Medycyna Wet. 2008, 64 (8) 1055
Praca oryginalna Original paper
Zieleñ malachitowa (MG) jest syntetycznym barw-nikiem trójfenylometanowym, który ze wzglêdu na wysok¹ skutecznoæ dzia³ania przeciw grzybom, pier-wotniakom paso¿ytniczym, bakteriom chorobotwór-czym znalaz³ zastosowanie w hodowli ryb, skorupia-ków i miêczaskorupia-ków (5). Po zastosowaniu zieleñ mala-chitowa szybko wch³aniania siê do organizmu ryby g³ównie przez skórê i skrzela. Na efektywnoæ tego procesu wp³ywa gatunek, wiek i stan fizjologiczny ryb oraz czynniki abiotyczne, przede wszystkim stê¿enie i czas ekspozycji barwnika oraz w³aciwoci fizyko-chemiczne wody (10). W organizmach ¿ywych MG jest redukowana do bezbarwnej zieleni leukomalachi-towej (LMG). Forma ta ze wzglêdu na wysok¹ lipofil-noæ bardzo d³ugo pozostaje w organizmie ryby, a szyb-koæ jej eliminacji zale¿y od zawartoci tkanki t³usz-czowej (2, 12).
Budowa chemiczna zieleni malachitowej i jej g³ów-nego metabolitu, zieleni leukomalachitowej oraz ba-dania przeprowadzone na zwierzêtach laboratoryjnych sugeruj¹ mo¿liwoæ powstawania odleg³ych efektów dzia³ania genotoksycznego, w tym: mutagennego,
kan-cerogennego i teratogennego (8). Z tego te¿ wzglêdu stosowanie tego barwnika w hodowlach ryb przezna-czonych do spo¿ycia stanowi ryzyko wystêpowania toksycznych pozosta³oci w produktach spo¿ywczych zwierzêcego pochodzenia, co stanowi powa¿ne ryzy-ko zagro¿enia zdrowia ryzy-konsumentów.
W wietle obowi¹zuj¹cych przepisów prawnych MG nie jest zarejestrowana jako weterynaryjny produkt leczniczy i jej stosowanie u ryb hodowlanych jest nie-dozwolone (4). Zieleñ malachitowa jest substancj¹, która nie powinna wystêpowaæ w miêniach ryb prze-znaczonych do konsumpcji w najmniejszym nawet stê-¿eniu. Poniewa¿ laboratoria oznaczaj¹ce MG i LMG stosuj¹ metody o ró¿nej sprawnoci analitycznej, de-cyzj¹ Komisji 2004/25/EC (3) wprowadzono wyma-gany minimalny poziom oznaczania (MRPL Mini-mum Required Performance Limit) dla sumy MG i LMG, który wynosi 2 µg/kg. Znalezione stê¿enia sumy zwi¹zków powy¿ej tej wartoci kwalifikuj¹ prób-kê jako niezgodn¹, a w konsekwencji ¿ywnoæ jako nie nadaj¹c¹ siê do obrotu i konsumpcji.
Mimo ¿e dostêpne s¹ informacje na temat losów zieleni malachitowej w organizmie ró¿nych gatunków ryb, jednak brak jest danych na temat
rozmieszcze-Rozmieszczenie i kinetyka zanikania
zieleni malachitowej i zieleni leukomalachitowej
w tkankach i narz¹dach karpia*
)
KAMILA MITROWSKA, ANDRZEJ POSYNIAK, JAN ¯MUDZKI
Zak³ad Farmakologii i Toksykologii Pañstwowego Instytutu Weterynaryjnego Pañstwowego Instytutu Badawczego, Al. Partyzantów 57, 24-100 Pu³awy
Mitrowska K., Posyniak A., ¯mudzki J.
