药期[7]，与MS-222一并被挪威批准应用于水产养殖业[8]。

我国渔用麻醉剂的应用历史不长，仅有对美洲鲥（Alosa sapidissima）、斑马鱼（Danio rerio）、黄腊鲹（Trachinotus blochii）等少数鱼类的研究[9-15]，主要侧重于行为描述及耗氧量、排氨率等表观生理指标监测。在罗非鱼（Oreochromis niloticus）方面，笔者已研究上述两种麻醉剂的急性毒性，并模拟运输过程，研究两者对鱼体的耗氧率、排氨率以及与携氧相关的血液指标等的影响[16-19]，发现罗非鱼经MS-222麻醉后，红细胞数目（erythrocyte amount, Er）会缓慢增加；而经苯唑卡因麻醉后，Er急剧下降，且变化均呈现明显的剂量效应。这种现象在对虹鳟(Salmo gairdneri)[20]、西伯利亚鲟（Acipenser baeri）[21]、石脂鲤（Brycon cephalus）[22]的研究中也有报道。

关于麻醉剂对鱼类血清离子浓度的影响方面，学界已对罗非鱼（O. niloticus）[23]、卵形鲳鲹（Trachinotus ovatus）[23]、西伯利亚鲟（A. baeri）[24]、美洲鲥 (A. sapidissima)[25]、真鲷(Pagrus pagrus)[26]等进行了研究，但未将其与红细胞数变化进行联合分析。本研究通过分析血清中无机离子浓度与红细胞数的相关性，从无机离子跨红细胞膜流动和血浆电解质水平变化的角度，解释两种麻醉剂对罗非鱼红细胞生理效应的差异。

1　材料与方法

1.1材料

罗非鱼由广东罗非鱼良种场提供，为“广特超”®新吉富罗非鱼，体长（6.86±0.71）cm，体质量（6.05±1.71）g。MS-222购自杭州动物药品厂（纯度99%），苯唑卡因购自武汉远诚科技发展有限公司（纯度98%）。

1.2实验设计与处理

两种药物分别设3个质量浓度梯度，即MS-222 10、25、40 mg/L和苯唑卡因 5.0、12.5、20.0 mg/L，每组3个重复组，并设空白对照组。实验在70 L半透明塑料桶中完成，每桶装水50 L，放鱼10尾，将鱼浸浴6 h。实验用水为充分曝气的自来水，水温30.7～32.3 ℃。实验期间不间断微充气，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，配制时加入少量乙醇助溶，对照组中也相应添加等量乙醇。

实验结束时，每桶随机取鱼3尾尾静脉采血，用HITACHI7020型全自动生化分析仪测定各血液指标。

1.3数据处理

用SPSS 15.0进行One-Way ANOVA分析，并采用LSD法对各组数据进行多重比较。相关性分析采用Excel 2010软件Correl函数完成。

2　结 果

2.1麻醉处理后罗非鱼血清离子水平

两种麻醉剂处理后，红细胞数及血清中K+、Na+、Cl-、Ca2+等4种无机离子浓度见表1、表2。

表1　MS-222麻醉后罗非鱼的血液指标Table 1　Inorganic ions and erythrocyte amount of Tilapia anaesthetized by MS-222 at different concentrations

表2　苯唑卡因麻醉后罗非鱼的血液指标Table 2　Inorganic ions and erythrocyte amount of Tilapia anaesthetized by benzocaine at different concentrations

表1中，经MS-222处理后，随麻醉浓度升高，血清中K+浓度呈持续下降趋势，Na+浓度保持相对稳定，Cl-浓度逐步升高，Ca2+浓度呈现出峰谷式波动。

而罗非鱼经苯唑卡因处理后，随麻醉浓度的升高，血清中K+浓度呈峰谷式波动，Na+浓度亦保持相对稳定，Cl-浓度呈现小幅波动，Ca2+浓度基本呈下降趋势。

2.2麻醉后罗非鱼血清无机离子与红细胞数间的相关性

红细胞数与4种无机离子浓度之间的相关系数结果如表3。由表3可见，MS-222处理后，4种离子与红细胞数目相关系数按绝对值大小排列依次为Cl-（0.911 6）、K+（-0.551 9）、Na+（0.337 5）、Ca2+（0.208 9），表明红细胞数目升高与血清中Cl-浓度增加呈较高的正相关关系，而与其他3种离子浓度变化的相关性较低。经苯唑卡因处理后，离子浓度与红细胞数目之间相关系数按绝对值大小排列依次为Ca2+（0.970 1）、Na+（0.315 2）、Cl-（0.265 3）、K+（-0.049 9），表明红细胞数目减少与血清中Ca2+浓度降低之间呈现较高的正相关关系，而与其他3种离子浓度变化的相关性较小或者基本无关。

