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惡喹酸與諾氟沙星對異育銀鯽體內嗜水氣單胞菌的抑菌效果比較

2016-12-20 00:58:46孫朋輝魯建飛邱瑋晨呂利群
水產科學 2016年3期
關鍵詞:質量

孫朋輝,魯建飛,邱瑋晨,呂利群,2

( 1.上海海洋大學 水產與生命學院,農業部淡水種質資源重點實驗室,上海 201306; 2.淡水水產健康養殖湖北省協同創新中心,湖北 武漢 430070 )

惡喹酸與諾氟沙星對異育銀鯽體內嗜水氣單胞菌的抑菌效果比較

孫朋輝1,魯建飛1,邱瑋晨1,呂利群1,2

( 1.上海海洋大學 水產與生命學院,農業部淡水種質資源重點實驗室,上海 201306; 2.淡水水產健康養殖湖北省協同創新中心,湖北 武漢 430070 )

在水溫(25±2) ℃下,給體質量150~200 g的異育銀鯽分別口灌3種劑量(20、30、40 mg/kg)的諾氟沙星和惡喹酸,結合這兩種藥物對嗜水氣單胞菌AH10的體外藥效學研究和對異育銀鯽單次口灌不同劑量的諾氟沙星、惡喹酸的體內藥代動力學,研究諾氟沙星、惡喹酸對異育銀鯽體內嗜水氣單胞菌AH10的抑菌效果。試驗結果表明,惡喹酸和諾氟沙星對嗜水氣單胞菌AH10的最小抑菌質量濃度分別為1 μg/mL 和 0.5 μg/mL。口灌上述3種劑量惡喹酸、諾氟沙星后,異育銀鯽血漿中惡喹酸的最大藥物質量濃度分別為4.1 μg/mL、6.0 μg/mL和8.89 μg/mL;諾氟沙星的最大藥物質量濃度分別為11.5 μg/mL、15.1 μg/mL和18.9 μg/mL;惡喹酸的最大藥物質量濃度/最小抑菌質量濃度分別為4.1、6.0和8.89;諾氟沙星的最大藥物質量濃度/最小抑菌質量濃度分別為23、30.2和37.8; 惡喹酸0~24 h內藥—時曲線下面積/最小抑菌質量濃度分別為21.6214、33.1449、39.1846;諾氟沙星0~24 h內藥—時曲線下面積/最小抑菌質量濃度分別為274.75、451.55、578.35。綜合0~24 h內藥—時曲線下面積/最小抑菌質量濃度、最大藥物質量濃度/最小抑菌質量濃度這兩個指標可知,諾氟沙星對異育銀鯽體內的嗜水氣單胞菌AH10抑制效果強于惡喹酸。

異育銀鯽;嗜水氣單胞菌;惡喹酸;諾氟沙星;藥效動力學;藥代動力學

惡喹酸、諾氟沙星都有喹諾酮環結構,屬于喹諾酮類藥物,主要通過阻斷細菌DNA復制導致病原菌死亡,在水產養殖中使用量較大[1-4]。喹諾酮類藥物的殺菌作用在一定范圍內隨藥物含量的增高而增強,目前市場上存在四代獸用喹諾酮類藥物,惡喹酸屬于第二代藥物;諾氟沙星屬于第三代藥物,第三代藥物含氟原子,又稱氟喹諾酮類藥物,抗菌活性有所增強[5-7]。理論上含氟化合物的殺菌活性大于不含氟藥物,但是,在水生動物細菌病控制的實際臨床應用中,第三代藥物并未比第一代或第二代藥物顯示出顯著優勢,致使三代藥物長期共見于漁藥市場。這種三代藥物并存的情況給藥物的選擇帶來了困擾,迫切需要探明不同代喹諾酮類藥物對水產致病菌治療效果不同的機理。