Tissue distribution and persistence of malachite green and leucomalachite green in common carp Summary
Malachite green (MG) is a synthetic triphenylmethane dye that has been used worldwide as a fungicide and ectoparasicide in cultured fish eggs, fingerlings and adult fish since the 1930s. Due to its potential animal carcinogenicity, mutagenity, and teratogenicity, MG is not registered for veterinary use in many countries, including the European Union. The aim of this study was to investigate the tissue distribution and persistence of MG and its main metabolite, leucomalachite green (LMG), in carp after a therapeutic bath. On day 0, MG concentration in all tissues exceeded the initial concentration in therapeutic water (2 mg/l). Subsequently, the dye was rapidly and extensively metabolized to LMG, which was slowly eliminated from the tissues. Higher concentrations of MG and LMG were detected in the gills, liver and kidneys than in the spleen and muscles. The parent compound was more persistent in kidneys, liver and spleen (up to 112 days) than in the gills and muscles (up to 56 days). LMG concentrations declined more slowly in all tissues, being still detectable in kidneys and muscles 252 days after treatment.
Keywords: malachite green, leucomalachite green, tissue distribution, persistence, carp
Medycyna Wet. 2008, 64 (8) 1056
nia i kinetyki zanikania zieleni malachitowej w tkankach i narz¹dach karpia, najbardziej po-pularnego gatunku ryb hodowlanych w Polsce. Maj¹c na uwadze ochronê zdrowia konsumen-ta, przeprowadzono dowiadczenie na karpiach okrelaj¹ce rozmieszczenie i kinetykê zanikania zieleni malachitowej w tkankach i narz¹dach karpia.
Materia³ i metody
Dowiadczenie przeprowadzono na narybku kar-pia królewskiego (Cyprinus carpio L.) pochodz¹ce-go z hodowli, w której nie stosowano zieleni mala-chitowej. Na wykonywanie dowiadczeñ na zwie-rzêtach pozwolenie wyda³a Lokalna Komisja Etycz-na do Spraw Dowiadczeñ Etycz-na Zwierzêtach (numer opinii 33/2004). W trakcie dowiadczenia ryby znaj-dowa³y siê w akwariach Zak³adu Chorób Ryb PIWet-PIB w Pu³awach. Karpie (n = 100, rednia masa 100 ± 11 g) umieszczono w zbiorniku z wod¹ napowie-trzan¹ i filtrowan¹ za pomoc¹ zewnêtrznych filtrów kube³kowych (Ehime, Niemcy). Po siedmiu dniach adaptacji ryby k¹pano przez 3 godziny w roztworze zieleni malachitowej o stê¿eniu 2 mg/l. Jest to typo-we postêpowanie stosowane w zwalczaniu ichtiofti-riozy (5). Nastêpnie op³ukano je w strumieniu bie-¿¹cej wody i przeniesiono do zbiornika z czyst¹ na-tlenion¹ wod¹. Podczas dowiadczenia temperatura wody waha³a siê w granicach od 14°C do 17°C, a wartoci pH pozostawa³y w zakresie od 7,5 do 8,1. Oprócz stanu zaniepokojenia ryb nie zaobserwowa-no ¿adnych widocznych objawów klinicznych wska-zuj¹cych na toksyczne dzia³anie barwnika. Podczas trwania dowiadczenia ryby karmione by³y mieszan-k¹ karmy suszonej z larw wodzienia i ochotki z su-ch¹ karm¹ dla ryb akwariowych (Supervit Tropical, Polska). Ryby (n = 6) by³y losowo wy³awiane i usy-piane w 0., 1., 3., 7., 14., 21., 28., 42., 56., 84., 112., 140., 196., 252. i 308. dniu po zakoñczeniu ekspo-zycji na zieleñ malachitow¹. Przed k¹piel¹ szeæ ryb losowo wy³owiono i traktowano jako kontrolê. Z ka¿dej ryby wyizolowano: skrzela, nerki, w¹trobo-trzustkê, ledzionê oraz miênie ze skór¹. Ponadto w 0., 10., 20., 30., 60., 90., 120., 150. i 180. minucie trwania k¹pieli w zieleni malachitowej pobierano próbki wody. Wszystkie próbki pobrane podczas do-wiadczenia do czasu analizy przechowywano w za-mra¿arce w temperaturze £ 18°C. Do oznaczania MG i LMG w pobranych próbkach wykorzystano metodê chromatografii cieczowej z detektorami absorpcji wiat³a widzialnego i fluorescencyjnym (LC-VIS/FLD), której granica oznaczalnoci (LoQ Limit of Quantification) wynosi 0,5 µg/kg (11).
