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飼料中脂肪水平及脂肪源對大菱鲆幼魚生長和代謝的影響*

2020-09-17 06:05滿銘叁隋仲敏周慧慧麥康森
關鍵詞:大菱鲆魚油豆油

滿銘叁,隋仲敏,周慧慧,王 旋,徐 瑋,麥康森,何 艮

(中國海洋大學農業部水產動物營養與飼料重點實驗室,山東 青島 266003)

眾所周知,魚粉和魚油是水產飼料最主要的組成部分,因為兩者的營養價值對于魚類的生長來說是十分理想的[1],但隨著水產養殖業的迅速發展,魚粉、魚油資源變得日益短缺,致使養殖成本上升,嚴重抑制了水產養殖業的發展,因此如何合理有效地利用資源以及尋找其替代品就成為亟須解決的問題。

飼料中的脂質是魚類所需要的重要營養物質,既是魚體能量的主要來源又是機體的重要組成部分,能為機體提供必需脂肪酸、磷脂、固醇類和脂溶性維生素等重要營養物質以維持體內的各種生物學過程[2-3],在魚類的生長發育、新陳代謝等生命活動中起到了至關重要的作用。此外,脂肪還具有節約蛋白的作用,在一定范圍內,飼料脂肪水平的升高可以提高飼料效率,并通過節約蛋白的作用促進生長。只有當飼料的脂肪水平和脂肪酸組成適宜時,魚類的生長、發育和繁殖等各項生命活動才能正常進行。由于脂肪的節約蛋白作用,促進了高脂飼料的應用,但是研究發現高脂飼料導致了魚體肝臟和腹腔脂肪的沉積,造成了可食用面積減少、肉質下降等一系列問題。用植物油高度替代魚油導致了同樣的問題[4-6]。因此,了解飼料中的脂肪水平和脂肪源替代如何影響生長和代謝以及兩者之間有什么相互的影響將有利于促進飼料中魚油的高效節約利用。

大菱鲆(ScophthalmusmaximusL.)屬鰈形目(Pleuronectiformes)菱鲆科(Scophthalmidae)菱鲆屬(Scophthalmus),俗稱“多寶魚”,是一種低溫經濟魚類,具有經濟價值高、生長迅速、宜于集約化養殖等優點,其養殖產業已發展成為中國北方海水養殖支柱產業[7]。然而,魚油資源的短缺限制了其養殖業的發展,因此,尋找合理利用魚油的方法以及尋找魚油替代品就顯得十分必要。本實驗探討了不同脂肪水平及脂肪源的飼料在生長、脂代謝相關基因表達等方面對大菱鲆幼魚的影響,以期為大菱鲆飼料中魚油的利用提供更多理論依據。

1 材料與方法

1.1 實驗飼料

以魚粉、谷朊粉、大豆濃縮蛋白作為蛋白源,以魚油、大豆卵磷脂為脂肪源,豆油作為100%替代脂肪源,設計6種實驗飼料,飼料干物質的粗蛋白含量為50%,脂肪含量設為8%、12%和16% 3個梯度。所有實驗飼料中添加晶體氨基酸以滿足大菱鲆對必需氨基酸的需求。添加丙酸鈣作為防霉劑;添加乙氧基喹啉作為抗氧化劑;添加海藻酸鈉作為黏合劑;添加三氧化二釔作為測定表觀消化率的指示劑。飼料配方見表1。各實驗組用到的飼料F8、S8、F12、S12、F16、S16,字母F表示魚油為脂肪源,字母S表示豆油為替代脂肪源,數字8、12、16表示飼料的脂肪含量為8%、12%、16%。

表1 實驗飼料的組成及成分分析(干物質)Table 1 Formulas and proximate composition of the experimental diets (dry matter) /%

所有原料經粉碎機粉碎并過80目的網篩,然后將粉碎好的原料按照飼料配方從小量到大量逐步混合均勻,此后將大豆卵磷脂混入魚油和豆油中,根據實驗配方將預混料分別與相應量的魚油或豆油混合均勻,然后將膽堿加入到30%飼料重量的水中混勻,再將水與飼料充分混勻。飼料顆粒(3 mm×4 mm)由制粒機制成,然后在55 ℃的通風風箱中烘干12 h。待飼料顆粒干燥冷卻后用雙層塑料袋裝好并封口,保存在-20 ℃冰箱中待使用。

