中国媒介生物学及控制杂志  2017, Vol. 28 Issue (4): 318-321

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金冬梅, 黄河清, 布兰, 王振彪, 张东, 刘善辉, 李凯
JIN Dong-mei, HUANG He-qing, BU Lan, WANG Zhen-biao, ZHANG Dong, LIU Shan-hui, LI Kai
用药条件下马胃蝇蛆排出动态模型的建立
Study on the discharge dynamics of Gasterophilus spp.larvae after administration of ivermectin
中国媒介生物学及控制杂志, 2017, 28(4): 318-321
Chin J Vector Biol & Control, 2017, 28(4): 318-321
10.11853/j.issn.1003.8280.2017.04.004

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收稿日期: 2017-03-16
网络出版时间: 2017-06-12 16:24
用药条件下马胃蝇蛆排出动态模型的建立
金冬梅1, 黄河清1, 布兰2, 王振彪3, 张东1, 刘善辉4, 李凯1     
1 北京林业大学自然保护区学院, 北京 100083;
2 新疆卡拉麦里山有蹄类自然保护区阿勒泰管理站, 新疆 阿勒泰 836500;
3 新疆野马繁殖研究中心, 乌鲁木齐 830000;
4 北京语言大学, 北京 100083
摘要: 目的 通过拟合马科动物服用伊维菌素后排出的马胃蝇蛆数量动态变化,建立马胃蝇蛆排出动态模型,根据模型预测排虫高峰,为新鲜蝇蛆的大量采集提供参考。方法 随机选取家马和普氏野马各3匹,分别圈养在临时搭建的小围栏内;统计服用伊维菌素后单位时段各实验对象排出的马胃蝇蛆数,计算家马和普氏野马在各时段排出的平均马胃蝇蛆比率,采用Quadratic、Compound、Cubic模型对排虫动态进行拟合。结果 在3种拟合模型中,Cubic模型拟合马科动物马胃蝇蛆排出动态的效果最好(家马R2修正值为0.837,P=0.003;野马R2修正值为0.940,P=0.000),家马和野马排虫动态拟合的回归方程分别为Y家马=-1.302 766+0.075 436t-0.001 177t2+0.000 006t3(27.6≤t≤87.9),Y野马=-1.178 999+0.071 902t-0.001 157t2+0.000 006t3(25.7≤t≤84.7)。由回归方程解出,家马和野马排虫高峰分别出现在服药后49.0和47.1 h。结论 不同马科动物排虫动态的一致性说明驱虫效果与马科动物种类及其马胃蝇蛆感染量无关;所得回归方程量化了早期的观察结果,研究结论有助于提高马胃蝇蛆的采集效率和获取新鲜蝇蛆样本,为进一步研究奠定了基础。
关键词: 马胃蝇蛆     排虫动态     拟合     排虫高峰    
Study on the discharge dynamics of Gasterophilus spp.larvae after administration of ivermectin
JIN Dong-mei1, HUANG He-qing1, BU Lan2, WANG Zhen-biao3, ZHANG Dong1, LIU Shan-hui4, LI Kai1     
1 College of Nature Conversation, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China;
2 Altay Management Station, Mt. Kalamaili Ungulate Nature Reserve;
3 Xinjiang Research Center for Breeding Przewalski's Horse;
4 Beijing Language and Culture University
Supported by the National Science Foundation of China(No. 31670538), Fundamental Research Funds for the Central Universities(No. JC2015-04, 16YBB17) and Project of Department for Wildlife and Forest Plants Protection, SFA of China(No. 2015-123)
Corresponding author: LI Kai, Email:likai_sino@sina.com
Abstract: Objective The discharge dynamic models of Gasterophilus spp. larvae were established by fitting the number of larvaeshedding from the equids after taking ivermectin. According to the models, the peaks of larvae discharge were predicted, which could help the collection of fresh maggots. Methods Three domestic horses and three Przewalski's horses were randomly selected and were kept in small enclosures separately. Maggots of each animal was harvested per unit time after taking ivermectin, the average rates of discharge larvae were calculated for both domestic and Przewalski's horses. Quadratic, Compound and Cubic models were used to fit the dynamics of larvae discharge. Results Among the three fitting models, the Cubic models were the best models to fit the discharge rate of the larvae (domestic horses:adjusted R2=0.837; Przewalski's horses:adjusted R2=0.940). The regression equations of the dynamic fitting of domestic and Przewalski's horses were:Yd=-1.302 766+0.075 436t-0.001 177t2+0.000 006t3 (27.6 ≤ t ≤ 87.9), Yp=-1.178 999+0.071 902t-0.001 157t2+0.000 006t3 (25.7 ≤ t ≤ 84.7). According to the regression equations, the peak values of domestic and Przewalski's horses were 49.0 h and 47.1 h. Conclusion The efficacy was not related to the equine species and infection intensity of Gasterophilus spp. larvae. The regression equation quantified the early observations, the conclusion could help to improve the collection efficiency and obtain fresh maggot samples, which laid a foundation for further study.
Key words: Gasterophilus spp.larvae     Larvae discharge dynamics     Fit     Peak of larvae discharge    

