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鱟之生態與在醫學上之應用介紹

防檢局 游品清

  鱟(唸 ㄏㄡˋ)英文俗名為horseshoe crab,故亦有人翻譯為馬蹄蟹。型態(圖1)長得很像帶著阿兵哥鋼盔的蟹,但分類學上其血緣卻比較接近蜘蛛,在動物學的分類中,鱟屬於螯肢動物亞門,肢口綱,與蜘蛛同屬螯肢動物亞門(表1 DOCX / pdf / odt),與螃蟹的甲殼動物亞門不同。鱟的祖先約在4億年前出現在地球(當時約屬古生代泥盆紀),但直到現今,鱟的外型卻一直沒有什麼太大的變化,因此,它也被冠上”活化石”的封號。目前全世界有4種類的鱟(表2 DOCX / pdf / odt),多分佈於美國東海岸與亞洲東海岸。台灣及離島也可見到鱟的蹤跡,其主要分佈區域包括離島金門、澎湖沿岸及台灣本島西南部等海域。 
圖1  中國鱟外觀拍攝(地點:澎湖水產試驗所,拍攝者:洪玉泉)                圖2  鱟試劑檢驗呈凝膠的陽性反應(圖片來源:行政院農業委員會家畜衛生試驗所)

  鱟主要棲息特性為底棲性,出沒於砂質之淺海海底,晝伏夜出。鱟的棲息地與其年齡大小有關,幼年鱟主要居住於沿岸海域之底砂中,伴隨年紀增長逐漸往離岸海邊移居。屬於雜食性的鱟,平日以小型海蟲或軟體動物等為主食,但有時亦會進食浮游生物與海底之藻類。鱟的繁殖期為每年4至9月,許多成鱟集體游向潮間帶的沙洲產卵,卵的大小約為直徑0.2至0.4公分間,呈淡黃色。鱟將卵產於沙洲的泥灘中,約位於泥下6~11公分的地底下。雄鱟常伏於雌鱟的背上,雌鱟體型較雄鱟來的大;由於兩者常一同行動,因此民間亦將此稱之為夫妻魚或鴛鴦魚。

  鱟的成長可分為四階段,分別為脫卵殼期、脫卵膜期、三葉幼蟲期以及後幼蟲期。受精卵約10天後脫去卵殼,鱟的幼蟲每脫一次殼稱為一齡,因此,剛剛孵出的小幼鱟也稱為一齡幼蟲,因無突出的尾節,體型非常像古代的三葉蟲,故亦稱為三葉幼蟲,幼蟲的尾節要到二齡幼蟲時才會長出。以中國鱟為例:第一年夏天孵化的小三葉幼蟲,第二年夏天時會連續蛻殼3次,以四齡幼蟲渡過第二個冬天;到第三年夏天時會再蛻二次殼,第四年開始之後的每年夏天都會蛻殼一次;鱟幼年時生長較快,成熟後增長緩慢,雄鱟要脫殼16次皮而到第13年,雌鱟要脫殼17次到14年才能達到性成熟。鱟的壽命雖無明確定論,一般而言,野生的鱟大約可活20至25年之久。

  目前科學界除了以鱟進行神經傳導與視覺系統相關的研究外,並廣用鱟的血液於檢測醫療用品或人體用注射品是否有細菌內毒素(endotoxin)的污染,此方法稱之為鱟試劑檢驗法(Limulus test)。鱟試劑檢驗法最早是在1956年由美國的貝格博士(Dr. Bang)偶然間發現將鱟的變形血球(amebocyte)以無菌蒸餾水脹破後所萃取之溶質(lysate),會與多種革藍氏陰性菌或以100 ℃煮沸之革藍氏陰性菌(由於內毒素屬革藍氏陰性菌之菌體結構一部份,不似外毒素會受高熱所破壞)結合後產生一種類似果膠樣的半透明膠狀物質。因此當受檢之醫療用品或注射液被革藍氏陰性菌污染時,應用鱟血液萃取之溶質可與內毒素於37℃下於半小時至1小時內凝集的特性快速檢驗出來(詳如圖2 )。

  在此之前若要進行相同的檢測,則必須將受檢樣品或溶液注入兔子體內,等待48小時之後觀察受測兔子的體溫是否升高(發燒),來判定受檢樣品是否有內毒素污染的情形,此法不但費工且耗時,亦與近年來提倡實驗動物操作及使用之3R(註)理念相左,因此,鱟試劑檢驗法不但符合動物保護之精神,更有操作方便、檢測時間迅速的優勢。鱟試劑除了檢測製藥工業、醫院、醫療設備製造及其他精密高科技工業中所用的高品質純水檢測外,在藥品方面並用來檢測放射性藥物、生物製品類、注射用藥劑、化學藥品類、抗生素類、維生素類、疫苗類等製劑以及醫療器材類的內毒素污染情況。

  以2006年為例,台灣經封緘檢驗之國產及進口生物製劑(人用)共171批次中(表3 DOCX / pdf / odt),因為商品化的鱟試劑可以符合快速篩檢以及同時定量需求之特性,進而縮短檢測時間,使待測商品得以快速放行至市面上販售,也因為這無窮的商機,因此,鱟血液也被稱做”藍金”(鱟的血液中含有銅離子而呈藍色)。現在商品化的鱟試劑製作方法仍與當初1956年開發當時之方法大致相同,只不過目前是由公司大規模以無菌方式生產供應。鱟的變形血球之溶質萃取方法是先採取成年鱟的血液,混合抗凝劑後以離心方式取得變形血球,再將變形血球以無熱原污染之蒸餾水處理,接著再以離心方式取得上清液,再將上清液混合溶劑後作用,隨後以離心方式保留上清液,最後將上清液混合保存劑後並冷凍乾燥製成商業用之鱟試劑檢測製品。由於目前鱟既無法以人工繁殖方式取得,其血液中萃取之溶質亦無法以人工合成的方式生產,市場上每公克冷凍乾燥之鱟變形血球溶質萃取粉末價格高達新台幣4,000元,真可謂名符其實的”藍金”。

  雖然藍金的魅力無窮,因目前人類對於鱟的養殖技術所知有限,大多數的鱟試劑仍以野生鱟為主要的來源,今後人類對於鱟試劑的需求量將大幅增加,但由於台灣與大陸週邊海域的污染情況日益嚴重與漁民的濫捕,這些自然環境的破壞與生活因子的持續惡化,也使得目前亞洲野生鱟的數量急遽減少。許多台灣與大陸的研究人員與政府單位已經開始重視並逐漸開闢保育區來保護瀕臨絕種的鱟,希望未來能繼續延續鱟這重要的生物。更期望我們的子孫將來不要只能在課本或文獻的照片中,探詢這比人類歷史還久遠許多的美麗活化石。

  註:3R即是替代(Replacement)、減量(Reduction)及改進(Refinement)。「替代」即指在使用動物時(研究或教學),研究人員或使用者應構思是否可以其他試驗方式替代活體動物,例如以細胞或錄影、影片或電腦模擬,如有可能及方便即儘量少使用實驗動物。

參考資料

  1. 實驗動物資訊網 http://las.nhri.org.tw

     

  2. 智慧藏百科全書網 http://www.wordpedia.com

     

  3. 國立金門高職網站http://mail.kmvs.km.edu.tw

     

  4. 行政院衛生署藥物食品檢驗局網站http://www.nlfd.gov.tw

     

  5. 金門縣水產試驗所網站http://web.kinmen.gov.tw

 

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