一種鲆鰈魚組織中磺胺藥物殘留的預測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水產(chǎn)品藥物殘留預測分析領(lǐng)域，具體涉及一種基于生理藥動學模型預 測鲆鰈魚組織中磺胺藥物殘留的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 包括水產(chǎn)品在內(nèi)的食品質(zhì)量安全問題已成為引發(fā)社會普遍關(guān)注的熱點問題。藥物 殘留是當前影響我國水產(chǎn)品質(zhì)量安全的最大安全隱患，不僅是政府部門和行業(yè)監(jiān)管的重點 內(nèi)容，同時也是養(yǎng)殖生產(chǎn)者密切關(guān)心，能夠直接影響其經(jīng)濟收益多寡的關(guān)鍵因素。現(xiàn)有的動 物食品藥殘檢測與監(jiān)管主要是根據(jù)藥物的毒理學和殘留消除研究結(jié)果建立最大殘留限量 和休藥期，并以此指導養(yǎng)殖生產(chǎn)中的藥物使用，同時通過不定期的抽樣檢測來確定殘留濃 度是否超標。理論上，嚴格按照休藥期規(guī)定用藥，動物可食性組織中的藥物及其代謝物殘留 量不會超標。然而，由于水產(chǎn)病害成因的復雜性、漁藥基礎(chǔ)理論研究的缺乏及養(yǎng)殖生產(chǎn)者 用藥技術(shù)參差不齊，導致水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)中濫、亂用藥物、標簽外超量使用藥物等現(xiàn)象較為普 遍，存在安全隱患。傳統(tǒng)的藥物代謝動力學（藥動學）是在特定試驗條件下，按照標準劑量 和途徑給藥后，研究藥物在動物體內(nèi)的代謝和殘留消除規(guī)律，主要用于給藥方案和休藥期 的制定。雖然經(jīng)典藥動學研究通過擬合殘留數(shù)據(jù)也可以獲得藥物在動物體內(nèi)簡單的消除趨 勢，但該趨勢是多種限制條件下的一種靜態(tài)數(shù)學描述，無法滿足對實際養(yǎng)殖生產(chǎn)中復雜用 藥條件下的藥殘預測分析要求。
[0003] 針對經(jīng)典藥動學模型的明顯不足，國外學者在上世紀60年代后期提出了全新的 生理藥動學（PBPK)模型，它基于動物的生理解剖學特點，結(jié)合經(jīng)典藥動學研究結(jié)果，對藥 物在體內(nèi)的過程進行詳盡的模塊化數(shù)學描述，可以對組織中的藥物濃度做出實時、準確的 預測。尤其還可以通過變換相應生理生化參數(shù)，使不同狀態(tài)、不同種屬之間的外推成為可 能，在種間外推、暴露途徑外推、藥物外推和劑量外推方面具有較強的預測功能，已被廣泛 應用于新藥研發(fā)、藥殘風險評估、生態(tài)環(huán)境危險性評估等領(lǐng)域，在藥殘預測方面具有廣闊的 應用前景。
[0004] 目前，基于PBPK模型預測獸藥殘留已有不少成功的案例，只需利用一些容易獲得 的信息就能預測不同暴露情況下藥物（甚至其代謝物）在食品動物可食性組織中的殘留， 而且還能分析個體差異對預測結(jié)果的影響。在水產(chǎn)動物方面，目前僅有土霉素在大西洋鮭 和大鱗大馬哈魚體內(nèi)的PBPK模型，還未見鲆鰈魚體內(nèi)藥物的PBPK模型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過構(gòu)建符合鲆鰈魚生理解剖特征的生理藥動學模 型結(jié)構(gòu)，提供一種基于鲆鰈魚PBPK模型的藥物殘留預測方法，能夠?qū)姻l魚養(yǎng)殖生產(chǎn)過程 中未按標簽劑量或數(shù)次使用磺胺類藥物等復雜用藥情況下，磺胺藥物在鲆鰈魚體內(nèi)的殘留 消除過程進行預測，準確性高。