1.2 飼養管理

實驗在青島億海豐水產品有限公司(山東青島)進行。大菱鲆幼魚從養殖廠購買,在實驗開始前用商業飼料喂養2周,使魚適應養殖環境。將初始體質量(13.01±0.01) g的幼魚挑選出來隨機分到18個養殖箱中,每個養殖箱30尾魚。實驗所用海水經過砂濾器過濾后以1.5 L/min的速度注入養殖箱。每個處理組都被分成3個平行進行實驗。每天7:00和19:00進行定量投喂(投喂量為魚體質量的1%),每2周稱一次體質量并根據體質量調整投喂量。投喂后將糞便清理干凈。養殖實驗進行56 d。

1.3 樣品收集

養殖實驗結束后饑餓處理24h,記錄每個養殖箱內魚的數量,并稱量每個養殖箱內魚總體質量。每箱隨機選出4尾魚保存在-20 ℃冰箱中用以進行體成分分析。從每個養殖箱中取4尾魚,取魚體的肝、腸、肌肉并用液氮保存。每養殖箱中隨機挑選2尾魚測量體質量、體長、內臟團重量、肝臟重量。取肝臟樣品保存在液氮中,再保存在-80 ℃冰箱中用于基因定量分析。

1.4 化學分析

將樣品置于105 ℃烘箱中烘至恒重以測定水分。粗蛋白的測定通過凱氏定氮法(Kjeltec TM 8400,FOSS,Sweden)。采用索氏提取法(Buchi 36680,Switzerland)用乙醚提取后測定粗脂肪。

1.5 肝臟脂肪含量及脂肪酸組成

檢測肝臟中脂肪含量方法如下:將肝臟樣品冷凍干燥,稱取100 mg的樣品于10 mL玻璃離心管中,記錄下樣品的質量w0和對應的試管編號;每個離心管中加入氯仿-甲醇溶液(氯仿∶甲醇 =2∶1,存放在棕色玻璃瓶中4 mL,搖勻后蓋好蓋子,浸泡24 h。75 ℃下烘干另外一批玻璃離心管至恒重,兩次誤差不得超過0.001 g,記錄下離心管質量w1和對應的編號。將氯仿-甲醇溶液加至6 mL,離心(3 000g,10 min),再將上清液轉入第二批離心管;在沉淀中加入2 mL氯仿-甲醇溶液,靜置2 h后離心(3 000g,10 min);上清液仍轉入第二批離心管。在上清液中加入1.2 mL 1.6%的CaCl2,搖勻,蓋上蓋子靜置過夜。過夜后用移液槍小心棄去上層液,再將離心管置于75 ℃烘箱中烘干至恒重,兩次誤差不得超過0.001 g,記錄下質量w2。每個樣品兩個重復。得到肝臟脂肪含量=(w2-w1) /w0×100%。

檢測肝臟中脂肪酸含量方法如下:將肝臟樣品冷凍干燥,在研缽中充分磨細,稱取100 mg左右的樣品于帶蓋的10 mL刻度試管,加入1 mol/L的KOH-甲醇3 mL,于80 ℃的水浴中加熱20 min,放置冷卻;再加入2 mol/L HCl-甲醇溶液3 mL,混勻,于80 ℃的水浴中加熱20 min,放置冷卻;加正己烷1 mL,振蕩萃取,靜置過夜;過夜后取上清得到樣品,使用氣相色譜儀(Agilent Technologies Inc.,Santa Clara,California,USA)分析樣品脂肪酸組成,飼料脂肪酸組成見表2。

表2 飼料中脂肪酸的組成(總脂肪酸)Table 2 Fatty acid composition (total fatty acids) of the experimental diets /%