喹諾酮類藥物在水產動物中的藥代動力學研究比較多,設定了休藥期,以利于食品安全[8-11];但基于藥代/藥效動力學結合參數研究喹諾酮類藥物治療效果的研究還很少。藥動學研究機體各組織對藥物吸收、分布和消除的規律,即研究在一定給藥情況下機體藥物質量濃度隨時間的變化;藥效學則研究藥物對致病菌的抑制效果。將藥代動力學和藥效學相結合才能更好地評價藥物的臨床效果,給出準確的給藥方案。技術成熟藥物研究大多都結合藥代/藥效動力學,如氟羅沙星的給藥方案[12]、頭孢他美鈉對犬的給藥方案[13]等。本試驗研究了第二代藥物惡喹酸和第三代藥物諾氟沙星,對可以導致出血病的革蘭氏陰性菌—嗜水氣單胞菌(Aeromonashydrophila)AH10的體外藥效學和異育銀鯽(Carassiusauratusgibelio)體內的藥代動力學,判斷這兩種藥的抑菌效果,為喹諾酮類藥物的選擇使用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗生物

300尾健康異育銀鯽購于上海浦東新區果園某養殖場,體質量150~200 g。暫養于水族箱內,試驗水溫(25±2) ℃,暫養兩周內不投食。

嗜水氣單胞菌AH10,由上海海洋大學國家水生動物病原庫從患病異育銀鯽體內分離純化。

1.2 藥品和試劑

諾氟沙星標準品純度≥99.0%(浙江國邦藥業有限公司),諾氟沙星原料藥純度≥98.5%[生工生物工程(上海)股份有限公司],惡喹酸標準品純度≥99.0%[國藥集團化學試劑有限公司(上海)],惡喹酸原料藥純度≥98.5%[生工生物工程(上海)股份有限公司];乙二胺四乙酸二鈉,乙腈(色譜純)、濃鹽酸(分析純)、四丁基溴化銨(分析純)、甲醇(色譜純)、冰醋酸(分析純)(國藥集團化學試劑有限公司)。

1.3 試驗儀器

Agilent 1100 高效液相色譜儀配有熒光檢測器(寧波拓譜生物科技有限公司);高壓滅菌鍋(上海茸研儀器有限公司);水浴鍋(常州澳華儀器有限公司);冰箱(青島海爾電冰箱有限公司);渦旋儀(南京東邁科技儀器有限公司);恒溫箱(廣東宏展科技有限公司)。

1.4 惡喹酸、諾氟沙星對嗜水氣單胞菌AH10體外藥效學研究

1.4.1 藥品的配制

稱取一定量的惡喹酸原料藥,用少量0.03 mol/L 氫氧化鈉溶解后,加入一定量的蒸餾水于50 mL離心管中,使藥物質量濃度為1280 μg/mL,4 ℃保存備用;稱取一定量的諾氟沙星原料藥用少量流動相溶解后,加入一定量的生理鹽水于50 mL離心管中,使藥物質量濃度為1280 μg/mL,4 ℃保存備用。

1.4.2 最小抑菌質量濃度的測定

采用試管兩倍稀釋法,嗜水氣單胞菌AH10 菌懸液密度為106cfu/mL,混合后放置30 ℃恒溫搖床培養24 h,目測將發生渾濁的試管的最低藥物質量濃度作為最小抑菌質量濃度。重復5次,取平均值為最小抑菌質量濃度[14-15]。

1.5 在異育銀鯽體內惡喹酸、諾氟沙星藥物動力學研究

1.5.1 給藥及樣品采集

將33尾體質量相同的異育銀鯽分成3組;配制20、30、40 mg/kg劑量的試驗藥物分別口灌入3組異育銀鯽前腸。灌后將魚體朝上直立片刻,無回吐藥物的魚用于試驗。口灌魚在給藥0.5、1、2、4、6、8、10、12、16、24、48 h時自尾靜脈取血液1.5 mL,加入100 μL 10%的草酸鉀溶液(抗凝劑)混勻后放置4 ℃冰箱放置8~12 h,同時取空白血液作對照[16]。

1.5.2 樣品處理

處理方法參考馬寅[17]。將-20 ℃冰箱中血漿在室溫下自動融化,吸取1.00 mL 血漿加入到15 mL 離心管中,加 20%三氯乙酸甲醇溶液 200 μL渦旋混勻,再加入乙酸乙酯 5 mL,漩渦混合 5 min,10 000 r/min 離心15 min。將上清液吸入另一 15 mL離心管中,于 40 ℃水浴鍋中用氮氣將其吹干;然后加 1 mL流動相、2 mL正己烷,渦旋5 min使析出物溶解,10 000 r/min離心3 min。吸取上清液,用 0.22 μm 有機濾膜過濾,取100 μL 濾液上機檢測。