重引入物种普氏野马(Equus przewalskii)放归到其祖居地后暴露出严重的马胃蝇蛆感染问题[1-2]。马胃蝇蛆病困扰着普氏野马的成功野放,以致在管理上每年冬季均对临时圈养的野马进行保健型驱虫。马胃蝇蛆样本的获取是许多实验室研究的前提。获取马胃蝇蛆的方法有药物驱虫法、老熟幼虫收集法和尸检法3种。药物驱虫法是唯一可由人工控制的方法,其能够确保蝇蛆收集数量,故成为目前收集蝇蛆样本最常用的方法。伊维菌素(Ivermectin)是阿维菌素的衍生物,是一种广谱、高效、副作用小的大环内酯类抗生素,对线虫、节肢动物以及蠕虫等均具有良好的杀灭和防治效果,因此被广泛应用于家畜、家禽、水产养殖动物及人的体内外寄生虫的驱除[3-6]。伊维菌素对马胃蝇蛆具有理想的驱除效果且对动物安全可靠[7-8],是普氏野马驱虫保健工作的常用药物[9-10]

用药条件下马胃蝇蛆的排出是一个持续性的过程,为提高蝇蛆采集效率,选择在排虫高峰期采集蝇蛆具有显著的现实意义,特别是在严寒的冬季。曾有学者研究发现,马科动物服用伊维菌素后蝇蛆排出动态具有一定的时间规律性[9-11],但相关研究结果仅仅是定性水平,缺乏进一步的量化数据及分析,对高效采集新鲜蝇蛆样本的帮助较为有限。本研究以2015年冬季在新疆卡拉麦里有蹄类自然保护区进行的普氏野马驱虫保健工作为基础,通过分别统计家马(E. caballus)和普氏野马在服用伊维菌素后单位时段排出的马胃蝇蛆数量,计算二者在各时段排出的平均马胃蝇蛆比率,运用Quadratic、Compound、Cubic模型对二者排虫动态进行拟合,以期建立用药条件下马科动物排虫动态模型,准确预测排虫高峰,为新鲜蝇蛆样本的高效采集工作提供参考。

1 材料与方法 1.1 实验前准备

随机选取当地家马、普氏野马各3匹,分别圈养在互相隔离的小围栏内(围栏面积6 m×10 m),每个围栏里放置一个食槽用于取食和饮水。为便于描述,将家马记作J1、J2、J3,野马记作Y1、Y2、Y3。6匹个体均为雄性,J2两岁半,其余个体年龄均>3周岁。参与实验的动物精神状态均良好,且当人靠近围栏时没有明显防御行为。实验前1 d所有马停喂饲草,但保持充足饮水。

1.2 用药方法

采用混饲给药的方法,即将药物与适量饲料混匀给动物服用。混饲给药具有简便易行、可掩盖药物的气味、不受药物溶解性影响等优点[12-13]。具体用药方法如下:将口服伊维菌素粉剂〔北京万丰药业有限公司,兽药GMP证字(2006)278号,用药剂量为1.0 g/10 kg体重〕与适量饲料混匀后投喂。当食槽内的药料全部采食完毕后,即向该围栏内投入饲草。试验全程确保饲草和饮水充足。

1.3 蝇蛆采集

根据马科动物自然排粪的实际情况,采集频率设置为8 h/次。前期研究显示,普氏野马在服用伊维菌素后约24 h开始排出马胃蝇蛆[9, 11]。因此,本研究将动物服药后20 h记为“采集蝇蛆起始时间”(采集起点)。从采集起点开始,采集每个时间段内小围栏中的全部粪便,并带回实验室内对蝇蛆进行分拣和计数。

1.4 绘制散点图

计算排虫阶段单位时间内家马和野马的平均排虫比率(排虫比率=单位时间排虫数量/排虫总数量×100%),用平均排虫比率绘制散点图。

1.5 排虫动态模型构建

根据散点图数据分布特点,选择一个或几个可能的模型进行拟合,根据输出的统计量(R2的修正值、F值的显著水平和F值)确定最佳模型[14]。SPSS 21.0软件曲线估计提供了11种模型,见表 1

表 1 不同模型的表示 Table 1 Representations of different models

上述公式中,t表示时间或所指定的自变量,b0为常数项,bn为回归系数,ln是以e为底的自然对数。在Logistic曲线回归方程中,u值表示上限,其取值必须为正数,而且必须大于因变量中的最大值。

