實驗用魚類福利的發(fā)展現(xiàn)狀

林金杏，高 誠，胡建華

(上海實驗動物研究中心，上海 201203)

魚類由于大部分體外受精、體外發(fā)育、材料易得、飼養(yǎng)方便等優(yōu)點，現(xiàn)已經(jīng)成為毒理學、發(fā)育生物學、生理學、生態(tài)學等領域常用的實驗動物［1，2］。魚類作為實驗材料，不僅具有巨大資源優(yōu)勢，而且更利于動物保護。較之哺乳動物，魚類更為低等，大量使用更為人道，且是水生動物，在水環(huán)境的監(jiān)測上有很大優(yōu)勢。過去的二十年，實驗用魚類的發(fā)展十分迅速，使用量大幅增加，將魚類替代哺乳動物的研究趨勢勢不可擋。提倡動物保護與實驗動物福利是目前國際總趨勢，實驗用魚類的福利也逐漸被重視。本文將總結(jié)實驗用魚類福利發(fā)展歷程、存在困難及解決方案。

1 實驗用魚類福利發(fā)展概況

實驗用魚類福利的發(fā)展經(jīng)歷了“動物福利→實驗動物福利→水生動物福利→實驗用魚類福利”的過程。

1.1 動物福利

“動物福利”譯自animal welfare，由動物學家休斯(Hughes BO)于1976年提出并定義“Welfare is a state of complete mental and physical health.where the animal is in harmony with its environment”［3］。動物福利的倡導已近200年，現(xiàn)有100多個國家制定了相關法律法規(guī)，如英國《動物保護法》和《善待動物法》，美國和德國的《動物福利法》等［4］。美國還專門增設了動物福利部門［5］，1998年修訂了《動物福利法》，對各類溫血動物的操作管理、照料、處置和運輸進行了詳細的說明和規(guī)定［6］。除各國的法律法規(guī)外，保護動物的組織和公約相繼出現(xiàn)，如：反虐待動物協(xié)會、保護農(nóng)畜歐洲公約、動物關懷與利用委員會［4，5］。

1.2 實驗動物福利

實驗動物福利是動物福利在實驗動物中的應用和延伸?？茖W實驗所涉及的實驗動物范圍也從傳統(tǒng)的嚙齒類動物擴大到大眾哺乳動物、兩棲動物、魚類、鳥類等［7］。

1.2.1 實驗動物福利相關法律法規(guī)：許多國家都有實驗動物福利相關法律法規(guī)，如加拿大《研究用動物法》和《實驗動物管理與使用指南》，荷蘭《動物實驗法》，美國《關于人道使用和飼養(yǎng)管理實驗動物的法規(guī)》，澳大利亞《實驗動物管理與使用法規(guī)》和《實驗動物法》等［4］。早在1988年我國就頒發(fā)了《實驗動物管理條例》，后又相繼頒布了《中華人民共和國實驗動物國家標準》和《實驗動物許可證管理辦法》，2006年頒布的《關于善待實驗動物的指導性意見》第一次對實驗動物福利做出了明確規(guī)定［4，8］。

1.2.2 “3R”和“3H”理論：1959年英國出版的《人道主義實驗技術原理》一書，第一次全面系統(tǒng)地提出了以 reduction(減少)、replacement(替代)、refinement(優(yōu)化)為核心的動物實驗“3R”原則，并被全世界所接受［9］。受到動物保護運動的影響，在實驗動物行業(yè)內(nèi)，興起了“3R”運動，反映了實驗動物科學由技術上的嚴格要求轉(zhuǎn)向人道主義的管理。“3R”理論的提出為解決實驗動物福利問題提供了有效的途徑和方法［10］?！?H”指 healthy(健康)、happy(快樂)、help ful(有益)，概況了實驗動物福利從內(nèi)容到意義的全面含義，其宗旨是指導實驗動物福利研究與實現(xiàn)的根本準則，正如“3R”原則指導著動物實驗的開展［8］。

1.3 水生動物福利

所謂水生動物福利就是人類為滿足水生動物生長及其自然習性、生理行為等所提供的必需設施、設備以及最基本需要。但水生動物種類繁多、差異性大，既有低等無脊椎動物，也有高等海洋哺乳動物，這種多樣性和特異性使水生動物福利的研究更加復雜和困難［11］。此外，水生動物福利還關系到經(jīng)濟問題。如，我國是一個水產(chǎn)養(yǎng)殖和出口大國，近年來歐盟水生動物福利的規(guī)定成為一種新的貿(mào)易壁壘，影響著我國水產(chǎn)品的出口［12］。