Wyniki i omówienie
rednie stê¿enia MG i LMG oznaczone w próbkach skrzeli, nerek, w¹trobotrzustki, ledziony i miêni karpia po ekspozycji na zie-leñ malachitow¹ graficznie przedstawiono na ryc. 1-5. -1 0 1 2 3 4 0 1 3 7 14 21 28 42 56 84 112 140 196 252 308 czas [dni] log10 stê¿enia [µg/kg] MGLMG LoQ
Ryc. 1. rednie stê¿enia MG i LMG w skrzelach karpia po k¹pieli w roztworze zieleni malachitowej
Ryc. 2. rednie stê¿enia MG i LMG w nerkach karpia po k¹pieli w roztworze zieleni malachitowej
-1 0 1 2 3 4 0 1 3 7 14 21 28 42 56 84 112 140 196 252 308 czas [dni] log10 stê¿enia [µg/kg] MGLMG LoQ
Ryc. 3. rednie stê¿enia MG i LMG w w¹trobotrzustce karpia po k¹pieli w roztworze zieleni malachitowej
-1 0 1 2 3 4 0 1 3 7 14 21 28 42 56 84 112 140 196 252 308 czas [dni] log10 stê¿enia [µg/kg] MGLMG LoQ
Ryc. 4. rednie stê¿enia MG i LMG w ledzionie karpia po k¹pieli w roztworze zieleni malachitowej
-1 0 1 2 3 4 0 1 3 7 14 21 28 42 56 84 112 140 196 252 308 czas [dni] log10 stê¿enia [µg/kg] MGLMG LoQ
Ryc. 5. rednie stê¿enia MG i LMG w miêniach karpia po k¹pieli w roztworze zieleni malachitowej
-1 0 1 2 3 4 0 1 3 7 14 21 28 42 56 84 112 140 196 252 308 czas [dni] log10 stê¿enia [µg/kg] MGLMG LoQ MRPL
Medycyna Wet. 2008, 64 (8) 1057 Analiza otrzymanych wyników pokazuje bardzo
szybkie przechodzenie barwnika z wody do wszyst-kich narz¹dów i tkanek ryby, a nastêpnie równie szyb-kie metabolizowanie substancji macierzystej do ziele-ni leukomalachitowej.
Najwy¿sze stê¿enia MG stwierdzono bezporednio po zakoñczeniu k¹pieli (w dniu 0.) we wszystkich ba-danych narz¹dach i tkankach. W momencie zakoñcze-nia k¹pieli (dzieñ 0.) oznaczone stê¿ezakoñcze-nia MG w skrze-lach, nerkach i w¹trobotrzustce przekracza³y pocz¹t-kowe stê¿enie MG w wodzie w trakcie k¹pieli w zie-leni malachitowej. W analizowanych próbkach wody nie wykazano obecnoci LMG, a stê¿enie MG w wo-dzie w trakcie przeprowadzania k¹pieli zmniejszy³o siê od wartoci 2 mg/l do 1,5 mg/l.
Najwiêksze iloci MG oznaczono w skrzelach (5845,50 ± 542,04 µg/kg), co dowodzi, ¿e narz¹d ten odgrywa g³ówn¹ rolê w procesie wch³aniania barwni-ka do organizmu ryby. W nerbarwni-kach stê¿enie MG rów-nie¿ by³o wysokie i wynosi³o 5531,44 ± 1004,34 µg/kg, co dodatkowo mo¿e t³umaczyæ skutecznoæ zieleni malachitowej w przerostowej chorobie nerek. W w¹t-robotrzustce stê¿enie MG by³o nieco ni¿sze i wyno-si³o 2495,24 ± 851,61 µg/kg, w ledzionie 1956,09 ± 1863,67 µg/kg, a w miêniach 341,30 ± 98,66 µg/kg. Uzyskane wyniki s¹ zgodne z danymi otrzymanymi w badaniach przeprowadzonych na pstr¹gu têczowym po k¹pieli w roztworze zieleni malachitowej o stê¿eniu 1,6 mg/l przez 40 min. w temp. 16°C przy pH 7,6 (1). Zieleñ malachitowa bardzo szybko metabolizowa-na jest do zieleni leukomalachitowej, metabolizowa-na co wskazuj¹ wyniki analiz próbek pobranych tu¿ po zakoñczeniu k¹pieli. Stwierdzono, ¿e we wszystkich narz¹dach i tkankach, oprócz skrzeli, stê¿enie LMG by³o wy¿sze od stê¿enia macierzystej substancji. Najwy¿szy stosu-nek LMG do MG zaobserwowano w w¹trobie, co wiadczy o tym, ¿e narz¹d ten jest miejscem najbar-dziej intensywnych procesów metabolicznych (ryc. 6).