1.6 RNA提取和實時定量PCR

肝臟總RNA參照Trizol試劑盒(Invitrogen,USA)提取,提取肝臟樣品中的總RNA。然后利用PrimeScriptTM反轉錄試劑盒將提取的RNA反轉錄為cDNA。反轉錄后檢測cDNA的濃度并用DEPC水稀釋至80 μg/μL,分裝后置于-20 ℃保存備用。利用已有目的基因過氧化物酶體增殖物激活受體α(Peroxisomeproliferator-activatedreceptoralpha,PPARα)、肉毒堿棕櫚酰轉移酶I(CarnitinepalmitoyltransferaseI,CPTI)、磷脂酸磷酸化酶1(Lipin1)、過氧化物酶體增殖物激活受體γ(Peroxisomeproliferator-activatedreceptorgamma,PPARγ)、脂蛋白脂酶(LipoproteinLipase,LPL)、肝X受體(LiverXreceptors,LXR)、延伸因子1α(ElongationFactor-lα,EF1α)的引物序列合成引物,引物序列如表3所示。定量PCR的體系為25 μL,其中12.5 μL SYBR.Premix Ex TaqTM、0.5 μL上下游引物(10 μmol/L)、3μL cDNA和9.5 μL的DEPC水。定量儀器為實時定量PCR儀(Mastercycler ep realplex,Eppendorf,Germany)。實時定量PCR的程序為95 ℃持續2 min;95 ℃持續15 s,退火溫度持續15 s,72 ℃持續20 s,共計40個循環。得到各基因的CT值,并根據2-ΔΔCt方法測定目的基因的表達量[8]。

表3 大菱鲆脂肪代謝相關基因的實時定量PCR引物Table 3 Real-time quantitative PCR primers for fatty metabolismrelated genes of turbot (Scophthalmus maximus L.)

1.7 計算與統計分析

大菱鲆攝食率、特定生長率、肥滿度等參照以下公式計算:

存活率(Survival rate,SR)=(最終魚數量/初始魚數量)×100%;

增重率(Weight gain rate,WGR)=(終體質量-初始體質量)/初始體質量×100%;

特定生長率(Specific growth rate,SGR) =(ln終體質量-ln始體質量)/實驗天數×100%;

肥滿度(Condition factor,CF)=終體質量(g) /體長3(cm)×100%;

肝體比(Hepatosomatic index,HSI)=肝臟重(g)/體質量(g)×100%;

臟體比(Viscerosomatic index,VSI)=內臟重(g)/體質量(g)×100%。

數據統計分析使用SPSS 19.0。數據采用雙因素方差分析(ANOVA)再進行Tukey檢驗。當P<0.05時視作有顯著性差異。數據以平均值±標準誤差表示。

2 結果

2.1 飼料中不同脂肪水平和脂肪源對大菱鲆生長參數影響

實驗各組的生長數據如表4所示。隨著飼料脂肪水平的升高以及脂肪源的替代,大菱鲆幼魚的存活率(SR)沒有顯著差異(P>0.05),但是終末體質量(FBW)、增重率(WGR)和特定生長率(SGR)出現了顯著差異(P<0.05)。FBW、WGR和SGR均隨飼料脂肪水平的上升而上升,只有S16組下降,而用豆油替代了飼料中的魚油后FBW、WGR和SGR全部下降(P<0.05),在所有的處理組中,F16組的FBW、WGR和SGR高于其他各組,S16組最低,但與F8、S8組相比沒有顯著差異(P<0.05),F8、S8、F12和S12組之間沒有顯著差異(P>0.05),但F8、S8組與F16組有顯著差異(P<0.05),F12和S12組則沒有顯著差異(P>0.05)。

表4 飼料脂肪水平和豆油替代對大菱鲆生長的影響Table 4 Effect of dietary lipid level and fish oil replaced by soybean oil on growth parameters of juvenile turbot

實驗各組肥滿度(CF)、臟體比指數(VSI)和肝體比指數(HSI)結果如表5所示,隨著飼料脂肪水平的增加大菱鲆臟體比指數(VSI)和肝體比指數(HSI)均有所上升并且產生了顯著差異(P<0.05),但肥滿度(CF)沒有受到顯著影響(P>0.05);而在用豆油替代飼料中的魚油后,臟體比指數(VSI)和肝體比指數(HSI)沒有受到影響(P>0.05),但肥滿度(CF)出現了顯著差異(P<0.05)。

表5 飼料脂肪水平和豆油替代對大菱鲆肝體比、臟體比及肥滿度的影響Table 5 Effect of dietary lipid level and fish oil replaced by soybean oil on hepatosomatic index (HSI),viscerosomatic index (VSI) and condition factor (CF) of juvenile turbot /%