1.5.3 色譜條件

惡喹酸HPLC分析參考林麗聰等[18]的方法。流動相:2%甲醇∶冰醋酸=40∶60(V/V);色譜柱:RP-ODS C18分析柱(150 mm×4.6 mm,5 μm);多波長紫外檢測器,紫外檢測波長:260 nm;流速:1.0 mL/min;柱溫:室溫;進樣量:20 μL。

諾氟沙星HPLC分析參考房文紅等[19]試驗方法。流動相:0.01 mol/L的四丁基溴化銨溶液(用磷酸調pH 至3.1)∶乙腈=95∶5(V/V);色譜柱:RP-ODS C18分析柱(150 mm×4.6 mm,5 μm);進樣量:20 μL;熒光檢測器,激發波長:280 nm,發射波長:450 nm;柱溫:40 ℃;流速:1.5 mL/min。

1.5.4 標準曲線的建立

按照1.4藥品配制方法,配制標準液。將標準液分別稀釋成0.05、0.1、0.5、1、10、20、200 μg/mL的樣品。將樣品用0.22 μm微孔濾膜進行過濾,然后進行HPLC檢測。以峰面積(y)對質量濃度(x)做回歸方程[20]。

1.5.5 回收率和精密度

取惡喹酸和諾氟沙星200、100、50 μg/mL溶液各100 μL,分別加入到900 μL的空白異育銀鯽血清中,使混合液的理論質量濃度分別為20、10、5 μg /mL,按照1.5處理,進行HPLC測定,以3次平均值為實際質量濃度。

回收率/%=樣品實際質量濃度/樣品理論質量濃度×100%

將同一樣品在一天內不同時間重復測3次,連續測定3 d,計算血清中惡喹酸和諾氟沙星的日內平均變異系數和日間平均變異系數,以衡量檢測方法的精密度[21]。

1.5.6 數據處理

將Agilent 1100 高效液相色譜儀測出的數據用Excel 繪出標準曲線及實時藥物質量濃度,應用 Kinetic 4.4 藥代動力學軟件,計算藥代動力參數。

2 結 果

2.1 諾氟沙星、惡喹酸對嗜水氣單胞菌AH10體外藥效學研究

經測定,諾氟沙星和惡喹酸對嗜水氣單胞菌AH10的最小抑菌質量濃度分別為0.5 μg/mL和1 μg/mL。

2.2 諾氟沙星在異育銀鯽體內的藥動學

2.2.1 諾氟沙星標準工作曲線

諾氟沙星的標準工作曲線方程為:y=173.96x+ 12.787(r2=0.9994),在0.1~20 μg/mL的范圍內,諾氟沙星的色譜面積與質量濃度呈線性相關(圖1)。以引起兩倍基線噪音的藥量為最低檢測限,可知諾氟沙星的檢測限為0.05 μg/mL。

圖1 諾氟沙星標準品溶液工作曲線

2.2.2 回收率和精密度

諾氟沙星在血清中的平均回收率為90.91%,日內變異系數為1.21%,日間變異系數為2.26%。

2.2.3 諾氟沙星在異育銀鯽血清中的代謝規律

口灌諾氟沙星40 mg/kg和30 mg/kg時,血清達峰時間為0.5 h;口灌諾氟沙星20 mg/kg時,血清達峰時間為1 h(圖2)。

圖2 異育銀鯽在口灌不同劑量諾氟沙星時血清中的藥—時曲線

2.3 惡喹酸在異育銀鯽體內的藥動學

2.3.1 惡喹酸標準工作曲線

惡喹酸的標準工作曲線方程為:y= 177.78x+23.272(r2=1),在0.1~200 μg/mL質量濃度范圍內,惡喹酸的色譜面積與質量濃度呈線性相關。以引起兩倍基線噪音的藥量為最低檢測限,可知惡喹酸的檢測限為0.1 μg/mL(圖3)。

