鲢对二氧化碳麻醉的生理响应及其机理研究

发布时间：2020-06-03 20:52

【摘要】：鲢(Hypophthalmichthys molitrix)是淡水养殖四大家鱼之一,其产量在淡水养殖鱼类中居于第二位,主要为鲜活销售。鲢在保活运输过程中易受到低氧胁迫、拥挤胁迫、振荡等不利环境的刺激而产生应激反应,导致鱼体生理状态发生改变,甚至死亡,造成经济损失。麻醉剂可以使鱼体处于镇静状态,降低鱼类在保活运输过程中的代谢速率,减轻应激程度,从而提高运输存活率。与其他麻醉剂相比较,二氧化碳(CO_2)是代谢气体,对人和鱼类具有无毒、无药物残留等优点,因此,成为我国化学麻醉剂里唯一被允许在食用鱼中使用的麻醉剂。但CO_2麻醉浓度较窄,因种类和规格而异,在保活运输中的应用研究还不够深入,尤其是大宗淡水经济鱼类相关报道甚少。为此,本研究以鲢为研究对象,研究了CO_2麻醉在其保活运输中的应用,测定了CO_2麻醉处理和复苏过程鲢主要的生理生化指标和应激指标、脑组织神经递质含量和相关基因的表达量,并与一次性密封充氧(O_2)处理进行比较,了解二氧化碳麻醉对鲢生理状态和神经调控相关基因表达的影响,初步了解二氧化碳麻醉鲢保活技术的作用机理。主要研究结果如下:(1)二氧化碳麻醉鲢的方法建立。首先,使用CO_2和O_2 1:1混合气体处理,探讨了不同温度、CO_2浓度和时间(浸泡时间)对鲢存活率的影响,然后在此基础上设计三因素两水平的正交优化实验,得到鲢最佳的麻醉条件为CO_2浓度为155±15 mg/L,温度为20℃时,鲢存活时间长达15 h,存活率高达100%。(2)鲢对二氧化碳麻醉处理的生理响应。(1)实验进行30 min后,CO_2麻醉使鲢的呼吸频率显著降低,运动减弱;经过15 h麻醉,水体溶解氧从8.46±0.25 mg/L降低至1.07±0.15 mg/L。(2)麻醉后鲢血清钾离子浓度显著升高,复苏恢复24 h后恢复至正常水平;血清钙离子浓度变化不显著,复苏时显著下降;血红蛋白含量和乳酸脱氢酶活力不断升高。(3)血清中乳酸浓度在麻醉后升高,复苏后下降;尿素氮浓度持续升高;肝糖原含量麻醉后显著降低,复苏后升高但仍低于正常水平;肌糖原含量变化不大。(4)血清中肾上腺素、醛固酮和皮质醇含量在实验过程中变化不大。(3)鲢对密封充O_2处理的生理响应。一次性密封充O_2处理作为CO_2麻醉处理的对照,(1)实验进行30 min后,鲢呼吸频率未发生显著改变;经过15 h处理,水体溶解氧从9.74±0.64 mg/L降低至0.43±0.12 mg/L。(2)处理后血清钾离子显著升高,复氧后下降但仍高于正常水平;血清钙离子处理时变化不显著,复氧后显著下降;血红蛋白含量处理后升高,复氧后降低;乳酸脱氢酶活力不断升高。(3)血清中乳酸含量处理后显著升高,复氧后降低仍高于正常水平;尿素氮含量不断升高;肝糖原含量处理后显著降低,复氧后恢复至正常含量;肌糖原含量变化不大。(4)肾上腺素处理后变化不大,复氧后显著升高;皮质醇和醛固酮处理后显著升高,复氧后恢复至正常水平。(4)二氧化碳麻醉对神经递质和相关基因表达的影响。CO_2麻醉处理后,鲢脑组织乙酰胆碱含量变化不大,多巴胺和5-羟色胺含量下降;复苏后,神经递质含量均上升。qPCR结果表明,麻醉后kcnk3a、kcnk9、HIF-1α和EPO基因表达量均升高,复苏后表达量均降低。以上结果提示,二氧化碳通过升高鲢神经细胞外液钾离子浓度或使神经细胞钾离子过度外流,导致神经细胞膜超级化,抑制了膜电位的传递,阻碍了神经兴奋的传导,从而降低了鱼体的应激反应、代谢活动,表现为呼吸频率降低,耗氧量减少,应激指标变化不显著。CO_2处理使鱼体恢复到正常生理状态的时间延长,无氧代谢增强,增加肝脏和肾脏的负担。结果表明,CO_2处理对鲢是一种有效的、安全的麻醉方法,与密封充O_2处理比较,可以有效降低其代谢率,减少应激反应,在一定时间和温度范围内,能达到100%存活率。本研究结果可以为CO_2麻醉机制的研究提供基础资料,为鲢的保活运输提供指导,对其他鱼类的保活运输也具有参考价值。
【图文】：

模型图,模型,应激源,应激反应

文献综述过程与人类和其他哺乳类动物相似，可以分为三个阶段，分别为应激源识别阶段、应激防御阶段和应激反应结果阶段（图 1.1）[91]。以生理学角度分析，鱼类应激反应阶段可以被看作三个层级的级联反应。第一级应激反应为各感受器识别应激源导致神经-激素反应系统的激活，在鱼体内表现为应激源激活了以交感-嗜铬组织系统(sympathetico-chromaffin system，SCS)和下丘脑-垂体-肾间组织(hypothalamic-pituitary-interrenal，HPI) 轴为主的应激反应系统。第二级应激反应为应激反应系统促使内分泌腺体释放儿茶酚胺、皮质醇等应激激素，经血液循环至各个组织或器官，调控各种生理生化反应和活动，改变鱼体的生理状态，实质为各种生物学资源的再分配[92]。第三级应激反应表现为鱼体适应了应激源后，生理恢复正常，或为伴随着生长减缓、抗病性下降等变化形成了新的生理平衡，也可能为鱼类无法适应应激源造成疾病、损伤、死亡等现象。

流程图,流程,活力,身体平衡

图 3.1 麻醉装置和流程[120]Fig 3.1 Anesthesia decice and process3.2.1.2 鲢麻醉和复苏程度及活体与死亡的确定结合前期的探索性实验结果，在密闭实验鱼缸中，以不同饱和浓度 CO2水溶液处理实验鲢，根据鲢不同麻醉浓度下的行为反应将鲢麻醉和复苏程度分为五个阶段，分别为麻醉程度 A0-2、复苏程度 R1-2。其中 A0 为未麻醉阶段，活力正常，对外界刺激有反应且反应迅速；A1 为轻度麻醉阶段，，有活力，身体平衡性较好，但呼吸减缓，对外界刺激无反应或反应较慢；A2 为深度麻醉阶段，活力较低，身体失去平衡，呼吸微弱或停止，对外界刺激无反应；R1 为未完全复苏阶段，表现为鱼体恢复部分活力，鳃盖开始张合，鱼鳍能够摆动但不能保持身体平衡；R2 为完全恢复阶段，呼吸频率、行为等恢复正常。把麻醉处理后的鲢放入充气的实验用水中进行复苏，30 min 内能够苏醒恢复活力的视为活体，经外部反复刺激，30 min 内鱼体仍无任何活力的视为死亡。3.2.1.3 CO2麻醉液的制备向装有 5 L 实验用水的密闭鱼缸（使用保鲜膜和塑料盖密闭）中分别通入 CO2：
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S917.4

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