2.2 飼料中不同脂肪水平和脂肪源對大菱鲆體組成變化的影響

對各處理組的大菱鲆的體組成進行了分析,包括魚體的水分、粗蛋白和粗脂肪,結果如圖1所示。隨著飼料脂肪水平的上升,魚體水分含量下降但沒有顯著差異(P>0.05),脂肪含量上升(P<0.05),蛋白含量沒有明顯的差異(P>0.05);當用豆油替代魚油后,魚體的水分、粗蛋白和粗脂肪含量均有所下降,但沒有顯著的差異(P>0.05)。在所有處理組中,F8組的水分含量最高,F16組的水分含量最低,但各組間沒有顯著差異(P>0.05);F16組的脂肪含量最高,與S16組相比沒有顯著差異(P>0.05),但顯著高于其他處理組(P<0.05),F8組的脂肪含量最低,顯著低于其他處理組(P<0.05),S8組的脂肪含量僅高于F8組,顯著低于其他組(P<0.05),F12、S12和S16組的脂肪含量差異不大(P>0.05);F12組的蛋白含量最高,S12組的蛋白含量最低,但各組間沒有顯著差異(P>0.05)。

2.3 飼料中不同脂肪水平和脂肪源對大菱鲆肝臟脂肪含量和脂肪酸組成的影響

實驗各組肝臟脂肪含量如圖2所示。大菱鲆肝臟脂肪含量隨著飼料脂肪水平的升高而顯著上升(P<0.05),同時豆油的替代也引起了肝臟脂肪含量顯著的上升(P<0.05),S16組的肝臟脂肪含量最高,顯著高于其他處理組(P<0.05);其次是S12組,顯著高于剩余4組(P<0.05),S8和F16組差異不顯著(P>0.05),但顯著高于F8和F12組(P<0.05)。

(同一圖中不同小寫字母表示組間差異顯著(P<0.05)。Significant differences are indicated by different superscript alphabets in each chart(P<0.05).)圖1 飼料脂肪水平和豆油替代對大菱鲆體組成的影響Fig.1 Effect of dietary lipid level and fish oil replaced by soybean oil on whole body composition of juvenile turbot

(同一圖中不同小寫字母表示組間差異顯著(P<0.05)。Significant differences are indicated by different superscript alphabets in each chart(P<0.05).)圖2 飼料脂肪水平和豆油替代對大菱鲆肝臟脂肪含量的影響Fig.2 Effect of dietary lipid level and fish oil replaced by soybean oil on the lipid content of the liver in juvenile turbot

大菱鲆肝臟的脂肪酸組成如表6所示。肝臟中飽和脂肪酸(Saturated fatty acid,SFA)的含量隨著飼料脂肪水平的上升和豆油的替代而出現了下降(P<0.05),n-6系列的多不飽和脂肪酸(n-6 Polyunsaturated fatty acids,n-6 PUFA)的含量受到了飼料脂肪水平和豆油替代的共同影響,在沒有豆油替代的3組中,∑n-6 PUFA的含量隨脂肪水平的升高而下降(P<0.05),而用豆油替代后,∑n-6 PUFA的含量變化趨勢則相反(P<0.05)。二十碳五烯酸(Eicosapentaenoic acid,EPA)和二十二碳六烯酸(Docosahexaenoic acid,DHA)沒有受到飼料脂肪水平的顯著影響(P>0.05),但在用豆油替代后EPA和DHA含量顯著下降(P<0.05)。

表6 飼料脂肪水平和豆油替代對大菱鲆肝臟脂肪酸組成(總脂肪酸)的影響Table 6 Effect of dietary lipid level and fish oil replaced by soybean oil on the fatty acid composition ( total fatty acids) in the liver of the juvenile turbot /%

2.4 飼料中不同脂肪水平和脂肪源對大菱鲆肝臟脂肪代謝相關基因表達的影響

各處理組間肝臟脂肪代謝相關基因的相對表達量如圖3所示。Lipin1和LPL的表達量沒有隨著飼料脂肪水平和豆油替代的變化而發生顯著的差異(P>0.05),但是當有豆油替代時兩者的表達量均有下降的趨勢。Lipin1表達量最高出現在F16組,最低出現在F12組;F12組LPL表達量最高,S12組表達量最低,但各組間沒有顯著性差異(P>0.05)。PPARα的表達量受飼料脂肪水平和豆油替代的共同影響,豆油替代上調了PPARα的表達量(P<0.05),而沒有豆油替代時,PPARα的表達量隨飼料脂肪水平的升高而降低,豆油替代魚油后其表達量升高,S16組PPARα的表達量最高,顯著高于F16組(P<0.05),但與其他組相比沒有顯著差異(P>0.05)。豆油替代降低了CPTI的表達量,在豆油替代的情況下,CPTI的表達量隨著脂肪水平的升高而有所上升,非替代組的變化趨勢與此相反。F12組LXR的表達量最高,與F16和S16組沒有顯著差異(P>0.05),S12組表達量最低,但只與F12組有顯著差異(P<0.05)。F16組PPARγ的表達量最高,顯著高于其他各組(P<0.05),其余各組沒有顯著性差異(P>0.05)。

