一种鲆鲽鱼组织中磺胺药物残留的预测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于水产品药物残留预测分析领域，具体涉及一种基于生理药动学模型预 测鲆鲽鱼组织中磺胺药物残留的方法。
【背景技术】
[0002] 包括水产品在内的食品质量安全问题已成为引发社会普遍关注的热点问题。药物 残留是当前影响我国水产品质量安全的最大安全隐患，不仅是政府部门和行业监管的重点 内容，同时也是养殖生产者密切关心，能够直接影响其经济收益多寡的关键因素。现有的动 物食品药残检测与监管主要是根据药物的毒理学和残留消除研究结果建立最大残留限量 和休药期，并以此指导养殖生产中的药物使用，同时通过不定期的抽样检测来确定残留浓 度是否超标。理论上，严格按照休药期规定用药，动物可食性组织中的药物及其代谢物残留 量不会超标。然而，由于水产病害成因的复杂性、渔药基础理论研究的缺乏及养殖生产者 用药技术参差不齐，导致水产养殖生产中滥、乱用药物、标签外超量使用药物等现象较为普 遍，存在安全隐患。传统的药物代谢动力学（药动学）是在特定试验条件下，按照标准剂量 和途径给药后，研究药物在动物体内的代谢和残留消除规律，主要用于给药方案和休药期 的制定。虽然经典药动学研究通过拟合残留数据也可以获得药物在动物体内简单的消除趋 势，但该趋势是多种限制条件下的一种静态数学描述，无法满足对实际养殖生产中复杂用 药条件下的药残预测分析要求。
[0003] 针对经典药动学模型的明显不足，国外学者在上世纪60年代后期提出了全新的 生理药动学（PBPK)模型，它基于动物的生理解剖学特点，结合经典药动学研究结果，对药 物在体内的过程进行详尽的模块化数学描述，可以对组织中的药物浓度做出实时、准确的 预测。尤其还可以通过变换相应生理生化参数，使不同状态、不同种属之间的外推成为可 能，在种间外推、暴露途径外推、药物外推和剂量外推方面具有较强的预测功能，已被广泛 应用于新药研发、药残风险评估、生态环境危险性评估等领域，在药残预测方面具有广阔的 应用前景。
[0004] 目前，基于PBPK模型预测兽药残留已有不少成功的案例，只需利用一些容易获得 的信息就能预测不同暴露情况下药物（甚至其代谢物）在食品动物可食性组织中的残留， 而且还能分析个体差异对预测结果的影响。在水产动物方面，目前仅有土霉素在大西洋鲑 和大鳞大马哈鱼体内的PBPK模型，还未见鲆鲽鱼体内药物的PBPK模型。
【发明内容】
[0005] 为解决上述技术问题，本发明通过构建符合鲆鲽鱼生理解剖特征的生理药动学模 型结构，提供一种基于鲆鲽鱼PBPK模型的药物残留预测方法，能够对鲆鲽鱼养殖生产过程 中未按标签剂量或数次使用磺胺类药物等复杂用药情况下，磺胺药物在鲆鲽鱼体内的残留 消除过程进行预测，准确性高。
[0006] 本发明的一种鲆鲽鱼组织中磺胺药物残留的预测方法，步骤为：
[0007] 1)确立PBPK模型结构和质量平衡方程：依据鲆鲽鱼的生理解剖及磺胺药物在其 体内的代谢特征提出鲆鲽鱼PBPK模型的假设，确立模型结构，然后依据血流限速和质量守 恒的原则确立磺胺药物在鲆鲽鱼体内PBPK模型的质量平衡方程；
[0008] 2)所述的PBPK模型参数的拟合求解：在限定试验条件下实施药物残留试验，获 得磺胺药物在鲆鲽鱼组织中的药物浓度-时间数据；然后，使用药物浓度-时间数据校正 PBPK模型中质量平衡方程参数；
[0009] 3)检测药物初始浓度：对近期在养殖过程中使用过磺胺药物的鲆鲽鱼，从中选择 3-5尾鲆鲽鱼样品，测量各组织中磺胺药物的浓度，并分别计算平均值，作为药物初始浓度； 同时收集并记录其品种、规格、水温、药物名称、给药方式、用药天数、停药时间、初始浓度采 样时间的信息；
[0010] 4)预测药物残留浓度：将各组织药物初始浓度输入到模型结构中的质量平衡方 程中进行运算，得出初始浓度采样时间之后任一时间点得各组织中药物残留浓度的预测 值。
[0011] 进一步的，所述步骤1)中对模型的假设如下：鲆鲽鱼PBPK模型包含肌肉、肝脏、皮 肤、其他组织和血液5个模块，各组织模块通过血液室连接在一起；每一组织器官中的药物 浓度在任一时刻都是动态平衡的；药物分布到各组织的速率是受血液流速限制；除酶促反 应外，所有过程都是线性的；组织/血液药物浓度分配系数不依赖于浓度和时间；磺胺药物 在鲆鲽鱼体内以原形药物形式进行分布和清除，不产生代谢产物，而且药物清除途径是通 过肾来清除。
