膽汁酸的生理功能及其對水產動物的影響研究進展

孔祎頔，李 民，王桂芹

（吉林農業大學動物科學技術學院，動物生產及產品質量安全教育部重點實驗室，現代農業技術教育部國際合作聯合實驗室，吉林省動物營養與飼料科學重點實驗室，吉林長春 130118）

膽汁酸（Bile Acid，BA）是膽汁的主要脂質成分，由人和動物肝臟中的膽固醇合成，是在膽固醇新陳代謝過程中產生的多種醇類物質的統稱，可溶于水，具有一定的酸性，故稱為“膽汁酸”[1]。BA 屬弱酸，在生理條件下以鹽形式存在，具有較強的表面活性，能降低甘油三酯水平，加速脂類消化吸收，增強機體的免疫機能，同時對調節宿主的生理活動具有重要作用[2]。

目前，BA 已經作為促生長添加劑、抗氧化劑等廣泛應用于水產動物。飼料中添加適宜水平的BA 對水產動物的生長性能、消化酶活性、抗氧化功能、免疫功能及糖脂代謝均有積極影響。本文從BA 的主要組成成分、作用機制和測定方法等方面綜述其生理功能及對水產動物的相關影響，為進一步防治水產動物脂肪肝、肝膽綜合癥等疾病提供理論依據，對全面客觀地研究BA 功能及水產功能性飼料的開發有重要意義。

1 BA 的生理功能

BA 屬可溶性兩親化合物，既顯示親水表面又顯示疏水表面，具有獨特的分子結構，因其側鏈上的羥基、羧基或磺酸基而顯示水溶性，因其分子類固醇核周圍分布的烷基而顯示疏水性。BA 結構見圖1。

圖1 主要BA 酸的化學結構

1.1 BA 的主要組成成分 目前，已知的從動物體內提取到的BA 多達14 種，不同物種間膽汁中含有不同種類的BA，構成不同的特征性BA 譜[3-4]。BA 的組成成分較為復雜，通常情況下，根據疏水性特點，BA 可分為親水性膽汁酸和疏水性膽汁酸；根據結構組成不同可分為游離型膽汁酸和結合型膽汁酸，其中，游離型膽汁酸主要包括膽酸（Cholic Acid，CA）和脫氧膽酸（Deoxycholic Acid，DCA）等，而結合型膽汁酸主要包括甘氨膽酸（GCA）、?；悄懰幔═CA）等[5-6]；此外，根據合成部位及來源的不同，BA 還可分為初級膽汁酸和次級膽汁酸，兩者都可與?；撬峄蚋拾彼峤Y合形成結合型膽汁酸，且兩者在不同的物種間存在較大差異[7-8]。大量研究表明[5,8-11]，初級膽汁酸中的CA、鵝脫氧膽酸（Chenodeoxycholic Acid，CDCA），次級膽汁酸中的石膽酸（Lithocholic Acid，LCA）、DCA 及熊脫氧膽酸（Ursodeoxycholic Acid，UDCA）等在人、鼠、豬、魚等多種物種中共同存在（表1）。

1.2 BA 的作用機制 BA 是由肝臟中的膽固醇經膽固醇7α-羥化酶（CYP7a1）、甾醇12α-羥化酶（CYP8b1）等多種酶的作用下產生的兩性甾醇類化合物，由于其具有獨特的分子結構，這決定了其同時具有親水性和親油性，能溶于水和脂類物質等，起乳化劑的作用，在動物體內促進對親脂性外源性物質的消化和吸收[12-13]。此外，腸道是BA 的主要代謝場所，BA 在肝腸循環中同時發揮負反饋調節作用，進而維持機體BA 穩態，其含量過高或過低都可能引發肝腸膽等相關疾病。綜上所述，BA 主要在抑菌、乳化、免疫、營養及保護肝腸膽功能等方面發揮關鍵作用。