W czasie, gdy stê¿enie MG szybko mala³o we wszystkich narz¹dach i tkankach, stê¿enie LMG w w¹t-robotrzustce, ledzionie i miêniach zwiêksza³o siê przez kilka pierwszy dni, a nastêpnie bardzo wolno siê zmniejsza³o. Równie¿ w skrzelach i nerkach, w któ-rych najwy¿sze stê¿enie LMG odnotowano bezpored-nio po zakoñczeniu k¹pieli, stwierdzono powolne zanikanie metabolitu.
Zaobserwowany w organizmie karpia szybki meta-bolizm MG do pozbawionej ³adunku i lipofilnej LMG pozostaje w zgodzie z wczeniej opisanymi dowiad-czeniami na pstr¹gu têczowym (6, 9), wêgorzu euro-pejskim (7) i sumie kana³owym (12).
Zieleñ malachitowa najd³u¿ej utrzymywa³a siê w nerkach (2,08 ± 0,54 µg/kg), w¹trobotrzustce (1,74 ± 0,47 µg/kg) i ledzionie (1,46 ± 0,49 µg/kg) (do 112. dnia), podczas gdy w skrzelach (4,81 ± 1,32 µg/kg) i miêniach (5,85 ± 1,75 µg/kg) do 56. dnia trwania dowiadczenia. W przypadku miêni wyniki by³y zgod-ne z uzyskanymi przez Aldermana, który w dowiad-czeniu na pstr¹gu têczowym (1) jako ostatni dzieñ wystêpowania MG w miêniach wyznaczy³ dzieñ 7. W badaniach tych stosowano metodê analityczn¹, któ-rej granica oznaczalnoci wynosi³a 20 µg/kg, czyli by³a znacznie wy¿sza ni¿ granica oznaczalnoci metody wykorzystywanej w badaniach w³asnych, przeprowa-dzonych na karpiu królewskim (LoQ = 0,50 µg/kg). W innym dowiadczeniu na pstr¹gu têczowym (6) stê-¿enie MG równe 1 µg/kg utrzymywa³o siê do 40. dnia. W badaniach na sumie kana³owym (12, 13) stê¿enia MG wynosz¹ce 6 i 12 µg/kg odnotowano w miêniach w 14. dniu (LoQ = 5 µg/kg), a w dowiadczeniach na wêgorzu europejskim (7) stê¿enie 2 µg/kg oznaczono w 62. dniu po k¹pieli (LoQ = 0,2 µg/kg). Odnonie do w¹trobotrzustki i nerek czas pozostawania MG w kar-piu jest nieco d³u¿szy ni¿ ten opisany dla pstr¹ga (1). W niniejszych badaniach zieleñ leukomalachitow¹ obecna by³a w nerkach i miêniach jeszcze w 252. dniu od zakoñczenia eksperymentu, natomiast w skrzelach, w¹trobotrzustce i ledzionie w 196. dniu.
W dniu 252. rednie stê¿enie LMG w miêniach by³o ni¿sze ni¿ MRPL (2 µg/kg) i wynosi³o 0,60 ± 0,15 µg/kg. Ostatnim dniem, w którym wykazano obecnoæ LMG w miêniach w stê¿eniu przekraczaj¹cym MRPL by³ dzieñ 196. (2,85 ± 0,50 µg/kg). Natomiast okres, po jakim nie stwierdzano obecnoci LMG w miêniach w ilociach przekraczaj¹cych LoQ u¿ytej metody, wy-nosi³ 308 dni.