[0006] 本發(fā)明的一種鲆鰈魚組織中磺胺藥物殘留的預測方法，步驟為：
[0007] 1)確立PBPK模型結(jié)構(gòu)和質(zhì)量平衡方程：依據(jù)鲆鰈魚的生理解剖及磺胺藥物在其 體內(nèi)的代謝特征提出鲆鰈魚PBPK模型的假設(shè)，確立模型結(jié)構(gòu)，然后依據(jù)血流限速和質(zhì)量守 恒的原則確立磺胺藥物在鲆鰈魚體內(nèi)PBPK模型的質(zhì)量平衡方程；
[0008] 2)所述的PBPK模型參數(shù)的擬合求解：在限定試驗條件下實施藥物殘留試驗，獲 得磺胺藥物在鲆鰈魚組織中的藥物濃度-時間數(shù)據(jù)；然后，使用藥物濃度-時間數(shù)據(jù)校正 PBPK模型中質(zhì)量平衡方程參數(shù)；
[0009] 3)檢測藥物初始濃度：對近期在養(yǎng)殖過程中使用過磺胺藥物的鲆鰈魚，從中選擇 3-5尾鲆鰈魚樣品，測量各組織中磺胺藥物的濃度，并分別計算平均值，作為藥物初始濃度； 同時收集并記錄其品種、規(guī)格、水溫、藥物名稱、給藥方式、用藥天數(shù)、停藥時間、初始濃度采 樣時間的信息；
[0010] 4)預測藥物殘留濃度：將各組織藥物初始濃度輸入到模型結(jié)構(gòu)中的質(zhì)量平衡方 程中進行運算，得出初始濃度采樣時間之后任一時間點得各組織中藥物殘留濃度的預測 值。
[0011] 進一步的，所述步驟1)中對模型的假設(shè)如下：鲆鰈魚PBPK模型包含肌肉、肝臟、皮 膚、其他組織和血液5個模塊，各組織模塊通過血液室連接在一起；每一組織器官中的藥物 濃度在任一時刻都是動態(tài)平衡的；藥物分布到各組織的速率是受血液流速限制；除酶促反 應外，所有過程都是線性的；組織/血液藥物濃度分配系數(shù)不依賴于濃度和時間；磺胺藥物 在鲆鰈魚體內(nèi)以原形藥物形式進行分布和清除，不產(chǎn)生代謝產(chǎn)物，而且藥物清除途徑是通 過腎來清除。
[0012] 進一步的，所述步驟2)中所述限定試驗條件是指：試驗魚養(yǎng)殖及試驗場地為室內(nèi) 且頂棚設(shè)置遮陽設(shè)施，養(yǎng)殖容器為水泥池或玻璃鋼強化塑料桶，要求底面積不小于〇. 5m2， 且具備進水、排水和充氣裝置，試驗期間在養(yǎng)殖容器中保持流水、充氣；養(yǎng)殖海水水質(zhì)需滿 足我國《漁業(yè)水質(zhì)標準》要求，而且水體中不得檢出任何磺胺類藥物；實施藥物殘留試驗時， 大菱鲆和牙鲆在15-18Γ水溫條件下，半滑舌鰨在18-22Γ水溫條件下進行；試驗魚需按品 種單獨飼養(yǎng)和試驗，試驗魚體重為0. 3-0. 5kg，養(yǎng)殖密度低于5kg/m2,總數(shù)量均不少于100 尾。
[0013] 進一步的，所述步驟2)中所述藥物殘留試驗的實施步驟如下：使用無菌生理鹽水 配制濃度為80-120mg/mL的磺胺間甲氧啼啶工作液，按照100mg/kg魚體重的劑量，以經(jīng)口 灌胃的方式分別給予鲆鰈魚，連續(xù)給藥3天；分別于給藥前和給藥后采集試驗魚血漿、肝、 肌肉、皮膚、腎組織樣品，每個時間點取6-8個重復樣，檢測血漿和各組織樣品中磺胺藥物 的濃度，獲得藥物濃度-時間數(shù)據(jù)。