[0012] 进一步的，所述步骤2)中所述限定试验条件是指：试验鱼养殖及试验场地为室内 且顶棚设置遮阳设施，养殖容器为水泥池或玻璃钢强化塑料桶，要求底面积不小于〇. 5m2， 且具备进水、排水和充气装置，试验期间在养殖容器中保持流水、充气；养殖海水水质需满 足我国《渔业水质标准》要求，而且水体中不得检出任何磺胺类药物；实施药物残留试验时， 大菱鲆和牙鲆在15-18Γ水温条件下，半滑舌鳎在18-22Γ水温条件下进行；试验鱼需按品 种单独饲养和试验，试验鱼体重为0. 3-0. 5kg，养殖密度低于5kg/m2,总数量均不少于100 尾。
[0013] 进一步的，所述步骤2)中所述药物残留试验的实施步骤如下：使用无菌生理盐水 配制浓度为80-120mg/mL的磺胺间甲氧啼啶工作液，按照100mg/kg鱼体重的剂量，以经口 灌胃的方式分别给予鲆鲽鱼，连续给药3天；分别于给药前和给药后采集试验鱼血浆、肝、 肌肉、皮肤、肾组织样品，每个时间点取6-8个重复样，检测血浆和各组织样品中磺胺药物 的浓度，获得药物浓度-时间数据。
[0014] 进一步的，所述磺胺药物为磺胺类水产药物及其复方制剂。
[0015] 进一步的，所述磺胺药物为磺胺间甲氧嘧啶、磺胺二甲嘧啶、磺胺甲噁唑、磺胺间 二甲氧嘧啶、磺胺嘧啶。
[0016] 进一步的，所述鲆鲽鱼为大菱鲆、牙鲆、半滑舌鳎、漠斑牙鲆、石鲽、圆斑星鲽、条斑 星鲽、大西洋鳙鲽和欧鳎。
[0017] 进一步的，所述鲆鲽鱼为大菱鲆、牙鲆和半滑舌鳎。
[0018]与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：
[0019] 1.本发明所述的方法是基于鲆鲽鱼PBPK模型来预测磺胺药物在鲆鲽鱼体内残留 浓度变化，该PBPK模型包含了5个生理组织模块，这些模块均具有实际的生理学意义，因 此，除血液外，本发明还可以实现对鲆鲽鱼肌肉、皮肤等多个可食性组织中的药物残留进行 实时、动态预测。
[0020] 2.本发明所述的方法可对实际养殖生产中常见的标签外用药、不同养殖条件用药 等多种复杂情况下的药残变化趋势进行预测。
[0021] 3.与传统药物残留检测及预测方法相比，本发明所述的方法需要采集的检测样本 量大大降低，仅需要残留初期某个时间点的药残浓度值，即可预测该时间点之后的残留变 化趋势。
【附图说明】
[0022] 图1本发明的PBPK模型的结构图；
[0023] 图2实施例1中半滑舌鳎肌肉中磺胺间甲氧嘧啶的预测值（平滑曲线）和实测值 (叉点）比较；
[0024] 图3实施例1中半滑舌鳎皮肤中磺胺间甲氧嘧啶的预测值（平滑曲线）和实测值 (叉点）比较。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合【具体实施方式】对本发明的技术方案作进一步详细的说明。
[0026] 本发明提供了一种养殖鲆鲽鱼组织中磺胺药物残留的预测方法，包括确立PBPK 模型结构和质量平衡方程、PBPK模型参数的拟合求解、药物初始浓度的检测、及药物残留浓 度的预测。具体步骤如下：
[0027] 1.确立PBPK模型结构和质量平衡方程：
[0028] 本发明中使用鲆鲽鱼PBPK模型来描述磺胺药物在鲆鲽鱼体内的动态浓度变化， 依据鲆鲽鱼的生理解剖及磺胺药物在其体内的代谢特征提出鲆鲽鱼PBPK模型的假设并确 立模型结构。
[0029] 药物在动物体内的浓度变化是一系列复杂生理、生化作用的共同反映，不同部位 也存在差异，由于缺乏药物（包括磺胺药物等）在鲆鲽鱼体内大量具体过程的了解（如血 液循环系统及各组织器官内的分布、消除、迀移速率等），需要将这一过程简单化，提出一些 假设，以便可以用数学方程式来描述药物动态变化过程。本发明中模型的假设如下：鲆鲽 鱼PBPK模型包含肌肉、肝脏、皮肤、其他组织（含肾脏）和血液5个模块，各组织模块通过 血液室连接在一起；每一组织器官中的药物浓度在任一时刻都是动态平衡的；药物分布到 各组织的速率是受血液流速限制；药物在体内发生生理生化反应导致的浓度变化过程，除 酶促反应外，其他所有过程都是线性的；组织/血液药物浓度分配系数不依赖于浓度和时 间；磺胺药物在鲆鲽鱼体内主要以原形药物形式进