本文是一篇医学论文,本试验采用斑马鱼作为模式动物,探讨PSE引起斑马鱼的行为变化,发现在不同时期暴露都能引起运动行为的增强,表现为运动距离的增加,5-HT生成相关基因5-htr1ab,5-htr1bd和tph2基因表达的增加,以及DA生成相关的dbh基因的显著增加。
1引言
1.1麻黄及其生物碱概述
麻黄是麻黄科麻黄属植物的地上部分制备的,全世界发现69种麻黄,但是主要使用的是中国麻黄,它最初是用于治疗,如过敏、支气管哮喘、寒冷、感冒、咳嗽、水肿、发烧、流感、头痛和鼻塞[24,25]。麻黄提高精神敏锐度、改善性能力、增加血液循环和减轻体重是通过增加交感神经系统活动和产热实现的[26]。麻黄在中国被用作治疗药物有数千年历史,但是越来越多的麻黄不良反应被报道,而且麻黄在西方国家广泛用于减肥后与许多严重和潜在的致命副作用有关。研究中的主要严重不良事件为心血管,包括高血压、心悸、心肌梗死、癫痫发作、短暂性脑缺血发作、脑血管意外和猝死。麻黄的活性成分可能是麻黄碱和其他相关的拟交感神经生物碱,这可能解释了它的治疗效果和副作用[26,27]。
麻黄中含有的生物碱有EPH、伪麻黄碱、去甲麻黄碱、去甲伪麻黄碱等[28]。通过增加小鼠的自发运动活动观察到了EPH对中枢神经系统(CNS)具有刺激作用[29]。EPH在CNS方面的影响通常被认为与安非他明和甲基苯丙胺相似,虽然显著性没有那么明显[30]。去甲麻黄碱(又称苯丙醇胺)在结构和功能上与苯丙胺和EPH相似,它曾经广泛用于多种非处方药,例如感冒制剂和减肥药[31]。该药物在2000年被禁用,药物的不良反应包括头痛、震颤、失眠、情绪激动、胸痛并伴有明显的毒性产生[32]。也有报道称去甲伪麻黄碱作为食欲抑制剂后均出现持续性运动障碍综合征[33]。伪麻黄碱常以盐酸盐或硫酸盐的形式存在于医药产品中,由于过量服用,拟交感神经作用的症状可能会有所不同。有时对CNS有抑制作用(镇静作用、呼吸暂停、注意力下降、发绀、昏迷和循环衰竭),有时对CNS有刺激作用(失眠、幻觉、震颤和抽搐)[34]。
1.2盐酸伪麻黄碱概述及研究进展
盐酸伪麻黄碱(pseudoephedrine,PSE)是EPH的一种非对映体。它很容易用于非处方药物(OTC),并经常与其他活性成分,如对乙酰氨基酚联合使用[35]。
非处方药物(OTC)通常被认为是安全的,可以直接从相关的药店/商店购买,而无需处方[36,37]。PSE被用作治疗感冒和发烧、咳嗽及哮喘的药物[38-40]。PSE治疗普通感冒引起的疼痛和鼻塞的安全范围为30~120mg[34,41,42]。与EPH类似,PSE也被用作增加能量消耗和减轻体重的兴奋剂,并被健美运动员使用[43]。OTC的使用虽然鼓励自我护理,但这导致公众对其安全性的认识以及对其滥用、依赖和危害缺乏认识[38-40,44]。事实上,一些OTC的活性成分在超过推荐剂量的情况下具有滥用的可能性,并且由于其转移到中枢精神活性作用的可能性而变得越来越受欢迎[43,45-48]。
虽然PSE在非处方药物(OTC)中很常见,但其对CNS的潜在药物不良反应一直存在争议。PSE对改善运动表现的一个机制是个人感知消耗的减少,这是由于多巴胺增加的原因[49]。一些病例报告描述了PSE的焦虑症状,如不安、易怒和失眠[50,51]。幼儿所面临的问题更令人担忧。在美国的儿童中,PSE的使用量很高,5%的儿童每周服用一次PSE,7.5%的儿童每周服用含有PSE的>1片[52]。一个病例报告,一名2岁儿童在过度服用PSE/右美沙芬联合咳嗽制剂后出现过度易怒、精神病和共济失调[53]。还有报告称一名7岁女孩在服用了数量不详的PSE/抗组胺药组合后出现了肌阵挛运动和震颤[54]。PSE也是与小动物毒性相关的最常见的减充血剂,狗比猫更常用此物[55]。
2试验材料与方法
2.1试验材料
2.1.1试验动物
成年斑马鱼(AB系)饲养于内蒙古毒物监控及毒理学重点实验室的斑马鱼养殖系统(北京爱生科技)中,温度为27.5±0.5℃、光暗比例为14:10、pH为7.0-7.6、电导率440-640μS。繁育时将成年雄性和雌性斑马鱼按2:1的比例放置在繁殖槽中进行繁殖,在产卵后30 min内收集胚胎,并转移到有盖的培养皿中,用斑马鱼培养液(ZR液)(NaC l,13.7 mM;KCI,0.54 mM;MgSO4,1.0 mM;CaCI2,1.3 mM;Na2HPO4,0.025 mM;KH2PO4,0.044 mM;NaH CO3,4.2 mM)进行培养。