1.4 實驗用魚類福利

魚類作為實驗動物是從上世紀六七十年代Streisinger建立斑馬魚純系開始的［13］。魚類種類超過任何脊椎動物綱動物的數(shù)目，已知的魚類已達3萬多種，現(xiàn)已開發(fā)利用作為實驗動物的魚類近100種［14］。目前，作為實驗材料的魚類主要有斑馬魚、金魚、鯉魚、劍尾魚、青鳉、麻哈魚、虹鱒魚、鮭魚、海鱸、比目魚、鱈魚、非洲鯰魚等，其中以斑馬魚的研究尤為深入，應用最為廣泛［1，2］。現(xiàn)有的動物福利立法、實踐以及科學研究主要針對畜禽，魚類作為水生實驗動物的代表，其福利近年才被重視，處于發(fā)展早期［11］。雖然對于實驗用魚類福利關注甚少，但不少國際或地方的法律法規(guī)把魚類管理也列入其范圍，魚類福利的立法、實踐和研究也取得越來越大的進展［15］。世界動物衛(wèi)生組織在2005年9月的大會上宣布，歐盟正制定一個針對養(yǎng)殖魚類的法規(guī)，魚類福利成為該年國際漁業(yè)十大關鍵詞［16］。在2009年挪威動物實驗“3R”共識平臺(Norecopa)的會議上，參會者生成了一份關于應采取行動以提高研究中魚類福利的共識聲明［17］。

2 影響實驗用魚類福利實施的原因剖析

由于種類繁多，屬于變溫動物，科學研究的相對較少，導致水生動物(魚類為主)福利的立法、實踐和科學研究遠遠落后于陸生動物，甚至被認為尚處于“嬰兒期”［12］。綜其因素可以歸納為三點：

2.1 魚類種屬和生理特性

相對于哺乳動物，魚類是脊椎動物系統(tǒng)發(fā)育比較原始的類群，是所有脊椎動物中最具多樣性的。對魚類福利具體項目中涉及應激事件，尤其離開水進行操作的程序具有種屬特殊性和個體差異，許多魚類會經(jīng)歷生理大改變。此外，大部分魚類品種面對生態(tài)的對策就是繁殖出大量的后代以確保野外足夠的存活量，在未發(fā)育成熟時有高自然死亡率。由于這些魚類依賴于數(shù)量繁衍，因而難以將實驗導致的死亡和自然死亡區(qū)分開(尤其是在發(fā)育階段)［18］，故對其福利的實施帶來了困難。正因此，目前缺乏一個種屬特有的用于優(yōu)化魚類管理和使用的指導原則；然而不應以此為借口而接受低于用于陸生脊椎動物的標準［18］。

2.2 對魚類有無知覺的認識

動物知覺被作為福利的道德界限，一直以來人們認為魚類是沒有知覺的，他們沒有疼痛感。也正是人們對于魚類是否屬于“有知覺的生物”的疑問，影響了對魚類福利的關注。近年來的研究顯示，能夠檢測到硬骨魚類的異常刺激和自我意識反應，表明魚類具有同鳥類和哺乳動物一樣的疼痛感受器，能感知疼痛和恐懼［19，20］。在哺乳動物中，神經(jīng)通路連接各種腦結(jié)構(gòu)，具有意識和感知疼痛和恐懼［19］。從解剖學角度，部分學者認為魚類缺乏更高皮質(zhì)中心，可以不經(jīng)歷痛苦［20］。但大量的報道表明：魚類也廣泛的存在著相互連接腦，間腦和中腦［21］。例如：斑馬魚在胚胎的第一天結(jié)束顯示身體就能自發(fā)抽動的縱軸，在胚胎的第二天開始響應觸摸的刺激，這是由相對較少分化的神經(jīng)元和軸突輸入兩側(cè)的神經(jīng)管的肌肉細胞而在逃生時引發(fā)特征性的吃驚反應［22，23］。