(同一圖中不同小寫字母表示組間差異顯著(P<0.05)。Significant differences are indicated by different superscript alphabets in each gene(P<0.05).)圖3 飼料脂肪水平和豆油替代對大菱鲆肝臟脂肪代謝相關基因表達的影響Fig.3 Effect of dietary lipid level and fish oil replaced by soybean oil on the lipid metabolism related gene expression in the liver of the juvenile turbot

3 討論

在本次實驗中,用6種不同的飼料喂養大菱鲆幼魚,實驗進行56 d。大菱鲆幼魚的存活率(SR)沒有隨著飼料脂肪水平的提高以及脂肪源的替代而出現顯著的差異(P>0.05),但是終末體質量(FBW)、增重率(WGR)和特定生長率(SGR)出現了顯著的差異(P<0.05)。從結果可以看出,F16組的FBW、WGR和SGR最高,生長最好;而S16組的生長最差,其余4組的生長沒有顯著差異(P>0.05)。雖然沒有出現顯著差異,但是除S16組外的5組FBW、WGR和SGR均隨飼料脂肪水平的上升而出現了上升趨勢,這是由于當魚體攝食的飼料脂肪不充足時,魚體攝入的能量就會不足,就會引起生長的下降,此外,飼料中的脂肪有節約蛋白的作用,當攝入的脂肪充足時,魚體就可以減少用于產生能量的蛋白質分解,進而提高生長。生長結果表明,當用豆油替代飼料中魚油時,魚體的FBW、WGR和SGR均出現了下降,說明用豆油100%替代魚油會對大菱鲆的生長產生抑制,這與之前的研究相一致[9]。而且從生長結果可以發現,當飼料脂肪水平為8%和12%時,豆油替代雖然抑制了大菱鲆的生長,但是沒有出現顯著差異(P>0.05),這可能說明當飼料脂肪水平為8%~12%時,在相同的攝食量下,100%的豆油替代不會對大菱鲆的生長造成太大的影響;而當飼料脂肪水平達到16%時,生長出現了顯著的下降(P<0.05),這與之前的研究報道相一致[10],這說明當飼料中豆油含量上升時,其抑制魚體生長的作用就會越明顯,進而表現為生長上的差異。之前的研究表明[9],12%脂肪水平下100%的豆油替代會顯著抑制大菱鲆的生長,同時也會抑制大菱鲆的攝食率,而在本實驗中,在定量投喂的情況下,12%脂肪水平的魚油組和豆油組生長差異不大,這可能說明豆油替代飼料的適口性是影響大菱鲆生長的原因之一,因此可以考慮提高豆油替代飼料的適口性來增加豆油的利用性。

隨著飼料脂肪水平的增加,大菱鲆臟體比指數(VSI)和肝體比指數(HSI)均有所上升并出現了顯著差異(P<0.05),這說明了肝臟是大菱鲆體內沉積脂肪的主要器官;而在用豆油替代魚油后,VSI和HSI均沒有出現顯著差異(P>0.05),這與在大菱鲆[10]、籃子魚(Siganuscanaliculatus)[11]、軍曹魚(Rachycentroncanadum)[12]、歐洲鱸魚(Dicentrarchuslabrax)和虹蹲(Oncorhynchusmykiss)[13]上的研究結果相一致。另外,肥滿度(CF)沒有受到飼料脂肪水平影響(P>0.05),但當用豆油替代魚油后,魚體的CF出現了顯著差異(P<0.05)。

實驗分析了包括魚體水分、粗蛋白和粗脂肪在內的各項體組分,結果顯示魚體水分受飼料脂肪水平的影響(P<0.05),隨著飼料脂肪水平的上升,魚體水分含量下降;而豆油替代則沒有影響魚體的水分含量(P>0.05)。大菱鲆魚體的粗脂肪含量隨飼料脂肪含量升高而顯著升高(P<0.05),這與大菱鲆[14]、歐洲鱸魚[15]、金頭鯛(Sparusaurata)[16]、異育銀鯽(Carassiusauratusgibelio)、長吻鮠(LeiocassislongirostrisGünther)[17]。等研究結果相一致;而豆油替代對魚體粗脂肪的含量沒有造成顯著的差異(P>0.05),這與先前的研究結果相一致[10,19-21]。魚體粗蛋白含量沒有受到飼料脂肪水平和豆油替代的顯著影響(P>0.05),這與先前的研究結果相一致[10,19-21],這說明飼料脂肪水平和豆油替代不會顯著影響蛋白質在大菱鲆體內的沉積。