圖3 惡喹酸標準溶液的工作曲線

2.3.2 回收率和精密度

惡喹酸在血清的平均回收率為88.83%,日內變異系數為2.35%,日間變異系數為3.62%。

2.3.3 惡喹酸在異育銀鯽血清中的代謝規律

惡喹酸在異育銀鯽血漿中的藥—時曲線為雙峰現象。在口灌惡喹酸40、30、20 mg/kg時,惡喹酸在血清中達峰時間均為1 h(圖4)。

圖4 異育銀鯽在口灌不同劑量惡喹酸時血清中的藥—時曲線

2.4 諾氟沙星與惡喹酸在異育銀鯽血漿中的藥代動力學參數

經Kinetica 4.4軟件分析,單次口灌不同劑量的諾氟沙星和惡喹酸時,根據異育銀鯽血漿中的藥時數據得出的藥代動力學參數見表1。

口灌20、30、40 mg/kg的惡喹酸、諾氟沙星,異育銀鯽體內惡喹酸最大藥物質量濃度/最小抑菌質量濃度分別為4.1、6.0和8.89;諾氟沙星最大藥物質量濃度/最小抑菌質量濃度分別為23、30.2和37.8;惡喹酸0~24 h藥—時曲線下面積/最小抑菌質量濃度分別為21.6214、33.1449和39.1846; 諾氟沙星0~24 h藥—時曲線下面積/最小抑菌質量濃度分別為274.75、451.55和578.35。

表1 口灌不同劑量諾氟沙星和惡喹酸后在異育銀鯽體內的藥代動力學參數

3 討 論

3.1 諾氟沙星與惡喹酸對異育銀鯽體內嗜水氣單胞菌的抑菌效果

本試驗結合了諾氟沙星、惡喹酸在異育銀鯽體內的藥代動力學和對嗜水氣單胞菌AH10的體外藥效學研究。藥效學結果顯示,在同等劑量下,諾氟沙星對嗜水氣單胞菌AH10抑菌效果強于惡喹酸;藥代動力學結果顯示,異育銀鯽對諾氟沙星的吸收速率、吸收量和消除速率均大于惡喹酸。喹諾酮類藥物在最大藥物質量濃度/最小抑菌質量濃度達8~10時,可獲得良好的臨床和細菌學療效,可減少細菌對該類藥物產生耐藥性;喹諾酮類藥的抗菌活性存在菌種的特異性,如對革蘭陰性菌的0~24 h內藥—時曲線下面積/最小抑菌質量濃度為100~125時可取得良好的療效,對革蘭陽性菌則為30~40[22-23]。結果發現,對異育銀鯽口灌不同劑量諾氟沙星均能達到最大藥物質量濃度/最小抑菌質量濃度>8和0~24 h內藥—時曲線下面積/最小抑菌質量濃度>100的要求,而惡喹酸只有在口灌40 mg/kg的劑量才能滿足最大藥物質量濃度/最小抑菌質量濃度>8,但不能同時滿足0~24 h內藥—時曲線下面積/最小抑菌質量濃度>100。由此可以確定,諾氟沙星對異育銀鯽體內的嗜水氣單胞菌AH10抑制效果強于惡喹酸。

關于諾氟沙星和惡喹酸的傳統給藥方案研究,一般是在水產動物的藥代動力學基礎上結合體外藥效學(最小抑菌質量濃度)給出用藥方案[24-25],以達到治療的目的。雖然體外藥效的最小抑菌質量濃度對選擇抗菌藥物有重要指導作用,但只以最小抑菌質量濃度為用藥指導有片面性和局限性。首先最小抑菌質量濃度是體外細菌暴露在特定抗菌藥物質量濃度下的測定結果,忽略了抗菌藥物質量濃度在體內不斷變化這一基本事實[26];未考慮到只用最小抑菌質量濃度給藥可能產生耐藥性等問題。本試驗結合了最大藥物質量濃度/最小抑菌質量濃度和0~24 h內藥—時曲線下面積/最小抑菌質量濃度,不僅可使藥物達到良好的治療效果,而且減少了細菌對該類藥物產生耐藥性的幾率,但未能結合Dong等[27-28]提出的防耐藥突變濃度和耐藥突變窗,限制細菌的耐藥性擴增,對于耐藥性面應更加深入進行研究。