表3　麻醉后罗非鱼的红细胞数目与血清无机离子浓度的相关系数Table 2　Correlation coefficient between erythrocyte amount and inorganic ions in serum of anaesthetized Tilapia

4种无机离子之间的相关系数结果如表4。由表4可见，血清中4种无机离子的相关性差异较大。两种麻醉剂刺激条件下的K+-Na+之间相关性均最高，其次是K+-Cl-和Na+-Cl-，而K+-Ca2+、Na+-Ca2+和Cl--Ca2+等离子之间的相关性较低。

表4　麻醉后罗非鱼血清中4种无机离子浓度之间的相关系数Table 4　Correlation coefficient between inorganic ions in serum of anaesthetized Tilapia

3　讨 论

3.1麻醉剂对血清电解质水平的影响

硬骨鱼类血清中Cl-、Na+、Ca2+、K+的正常范围分别为100～180 mmol/L、130～200 mmol/L、5 mmol/L以下、15 mmol/L[23]，本实验测得值均处于上述范围之内，表明所用的两种麻醉剂浓度均可保障罗非鱼正常存活。

经20 mg/L苯唑卡因麻醉处理后，罗非鱼血清中Ca2+浓度显著下降，与美洲鲥的反应一致[25]；Na+、Cl-浓度也有所降低，但不如美洲鲥显著；相比之下，罗非鱼血清中K+浓度变化较美洲鲥更为敏感，这可能与物种及处理时间差异有关。

3.2血清电解质与红细胞数目的相关性

罗非鱼经苯唑卡因麻醉后，红细胞数目明显减少，同时血清中Ca2+浓度随之降低，而且二者之间存在极高的相关性。这说明，红细胞的死亡过程伴随发生了Ca2+内流。研究表明，胞质 Ca2+浓度增高在哺乳动物红细胞的凋亡过程中起核心作用[27]。Ca2+可进一步激活钙蛋白酶（calpain）、翻转酶（scramblase）、蛋白酶、Ca2+依赖性K+通道等，从而触发一系列的信号分子级联反应，最终导致红细胞凋亡[27]。由此推测，苯唑卡因导致罗非鱼红细胞数目减少可能是基于细胞凋亡的机制，并且主要是由 Ca2+内流导致的，这需要进一步研究凋亡小体是否形成，以及研究Ca2+通道上相关蛋白激酶活性等来证实。

罗非鱼经MS-222处理后，红细胞数升高与血清中Cl-浓度升高的相关性极高，表明红细胞数目升高的同时发生了Cl-外流。由此可见，两种麻醉剂对罗非鱼红细胞数的影响趋势相反，与红细胞数变化相关的血清离子亦不相同，数目升高主要与Cl-浓度变化相关，降低则主要与Ca2+浓度变化相关。这暗示，两种麻醉剂虽均是p-氨基苯甲酸的衍生物[28]，但对罗非鱼红细胞数目的影响机制是不同的。

通常情况下，红细胞膜两侧Cl-浓度保持内低外高状态，经MS-222处理后，血清中Cl-浓度升高，表明红细胞内氯离子发生逆浓度梯度外流。Cl-同其他无机离子一样，其跨膜逆浓度梯度流动主要由相应的离子通道协助完成[29]。对哺乳动物视网膜神经节细胞、心肌细胞的研究表明，Cl-通道具有抗细胞凋亡的功能，对谷氨酸诱导的细胞凋亡具有保护作用[30]。但是尚未见关于Cl-通道在红细胞凋亡调控中作用的报道，本研究中，Cl-外流的同时，红细胞数目也相应增加，表明Cl-通道可保护红细胞免于死亡。

血清中K+-Na+之间的浓度呈较高的负相关性，说明二者的浓度变化是互逆进行的，该过程主要是由Na+-K+泵（或Na+-K+ATP酶）主导完成。虽然该过程与红细胞数目变化的相关性不高，但对于维持细胞渗透性和静息电位是必需的[31]。

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（责任编辑：刘庆颖）

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

广东海洋大学基金项目“麻醉剂对卵形鲳鯵的生理效应及应用研究”；湛江市科技计划项目“几种麻醉剂对卵形鲳鲹的麻醉及应用研究”[湛科（2009）66]；广东省科技计划项目“现代渔业专业镇产学研创新联盟建设”[2010B080201003]

汤保贵（1975－），男，博士，副教授；研究方向为鱼类增养殖学。E-mail：tangbg@gdou.edu.cn