Uzyskane wyniki pozostawania LMG w miêniach karpia s¹ podobne do tych, które uzyskano podczas dowiadczeñ przeprowadzonych na innych gatunkach ryb. W tkance miêniowej pstr¹ga têczowego pozo-sta³oci zieleni leukomalachitowej (2 µg/kg) utrzymy-wa³y siê nawet do 10 miesiêcy po zastosowaniu 6-dnio-wego leczenia w dawce odpowiadaj¹cej stê¿eniu 0,2 mg/l, natomiast po 12 miesi¹cach nie stwierdzono obecnoci LMG przy LoQ stosowanej metody anali-tycznej równej 1 µg/kg (9). W dowiadczeniu na
su-0 20 40 60 80 100
skrzela nerki miêœnie
œledziona
w¹trobotrzustka
[%]
LMG MG
Ryc. 6. Stosunek MG do LMG w narz¹dach i tkankach kar-pia po zakoñczeniu k¹pieli w roztworze zieleni malachitowej (dzieñ 0.)
Medycyna Wet. 2008, 64 (8) 1058
Podsumowanie
Badania przeprowadzone na karpiach wykaza³y wysokie tempo absorpcji i rozmieszczenia zieleni malachitowej we wszystkich narz¹dach i tkankach, a nastêpnie szybkie metabolizowanie do zieleni leu-komalachitowej. Analiza stê¿eñ MG i LMG w rybach pozwala okreliæ czas zanikania zieleni malachitowej na ok. 2 miesi¹ce oraz czas pozostawania zieleni leu-komalachitowej w tkance miêniowej na ok. 1 mie-si¹c po trzygodzinnej k¹pieli ryb w roztworze zieleni malachitowej o stê¿eniu 2 mg/l.
Pimiennictwo
1.Alderman D. J., Clifton-Hadley R. S.: Malachite green: a pharmacokinetic study in rainbow trout, Oncorhynchus mykiss (Walbaum). J. Fish Dis. 1993, 16, 297-311.
2.Allen J. L., Gofus J. E., Meinertz J. R.: Determination of malachite green residues in the eggs, fry, and adult muscle tissue of rainbow trout (Oncorhyn-chus mykiss). J.AOAC Int. 1994, 77, 553-557.
3.Anon.: Commission Decision 2004/25/EC of 22 December 2003 amending Decision 2002/657/EC as regards the setting of minimum required perfor-mance limits (MRPL) for certain residues in food of animal origin. Off. J. Eur. Commun. 2004, L 6, 38-39.
4.Anon.: Council Regulation 2377/90/EC of 26 June 1990 laying down a Com-munity procedure for the establishment of maximum residue limits of veteri-nary medicinal products in foodstuffs of animal origin. Off. J. Eur. Com-ment. 1990, L 224, 1-8.
5.Antychowicz J.: Choroby i zatrucia ryb. Wydawnictwo SGGW, Warszawa 1996.
6.Bauer K., Dangschat H., Knoppler H. O., Neudegger J.: Aufnahme und Aus-scheidung von Malachitgrün bei Regenbogenforellen. Arch. Lebensmittel-hyg. 1988, 39, 85-108.
7.Bergwerff A. A., Kuiper R. V., Scherpenisse P.: Persistance of residues of malachite green in juvenile eels (Anguilla anguilla). Aquaculture 2004, 233, 55-63.
8.Culp S. J.: NTP technical report on the toxicity studies of malachite green chloride and leucomalachite green (CAS Nos. 569-64-2 and 129-73-7) administered in feed to F344/N rats and B6C3F1 mice. Toxic. Rep. Ser. 2004,
71, 1-10.
9.Máchová J., Svobodová Z., Svobodnik J., Piaèka V., Vykusová B., Kocová A.: Persistence of malachite green in tissues of rainbow trout after a long-term therapeutic bath. Acta Vet. Brno 1996, 65, 151-159.
10.Mitrowska K., Posyniak A.: Zieleñ malachitowa aspekty farmakologiczne, toksykologiczne i kontrola pozosta³oci. Medycyna Wet. 2005, 61, 742-745. 11.Mitrowska K., Posyniak A., ¯mudzki J.: Determination of malachite green and leucomalachite green in carp muscle by liquid chromatography with visible and fluorescence detection. J. Chromatogr. A 2005, 1089, 187-192. 12.Plaks S. M., El Said K. R., Stehly G. R., Gingerich W. H., Allen J. L.: Uptake,
tissue distribution, and metabolism of malachite green in channel catfih (Ictalurus punctatus). 1996 Can. J. Fish. Aquat. Sci. 53, 1417-1433. 13.Plakas S. M., El Said K. E., Stehley G. R., Roybal J. E.: Optimization of
a liquid chromatographic method for determination of malachite green and its metabolites in fish tissues. J. AOAC Int. 1995, 78, 1388-1394.