與使用哺乳動物的研究相比，傳統(tǒng)上更易容忍將應激、疾病和死亡作為魚類研究的終點，這可能反映了社會上對魚類的普遍態(tài)度，但我們應該改變對實驗用魚類的認知［24］。根據(jù)歐盟委員會的要求，歐洲食品安全局提交了關于鱒魚、歐洲鰻魚、鮭魚、金槍魚和大菱鲆等六種養(yǎng)殖魚類的養(yǎng)殖與宰殺福利報告及關于魚類福利及感知的科學報告，2009年被采用［22］。為了補充歐共體的指導原則，幫助確保魚類痛苦能夠得到有效預測并最小化，Norecopa對涉及魚類的科學程序的嚴重程度進行了科學詳細的分類，建立了一個網(wǎng)站 (www.norecopa.no/categories)，提供更多的有關信息［18］。

2.3 實驗用魚類標準化的缺乏

標準化實驗動物最顯著的特點之一是遺傳背景的均一性，以其進行的試驗結(jié)果具有較好重復性和反應一致性，試驗結(jié)果可信度高、可比性強［2］。魚類作為實驗用動物尚未實現(xiàn)實驗動物的標準化，甚至還沒有國家或地方統(tǒng)一的技術標準。如斑馬魚已經(jīng)有近交超過 20代的品系，雖然有較高的遺傳一致性，但在生物凈化質(zhì)量控制、水環(huán)境控制、營養(yǎng)控制與應用條件的規(guī)范性等方面與標準化哺乳類實驗動物相比，尚有較大差距［25］。實驗用魚類標準化的缺乏必然影響著研究過程中管理和應用指導原則的制定，從而給魚類福利的執(zhí)行帶來了難度。

3 提高實驗用魚類福利的對策

由于魚類的品種非常多，習性、行為、生活史，以及外界環(huán)境和飼養(yǎng)要求存在多樣性，不利于保障魚類福利實施的管理和使用指導原則的制定。同時，大多數(shù)研究是針對養(yǎng)殖策略、環(huán)境和水質(zhì)要求方面的，因而為制定更優(yōu)的魚類福利原則提供的科學信息是有限的。綜合國內(nèi)外，實驗用魚福利和管理的實施可以歸納為以下幾個方面：

3.1 科學管理和使用水生設備，盡量降低實驗用魚類應激

循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)直接關系著魚類健康，因此水生設備科學的管理和使用實施魚類福利的前提［26］，應制定詳細的標準化操作規(guī)程，維持和管理魚類和魚缸、房間以及設備的衛(wèi)生。給魚類提供優(yōu)質(zhì)的供水，魚類必須保持在有充足氧的水里水的pH應維持穩(wěn)定的和最佳的水平。挪威科學家發(fā)明了一種實時監(jiān)控網(wǎng)箱養(yǎng)殖魚類生活狀態(tài)的儀器，通過對養(yǎng)殖魚類呼吸變化，及時調(diào)整放養(yǎng)密度和改善水質(zhì)［16］。魚類的保持核心溫度的新陳代謝能力有限，不應該遭受環(huán)境溫度的急劇改變(尤其是快速升高)［27］。產(chǎn)生噪音和振動的機械應該和飼養(yǎng)魚的區(qū)域隔開，以減少魚類附近的噪音，騷動和環(huán)境污染［28］。

3.2 以“3H”理論為指導準則，標準化飼養(yǎng)管理實驗用魚類

魚類的福利不僅是使其免受痛苦，而且要使其處在一個健康舒適的狀態(tài)［15］。以“3H”理論為指導準則，標準化飼養(yǎng)管理實驗用魚類，能最大程度的提高魚類福利。飼養(yǎng)技術對于健康和福利是非常重要的，如密度、飽喂時間、飼料營養(yǎng)及大小等。少數(shù)的研究關注生產(chǎn)系統(tǒng)中魚的行為，如喂養(yǎng)行為、社會互動和層次，這些被認為是重要的魚類福利［31，32］。魚類在進行繁殖時，應使系統(tǒng)和環(huán)境條件適合母本基本行為和健康需要，改善繁殖環(huán)境，如添加適當?shù)幕?，改善富氧環(huán)境等，但在這方面還需要進一步研究［33］。此外，魚類的健康是其最重要的福利之一，因此健康和疾病防控是實驗用魚類飼養(yǎng)管理中重要的工作。所有的設備應該有魚類健康監(jiān)控程序，并關注早期診斷，起因、應激源和機制的鑒定，以便啟動正確的控制措施。值得注意的是，目前大量的論述報道了有關魚類的轉(zhuǎn)基因技術，但轉(zhuǎn)基因魚類由于基因的改變可能在生理上和解剖上發(fā)生改變，應當密切的監(jiān)控［32］。轉(zhuǎn)基因魚類與可能有不同的游泳表現(xiàn)，代謝和環(huán)境要求，因此為非轉(zhuǎn)基因魚類設計的一些表格不能自動的應用于轉(zhuǎn)基因魚類身上［33］。