飼料的脂肪水平和豆油替代情況顯著影響了大菱鲆肝臟脂肪含量(P<0.05):隨著飼料脂肪水平的升高,大菱鲆肝臟脂肪含量發生了顯著的上升(P<0.05),其結果與Gélineau等[22]的研究結果相一致;同時豆油的替代也影響了其肝臟脂肪含量,引起了脂肪含量的顯著上升(P<0.05),這也與Bell等[23]在大菱鲆上的研究結果相一致,這可能是與豆油替代后飼料中的n3/n6比值變化有關。n3-PUFA與n6- PUFA之間的不平衡會造成肝臟脂肪含量的增加[24],而在本實驗中,當飼料中的魚油被豆油替代后,n3/n6的比值均出現了下降。本實驗中的大菱鲆肝臟脂肪酸組成驗證了之前的一些研究結果[11-12,21,25-27],反映了飼料中的脂肪酸組成。LC-PUFA的合成是通過Δ6去飽和酶、延長酶和Δ5 去飽和酶催化C18底物,如C18:2n-6和C18:3n-3等來完成的,但大菱鲆將C18:3n-3轉化為EPA和DHA的能力有限,所以肝臟中EPA和DHA的含量變化并沒有與飼料中C18:3n-3含量的變化相一致,甚至表現出完全相反的變化趨勢,但與飼料中EPA和DHA的含量變化趨勢相近。其結果與Regost等[10]在大菱鲆上的研究一致。這也說明大菱鲆獲得EPA和DHA主要靠外界攝食而不是自身合成。

肝臟脂肪的沉積受脂肪的合成與分解兩方面的影響。肝臟脂肪沉積的增加不僅與脂肪合成相關基因的表達上調有關,同時與脂肪分解相關基因的表達下調有關。飼料脂肪水平和豆油替代影響了脂肪代謝相關基因的表達,最終會影響肝臟的脂肪沉積。飼料在魚體腸細胞中形成乳糜微粒后進入血液循環,進而被LPL水解成乳糜殘粒(Chylomicron remnants,CMR),LPL可以結合乳糜殘粒并將其轉運到肝細胞,這是飼料中的脂肪酸進入肝臟的方式[28]。脂肪酸進入細胞后,在CPT I的作用下進入線粒體進行β氧化供能,在氧化供能過程中會生成乙酰輔酶A。此外,飼料中 n-3 多不飽和脂肪酸會刺激CPT I的活性,進而增加線粒體內的脂肪酸氧化和提高β氧化能力[29]。PPARα可以通過與多不飽和脂肪酸和類視黃醇X受體(Retinoid X receptor,RXR)結合來誘導脂肪酸氧化和線粒體氧化。此外,脂肪酸可以調節PPARα的表達并進一步調節其靶基因的表達,包括LPL和CPT[30]。Lipin 1可以通過誘導PPARα的表達來激活脂肪酸氧化和線粒體氧化,同時可以抑制脂肪合成并降低循環脂質水平[31]。LXR是一種轉錄因子,可以與配體結合形成二聚體,形成的二聚體與DNA結合,可促進脂肪的生成,而被激活的PPARα則會促進脂肪酸的氧化[32]。PPARγ是脂肪酸攝取和脂肪生成的關鍵調控因子[33]。