成鱼试验将4月龄雌雄斑马鱼分开饲养一周观察其健康健康状态,之后按照试验浓度饲养于5 L的试验缸中,进行14 d的水体暴露。试验缸中保持温度为27.5±0.5℃、光暗比例为14:10、pH为7.0-7.6、电导率440-640μS。
2.1.2试验仪器
试验过程中使用的仪器均列于表1中。
2.2试验方法
2.2.1斑马鱼胚胎的暴露方法
使用六孔板作为暴露器皿,将4 hpf健康干净的胚胎随机置于6孔板内,每孔10枚,分别使用不同浓度的PSE(0.5、2和8μM)暴露,并设立空白对照组,每个浓度设置三个重复。之后,将胚胎移入恒温箱中孵化。分别在不同时间点检测形态学、卷曲行为及120 hpf检测行为学变化。
有关五羟色胺拮抗剂暴露,首先将4 hpf健康干净的胚胎随机置于6孔板内,使用不同浓度的PSE(0.5、2和8μM)暴露至23 hpf,清洗后加入6.25μM拮抗剂WAY100635作用1 h。设立空白对照组,每个浓度设置三个重复,每孔10枚胚胎。
有关成鱼试验的暴露,首先将4月龄的雌雄斑马鱼分别放置于饲养缸中观察一周,观察斑马鱼的健康状况,之后将健康状况良好,大小一致的雌雄斑马鱼分别放置于5 L试验缸中。斑马鱼分为6组(雌雄斑马鱼各3个组),即空白组(水体中无PSE),0.01μg∙L‒1 PSE暴露组、100μg∙L‒1 PSE暴露组[14]。每组三缸平行,保持每缸中10条斑马鱼的饲养密度。每天正常饲喂两次,试验暴露14 d,每天观察形态学指标。
3试验结果....................10
3.1 PSE对斑马鱼胚胎(幼鱼)死亡率、孵化率及心率的影响...................10
3.2 PSE对斑马鱼胚胎(幼鱼)卷曲频率的影响................11
4讨论............................22
5结论........................24
4讨论
盐酸伪麻黄碱(PSE)可作为制备甲基苯丙胺的原料[9]。美国食品药品管理局(FDA)2021年发布警告称,滥用和故意错用非处方药类的六氢脱氧麻黄碱可能导致健康风险,如心脏和精神健康问题(包括心跳加快或心跳异常、高血压、妄想等),可能导致住院、残疾或死亡[13]。甲基苯丙胺的半衰期很长,使用时可以在几秒钟内生效并持续12 h,造成包括呼吸加快、心率加快和血压升高、食欲不振、体重减轻、体温升高、头痛和头晕等相关的短期影响,以及极度口干、偏执或精神病症状等长期影响[87]。在加拿大,有部分地区因滥用甲基苯丙胺而寻求治疗的人数有所增加。当药物失效时,人们会感到焦虑和抑郁,并可能变得烦躁或暴力,并表现出不可预测的行为异常和危害[88-90]。
本试验将4 hpf斑马鱼暴露于0.5、2和8μM PSE,发现会给斑马鱼幼鱼造成不同程度的行为学变化。无论光照环境下还是黑暗环境下都能引起斑马鱼游泳距离不同程度的增加,以及光照环境下造成趋触值的降低(0.5和2μM),说明斑马鱼在0.5和2μM下可能在中心区域游动增加,产生焦虑感。并且这种作用时间可以持续到5 d。这与PSE的残留药效较长有一定关联。长期暴露于PSE的斑马鱼发现也都引起了游泳距离的增加,且在第14 d游泳距离增加明显。Huang等报道斑马鱼摄取麻黄碱(EPH)后检测斑马鱼生物样本中各个组织器官中EPH的含量,发现在鱼的脑组织中检测到最高浓度为84.97 ng·g-1。在14 d的暴露期内,生物样品中EPH平均浓度的相对丰度一般遵循脑>卵巢>肝脏>肠>肌肉的顺序[14]。这个作用时间长度与本试验基本相符。
5结论
本试验采用斑马鱼作为模式动物,探讨PSE引起斑马鱼的行为变化,发现在不同时期暴露都能引起运动行为的增强,表现为运动距离的增加,5-HT生成相关基因5-htr1ab,5-htr1bd和tph2基因表达的增加,以及DA生成相关的dbh基因的显著增加。试验结果预示PSE增加的行为变化与5-HT和DA相关基因表达增强密切关联。这些结果预示斑马鱼行为变化是一种可用的PSE监控指标,并且有助于了解精神活性物质在水生生物中的行为变化,对研究其对水生生物的毒性机制和评估生态风险具有指导意义。
参考文献(略)