3.2 惡喹酸和諾氟沙星在異育銀鯽體內的藥代動力學特征

本試驗研究的惡喹酸和諾氟沙星的藥代動力學與已有的研究結果基本吻合。惡喹酸出現雙峰并且符合一級消除二室模型,但又有不同之處,梁增輝等[29]在水溫(22.5±1) ℃時給鰻鱺(Anguillajaponica)尾靜脈按10 mg/kg的劑量注射惡喹酸,血藥質量濃度再次升高的時間間隔為4 h,而本試驗的血藥質量濃度再次升高的時間間隔為7 h。由此推出不同的給藥劑量、給藥方法和受試動物對藥物的再次吸收有一定的差異。曲曉榮等[30]在水溫(17±2) ℃的條件下按30 mg/kg的劑量給大菱鲆(Scophthalmusmaximus)口灌諾氟沙星,藥物在血漿中吸收迅速,約2 h,血藥質量濃度即達到最高藥物質量濃度9.24 μg/mL,而本試驗在同劑量的給藥情況下,達到峰值的時間短于大菱鲆,峰值高于大菱鲆。王群等[31]研究發現,在給鱸魚(Lateolabraxjaponicus)口灌諾氟沙星后0.33 h即可達到峰質量濃度。可見,受試對象不同,諾氟沙星的吸收速率和吸收量均有明顯差異。

從以上藥物動力學比較看出,由于受試動物、給藥方式和給藥量的不同,獲得的結果差異較大,對于病原菌,不同株菌的致病性和耐藥性也有很大差異。因此本文的藥效學和藥物動力學研究結果尚不具有普遍借鑒意義,但是基于血藥質量濃度的變化和最小抑菌質量濃度評價抗生素的相對臨床效果可以為藥物選擇提供理論參考。

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ComparativeBacteriostasisofOxolinicAcidandNorfloxcinagainstPathogenicBacteriumAeromonashydrophilainAllogyogeneticsSilverCrucianCarpCarassiusauratusgobelio

SUN Penghui1,LU Jianfei1,QIU Weichen1,Lü Liqun1,2

( 1.National Pathogen Collection Center for Aquatic Animals,College of Fisheries and Life Science,Shanghai Ocean University,Shanghai 201306,China; 2.Cooperative Innovation Center of Freshwater Aquaculture in Hubei Province, Wuhan 430070,China )

In vitro and in vivo pharmacokinetics of oxolinic acid and norfloxcin against pathogenic bacteriumAeromonashydrophila(AH10) were studied in allogyogenetics silver crucian carpCarassiusauratusgobeliowith body weight of 150—200 g singly and orally administrated at a dose of 20,30,and 40 mg per kg body weight at water temperature of (25±2) ℃.The minimal inhibitory concentration (MIC) on AH10 was shown to be 1 μg/mL in oxolinic acid and 0.5 μg/mL in norfloxcin.The maximum serum concentration of oxolinic acid in allogyogenetics silver crucian carp was 4.1 μg/mL at a dose of 20 mg per kg body weight,6.0 μg/mL at a dose of 30 mg per kg body weight,and 8.89 μg/mL at a dose of 40 mg per kg body weight,and the maximum serum concentration of norfloxcin were 11.5 μg/mL at a dose of 20 mg per kg body weight,15.1 μg/mL at a dose of 30 mg per kg body weight, and 18.9 μg/mL at a dose of 40 mg per kg body weight.Cmax of oxolinic acid /MIC of oxolinic acid was 4.1,6.0 and 8.89 at various doses,respectively; Cmax of norfloxcin /MIC of norfloxcin was 23,30.2 and 37.8 at various doses,respectively.The area under the curve (AUC24,0—24 h) of oxolinic acid/MIC of oxolinic acid was 21.6214,33.1449 and 39.1846 at various doses,respectively;AUC24of norfloxcin /MIC of norfloxcin was 274.75,451.55 and 578.35 at various doses,respectively.Based on the AUC24/MIC and Cmax/MIC,there was greater bacteriostasis in norfloxcin than in oxolinic acid againstA.hydrophilain allogyogenetics silver crucian carp.

Carassiusauratusgobelio;Aeromonashydrophila; oxolinic acid; norfloxacin; pharmacodynamics; pharmacokinetics

10.16378/j.cnki.1003-1111.2016.03.005

S943

A

1003-1111(2016)03-0221-06

2015-05-18;

2015-08-04.

現代農業產業技術體系建設專項(CARS-46-12).

孫朋輝(1990-),男,碩士研究生;研究方向:水產藥物防控.E-mail:13052398178@163.com.通訊作者:呂利群(1971-),男,教授,博士;研究方向:動物病毒學.E-mail:lqlv@shou.edu.cn.

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