[0014] 進一步的，所述磺胺藥物為磺胺類水產(chǎn)藥物及其復方制劑。
[0015] 進一步的，所述磺胺藥物為磺胺間甲氧嘧啶、磺胺二甲嘧啶、磺胺甲噁唑、磺胺間 二甲氧嘧啶、磺胺嘧啶。
[0016] 進一步的，所述鲆鰈魚為大菱鲆、牙鲆、半滑舌鰨、漠斑牙鲆、石鰈、圓斑星鰈、條斑 星鰈、大西洋鳙鰈和歐鰨。
[0017] 進一步的，所述鲆鰈魚為大菱鲆、牙鲆和半滑舌鰨。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是：
[0019] 1.本發(fā)明所述的方法是基于鲆鰈魚PBPK模型來預測磺胺藥物在鲆鰈魚體內(nèi)殘留 濃度變化，該PBPK模型包含了5個生理組織模塊，這些模塊均具有實際的生理學意義，因 此，除血液外，本發(fā)明還可以實現(xiàn)對鲆鰈魚肌肉、皮膚等多個可食性組織中的藥物殘留進行 實時、動態(tài)預測。
[0020] 2.本發(fā)明所述的方法可對實際養(yǎng)殖生產(chǎn)中常見的標簽外用藥、不同養(yǎng)殖條件用藥 等多種復雜情況下的藥殘變化趨勢進行預測。
[0021] 3.與傳統(tǒng)藥物殘留檢測及預測方法相比，本發(fā)明所述的方法需要采集的檢測樣本 量大大降低，僅需要殘留初期某個時間點的藥殘濃度值，即可預測該時間點之后的殘留變 化趨勢。
【附圖說明】
[0022] 圖1本發(fā)明的PBPK模型的結(jié)構(gòu)圖；
[0023] 圖2實施例1中半滑舌鰨肌肉中磺胺間甲氧嘧啶的預測值（平滑曲線）和實測值 (叉點）比較；
[0024] 圖3實施例1中半滑舌鰨皮膚中磺胺間甲氧嘧啶的預測值（平滑曲線）和實測值 (叉點）比較。
【具體實施方式】
[0025] 下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步詳細的說明。
[0026] 本發(fā)明提供了一種養(yǎng)殖鲆鰈魚組織中磺胺藥物殘留的預測方法，包括確立PBPK 模型結(jié)構(gòu)和質(zhì)量平衡方程、PBPK模型參數(shù)的擬合求解、藥物初始濃度的檢測、及藥物殘留濃 度的預測。具體步驟如下：
[0027] 1.確立PBPK模型結(jié)構(gòu)和質(zhì)量平衡方程：
[0028] 本發(fā)明中使用鲆鰈魚PBPK模型來描述磺胺藥物在鲆鰈魚體內(nèi)的動態(tài)濃度變化， 依據(jù)鲆鰈魚的生理解剖及磺胺藥物在其體內(nèi)的代謝特征提出鲆鰈魚PBPK模型的假設(shè)并確 立模型結(jié)構(gòu)。
[0029] 藥物在動物體內(nèi)的濃度變化是一系列復雜生理、生化作用的共同反映，不同部位 也存在差異，由于缺乏藥物（包括磺胺藥物等）在鲆鰈魚體內(nèi)大量具體過程的了解（如血 液循環(huán)系統(tǒng)及各組織器官內(nèi)的分布、消除、迀移速率等），需要將這一過程簡單化，提出一些 假設(shè)，以便可以用數(shù)學方程式來描述藥物動態(tài)變化過程。本發(fā)明中模型的假設(shè)如下：鲆鰈 魚PBPK模型包含肌肉、肝臟、皮膚、其他組織（含腎臟）和血液5個模塊，各組織模塊通過 血液室連接在一起；每一組織器官中的藥物濃度在任一時刻都是動態(tài)平衡的；藥物分布到 各組織的速率是受血液流速限制；藥物在體內(nèi)發(fā)生生理生化反應導致的濃度變化過程，除 酶促反應外，其他所有過程都是線性的；組織/血液藥物濃度分配系數(shù)不依賴于濃度和時 間；磺胺藥物在鲆鰈魚體內(nèi)主要以原形藥物形式進