2 结果 2.1 排虫过程

所有实验马科动物排出第1堆含马胃蝇蛆粪便的时间在服药后24~28 h,蝇蛆排出时间持续4~5 d。刚开始排出的马胃蝇蛆较少,每堆粪便只含1只或数只,随后逐渐增多,最高值达到127只/堆(Y1)。将家马和野马各时段排出的平均马胃蝇蛆数量换算成比率后,得到二者排虫比率与时间的散点图,见图 1

图 1 家马及野马平均排虫比率散点图 Figure 1 Scatter plot of average discharge rate of E. aballus and E. przewalskii versus time

由散点图可知,随着距服药时间的延长,家马和野马平均排虫比率均呈先增加后减少最后趋于0的趋势。家马和野马平均排虫比率与距服药时间呈现较为明显的曲线关系。家马平均排虫比率的最高值为28.43%,对应的时间为服药后44~52 h。野马平均排虫比率的最高值为22.55%,对应的时间为服药后36~44 h。

2.2 最佳模型的选择

本研究选择SPSS 21.0软件曲线估计提供的Quadratic、Compound、Cubic模型对排虫动态进行拟合,拟合结果见表 2。由表 2可知,Cubic模型的R2的修正值最接近1(家马和野马分别为0.837和0.940)。Cubic模型家马及野马的F值分别为16.351和48.104(P家马=0.003,P野马=0.000),故家马和野马排虫比率与时间的Cubic模型的回归方程均有统计学意义。家马和野马排虫比率随时间变化的Cubic模型拟合曲线见图 2。家马排虫比率与时间的Quadratic、Compound模型的F值分别为4.714和1.443(P=0.051,P=0.264),回归方程无统计学意义,不予考虑。虽然野马排虫比率与时间的Quadratic、Compound模型回归方程均有统计学意义(P=0.032,P=0.009),但Cubic模型的F值在3个模型中最大(F= 48.104),因此马科动物排虫动态最符合Cubic模型。

表 2 3种模型拟合结果 Table 2 Comparison of fitting results of three models
图 2 家马及野马排虫动态的Cubic模型曲线 Figure 2 Cubic curve of larvae discharge dynamic of E. caballus and E. przewalskii
2.3 回归方程及其应用

由Cubic模型得出的马科动物排虫比率与时间回归方程分别为Y家马= -1.302 766+0.075 436t-0.001 177t2+0.000 006t3(27.6≤t≤87.9),Y野马=-1.178 999+0.071 902t- 0.001 157t2+0.000 006t3(25.7≤t≤84.7)。由回归方程可知,家马于服药后27.6 h开始排虫,于49.0 h达到排虫高峰,在87.9 h排虫基本结束,排虫时间跨度为60.3 h;野马于服药后25.7 h开始排虫,于47.1 h达到排虫高峰,在84.7 h排虫基本结束,排虫时间跨度为59.0 h。家马和野马排虫高峰所对应的排虫比率分别为22.00%和22.37%。

3 讨论

普氏野马自放归以来,马胃蝇蛆病成为该物种种群恢复、健康发展的重要影响因子[15-16]。每年冬季的驱虫保健工作对于这一濒危物种的保护具有积极意义,也成为获取马胃蝇蛆的重要途径,为下一步研究工作的开展奠定了基础。建立排虫时段与排虫量间的关系模型能够准确定位最适宜的样本采集时间,提高严寒条件下样本采集的质量和效率。本研究运用Cubic模型较好地拟合了家马和野马排虫比率与时间2个变量,显示在口服伊维菌素的条件下,马科动物马胃蝇蛆的排出过程具有很强的数学规律性。虽然家马和野马马胃蝇蛆的感染量不同,但由Cubic模型可知,二者排虫时间跨度比较接近(约为60 h),并且二者排虫高峰对应的排虫比率近似相等(约为22%),说明在用药情况下,马胃蝇蛆驱除效果与马科动物的种类及其马胃蝇蛆感染量无关。野马排虫高峰出现在服药后47.1 h,因此在服药后47 h左右大量采集野马马胃蝇蛆样本较为合理(家马在服药后49 h左右)。由Cubic模型得出的排虫开始时间(t家马=27.6 h,t野马=25.7 h)深化了早期观测结果(t≈24 h)。

本研究在前人工作的基础上,通过定时采样,计算马科动物服用伊维菌素后单位时间排出的平均马胃蝇蛆数,首次运用数学模型对单位时间平均马胃蝇蛆比率与时间进行拟合分析,建立了用药条件下马胃蝇蛆排出动态随时间变化的数学模型,该模型明晰了宿主在各排虫时段马胃蝇蛆排出比率,对采集蝇蛆样本和预测排虫高峰具有指导意义。

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