3.3 以“3R”理論為基本原則，規(guī)范實驗用魚類處理規(guī)程

作為研究人員，在進行魚類實驗時不應僅僅照搬陸生實驗動物的有關程序，而應考慮魚類的生理特性，確保充分執(zhí)行“3R“，提高實驗用魚類福利。

3.3.1 捕抓、運輸和隔離：捕抓和運輸魚類時，應當確保最低發(fā)病率和死亡率。凡引進魚類是由水族館或采集源頭供應的，應該咨詢魚類的健康狀態(tài)和遺傳背景，防止意外引入外來的疾病。在運輸之后和進行試驗之前，應進行檢驗，并隔離一段時間以確保魚類的健康。同時，隔離區(qū)域應該警覺的監(jiān)控魚類并保持好的記錄，以監(jiān)測和反映被檢魚類的健康問題。

3.3.2 實驗中魚類的處理規(guī)定：處理魚類的工作人員應該經(jīng)過培訓，確保有足夠的專業(yè)知識在魚類管理過程中減少魚類的損傷和死亡。在處理魚類之前必須禁食，實驗應在魚自然生活的溫度、水、氧氣及離子水平范圍內(nèi)進行操作，并應減少對粘膜-皮膚屏障的損傷；對魚在水外進行的操作要輕柔，若需離開水面，一般不超過30秒［18］。

3.3.3 實驗用魚的麻醉和外科手術：外科手術前必須對魚類進行麻醉，并遵循以下幾點原則：①在可能會出現(xiàn)毒性刺激及預期會對魚類產(chǎn)生創(chuàng)傷的操作時應采取麻醉；②麻醉用水應和魚缸內(nèi)的水一樣，以減少由于溫度、pH值和電解質(zhì)等不同而引起的應激；③在長時間的外科手術時，應保持高質(zhì)量的水質(zhì)，使細菌和有機負荷保持最低；④麻醉劑的選擇應依據(jù)實驗用魚已知的能力，并先用少量的魚類樣品對麻醉劑進行預試。實驗用魚類可以用MS-222麻醉劑或苯佐卡因溶液浸泡麻醉，在麻醉期間應減少捕抓［7］。外科手術的位置應盡量減少組織損傷和傷口污染，使用結(jié)實惰性不吸水的單纖維縫合材料和無創(chuàng)傷針。同時，應注意無菌和消毒的使用，以減少傷口污染和增加愈合應答。

3.3.4 實驗后魚類的處理：實驗后魚類的處理主要有食用、安樂死或放回水生設備繼續(xù)飼養(yǎng)。用作食物的魚類和遭受鎮(zhèn)定劑和麻醉劑的魚類在宰殺之前應該有停藥期。當要處死魚類的時候經(jīng)常采用安樂死物理方法。放回水生設備繼續(xù)飼養(yǎng)的魚類應該對其進行健康評價。

3.4 實行實驗用魚類標準化，推行相關標準和法規(guī)

魚類所呈現(xiàn)出的生物多樣性和我們對其福利要求的有限了解，使得許多與魚類福利相關的規(guī)定、管理和應用的指導原則等制定無疑變得很困難。但我們?nèi)匀缓粲醣M快給出臺實驗用魚類標準化，制定相關指導原則和法規(guī)，推進實驗用魚類福利的實施。是否能充分執(zhí)行3R確保實驗用魚的福利，不僅僅取決于管理機構(gòu)和動物福利監(jiān)管部門，關鍵在于使用實驗用魚類的科學研究人員。

4 小結(jié)

目前，關于實驗用魚類福利在國際、國內(nèi)均沒有統(tǒng)一的定義，相對于其他動物福利而言，實驗用魚類福利的立法、研究和行動，仍處于起步階段。隨著對實驗動物福利的重視，實驗用魚類福利已得到相關管理機構(gòu)、研究人員及動物福利監(jiān)管官員的關注，正逐漸發(fā)展完善。

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