當大菱鲆攝入的能量不足時,體內AMP/ATP的比值就會上升,進而激活AMPK磷酸化,誘導Lipin1的基因表達,進而誘導PPARa的基因表達,從而上調CPTI和LPL的基因表達[34],這樣提高了肝臟的脂肪分解能力;同時抑制LXR結合到應答元件上,從而抑制LXR靶基因的轉錄水平[35-36],抑制脂肪的合成。而隨著飼料脂肪水平的上升,魚體攝入能量逐漸升高,Lipin1、PPARa、CPTI和LPL基因表達量均發生了下降;LXR和PPARγ的基因表達量上升。而豆油中富含亞油酸(18:2n-6),豆油替代對肝臟脂肪代謝相關基因的影響主要原因是飼料中脂肪酸組成的不同。有研究發現飼料中高水平的n-3 LC-PUFA可能會促進脂肪酸氧化相關基因的表達[37-38],飼料中的n-3 PUFA可以通過刺激CPT I的酶活力促進線粒體膜的流動性,進而增加線粒體脂肪酸氧化[29]。因此飼料中較高含量的n-3 PUFA會誘導脂肪分解相關基因的表達,進而導致β-氧化能力增加,降低肝臟的脂肪沉積。當用豆油替代飼料中的魚油時,飼料中n-3 PUFA的含量明顯下降,而n-6 PUFA的含量上升,這就可能引起豆油替代組內脂肪氧化的降低,進而導致肝臟脂肪水平的上升。

各組Lipin1的基因表達量的變化趨勢如圖3所示,當飼料中沒有豆油替代時,Lipin1的表達量隨著飼料脂肪水平的上升先下降然后上升,在16%脂肪水平處上升的原因很可能是魚體攝入的能量和n-3 PUFA已經超過魚體需求,這會激活脂肪分解相關基因(如Lipin1)的表達,提高肝臟脂肪分解的能力,避免脂肪過多沉積;而豆油替代組中Lipin1表達量雖然沒有出現顯著的差異(P>0.05),但有降低的趨勢,這可能說明飼料中的n-6 PUFA會抑制Lipin1的基因表達。PPARα的表達也受到了脂肪水平和豆油替代的影響,在魚油組中PPARα的表達量隨著飼料脂肪水平的上升而下降;當有豆油替代時,各脂肪水平下PPARα的表達量均出現了上升,這與之前的研究結果相一致[9],也有研究顯示亞油酸可以增加大鼠β細胞的胰島素分泌[39],而胰島素會調節大鼠體內PPARα的轉錄活性[40],可上調PPARα基因表達。由此可見,飼料脂肪水平和豆油中的亞油酸都可上調PPARα的基因表達量。CPTI和LPL的表達量在非替代組中,均隨飼料脂肪水平的上升而下降;在各脂肪水平下,豆油的替代抑制了CPTI和LPL的基因表達,而在豆油替代的情況下,隨著脂肪水平的上升,兩者的表達量沒有出現顯著的變化,這可能說明飼料中n-3 PUFA的含量會影響CPTI和LPL的基因表達。LXR的表達量隨著飼料脂肪水平的上升而上升,隨著豆油的替代而下降,該結果與之前的研究結果一致,其研究結果被解釋為飼料中n3 LC-PUFA含量的下降會導致LXR表達的下調[41-42],本次的實驗結果印證了這一現象,說明n3 LC-PUFA可能會促進LXR的表達,而飼料脂肪水平的上升會促進LXR的表達,進而增加脂肪的合成。PPARγ被認為是脂肪合成和肝臟脂質變性的重要調控因子[43-46]。飼料脂肪水平的上升促進了PPARγ的表達,豆油替代則抑制了其表達,與之前的研究相一致[47],說明亞油酸會抑制PPARγ的表達,而在豆油替代的情況下,隨著脂肪水平的上升,PPARγ的表達量沒有出現顯著的變化,這也可能說明飼料中n-3 PUFA的含量會影響PPARγ的表達量,即PPARγ的表達受飼料脂肪水平、n-3 PUFA的含量和亞油酸含量的共同影響。

總體來說,當魚體攝入能量不足時,魚體攝入的脂肪主要用于脂肪分解,此時脂肪分解相關基因表達上升,同時,脂肪合成相關基因表達下降,脂肪合成能力下降。當魚體攝入能量充足時,脂肪分解相關基因表達就會下降,脂肪合成相關基因表達上升,達到穩定的狀態。而在用豆油替代后,各脂肪代謝相關的基因表達就會受到飼料脂肪酸組成變化的影響而表現出不同的變化趨勢。

4 結語

當飼料主要脂肪源為魚油時,魚體生長性能隨飼料脂肪水平升高而具有升高趨勢。當飼料中脂肪水平為12%~16%時,獲得最優的魚體生長性能。當飼料主要脂肪源為豆油時,大于16%的豆油會抑制魚體生長。大菱鲆脂肪代謝顯著受飼料脂肪水平和脂肪來源的影響。本研究為大菱鲆飼料中脂肪水平及脂肪源的合理選擇提供了一定的理論依據。

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