Adres autora: dr Kamila Mitrowska, Al. Partyzantów 57, 24-100 Pu³awy; e-mail: kamitro@piwet.pulawy.pl a k n a k T / d ¹ z r a N Czaspozo(° )stDawaniaMG Czaspozo(° )staDwaniaLMG a l e z r k S 1868 3038 i k r e N 1763 3906 a k t s u z rt o b o rt ¹ W 1763 3038 a n o iz d e l 1763 3038 e i n ê i M 1868 3906
Tab. 1. Czas pozostawania MG i LMG w badanych narz¹-dach i tkankach karpia wyra¿ony w stopniodniach (°D)
mie kana³owym (12) stê¿enia LMG równe 19 µg/kg od-notowano w miêniach w 42. dniu (LoQ = 5 µg/kg). Po 24-godzinnej k¹pieli wêgorza europejskiego (4,1 g) w roztworze MG o stê¿eniu 0,1 mg/l pozosta³oci LMG utrzymywa³y siê na poziomie 15 µg/kg po up³ywie 100 dni (7). W tej samej pracy autorzy wykazali, ¿e wê-gorze europejskie (0,3 g) k¹pane w roztworze MG o stê¿eniu 0,15 mg/l po osi¹gniêciu masy cia³a 100 g w wieku 11 miesiêcy nie zawiera³y ¿adnych ladów MG i LMG przy stosowaniu metody, której LoQ wy-nosi³a 0,2 µg/kg. Dlatego autorzy sugeruj¹, by dopu-ciæ stosowanie zieleni malachitowej we wczesnym sta-dium rozwojowym ryb w okresie, gdy ryby s¹ najbar-dziej nara¿one na infekcje. Jednak po tym czasie ka¿-de stosowanie zieleni malachitowej mo¿e powodowaæ wystêpowanie pozosta³oci barwnika w okresie, gdy ryba nadaje siê do sprzeda¿y.
Trudno jest porównywaæ dane pochodz¹ce z ró¿-nych dowiadczeñ nie tylko z racji stosowania inró¿-nych metod analitycznych, ale g³ównie ze wzglêdu na ró¿-nice w dawce i w czasie ekspozycji na zieleñ malachi-tow¹ oraz ró¿n¹ temperaturê i pH wody u¿ytej pod-czas eksperymentów. Szybkoæ eliminacji LMG, po-dobnie jak innych substancji lipofilnych, zale¿na jest od zawartoci lipidów w tkankach, od wieku i stanu fizjologicznego ryb. Znaczny wp³yw maj¹ równie¿ czynniki abiotyczne, przede wszystkim temperatura wody, która warunkuje szybkoæ procesów metabolicz-nych w organizmie ryby. Temperatura, twardoæ, za-wartoæ tlenu i pH wody warunkuj¹ stopieñ jonizacji cz¹steczek barwnika i wp³ywaj¹ na parametry farma-kokinetyczne. Poniewa¿ ryby s¹ organizmami zmien-nocieplnymi, szybkoæ procesu absorpcji, dystrybucji i eliminacji zieleni malachitowej wzrasta wraz ze wzrostem temperatury wody. Ze wzrostem pH wody maleje stopieñ jonizacji cz¹steczki barwnika i wzra-sta stopieñ wch³aniania przez organizm ryby (12). Mo¿-liwoæ pe³niejszego porównania wyników daje stoso-wanie jednostki uwzglêdniaj¹cej temperaturê wody. Wyniki badañ przeprowadzonych na karpiu wykazuj¹ 3906°D pozostawania LMG w miêniach (tab. 1). Dane te s¹ zgodne z uzyskanymi w dowiadczeniu na pstr¹-gu têczowym (9), u którego czas pozostawania LMG w miêniach wynosi³ 3900°D. Po uwzglêdnieniu tem-peratury wody czas pozostawania LMG w sumie ka-na³owym by³ równy 882°D (12), a w wêgorzu euro-pejskim 2500°D (7).