1.2.1 抑菌作用 BA 具有較強的抑菌作用，通過調節腸道pH 及破壞細菌細胞膜等來抑制大腸桿菌、鏈球菌、沙門氏菌等有害菌的生長增殖[14-15]，其中，CA、DCA等游離型膽汁酸具有更強的抑菌作用，它們破壞細菌細胞膜的能力更強，因此，對高濃度BA 耐受性越強，在動物胃腸道內存活率越高。也有學者認為，BA 本身就是一種“有效毒素”，一旦它在機體內的含量過高，會直接影響膽汁酸池的大小，會對細菌細胞膜脂質雙層結構造成一定程度的破壞，引發各類肝腸膽相關疾病[16]。此外，BA 還通過抑菌作用參與多種碳水化合物代謝和脂肪酸、氨基酸和含氮堿基的生物合成以及應激反應相關的轉運蛋白的調節[17-18]。

1.2.2 乳化作用 BA 是高效生物洗滌劑，因其具有特殊的分子結構，同時表現親水性和親油性，具有較強的表面活性，能降低水、油2 個界面間的張力，逐漸增強乳化作用，促進脂類物質的乳化[3]。此外，BA 分子促進動物對其所攝取食物中的脂肪酸、甘油三酯、親脂性異生素及脂溶性維生素等的溶解，通過乳化作用形成乳糜微粒并分散在腸道內，增加了與脂肪酶的接觸面積，從而有利于加快腸細胞對脂類物質等的分解、消化和吸收[19]。

1.2.3 免疫作用 BA 能有效分解內毒素，防止其在肝臟的蓄積，保護并增強肝臟功能，提高溶菌酶（LZM）、酸性磷酸酶（ACP）、堿性磷酸酶（AKP）等活性，增加免疫球蛋白M（IgM）、C3 和C4 補體等含量，促進腸道中免疫相關基因的表達水平，增強腸道屏障功能，提高動物機體的非特異性免疫應答[20]。

1.2.4 營養作用 BA 是一種營養性飼料添加劑，能有效提高動物生長性能，改善肉品質，提高蛋白酶和脂肪酶活力，在調控動物糖脂代謝方面具有重要意義[21]。在腸道中，BA 能夠激活胰腺分泌的脂肪酶原而形成脂肪酶，同時，脂肪酶可與BA 結合形成復合物，改變脂肪酶的性質，促進脂肪的消化吸收[22]。

表1 BA 主要組成成分

1.2.5 保護肝腸膽作用 BA 在維持膽固醇體內平衡，保護肝、腸、膽以及治療肝腸膽相關疾病等方面起至關重要的作用[23]。其中，DCA 能夠刺激肝細胞分泌大量膽汁，消除膽道內膽汁的淤積，同時，藥物、重金屬等有毒物質隨著膽汁外排出體外，不僅起到“護膽利膽”的作用，又保護了動物機體健康[24]。此外，添加適宜水平BA 能降低血清中谷草轉氨酶（AST）、谷丙轉氨酶（ALT）活性，在保護肝臟功能的同時又在維持腸道菌群平衡方面發揮作用[21]。

1.3 BA 的測定方法 近十年來，關于BA 成分的測定方法主要集中于利用超高效液相色譜-質譜聯用（UPLCMS/MS）[8,25-26]、高效液相色譜-質譜聯用（HPLC-MS/MS）[27]及液相色譜-質譜聯用（LC-MS/MS）[28-29]等技術，從而對不同物種BA 的主要組成成分進行定性、定量分析以分析BA 的組成和分布，這些技術均具有簡單便捷、準確高效等優點，但UPLC-MS/MS 靈敏度更高一些。此外，薄層色譜（TLC）技術有助于確定存在哪種類型BA（如C24 BA 或C27 BA 等），但對同分異構的BA 仍難分離[30]，氣相色譜/ 質譜（GC/MS）技術可分析BA 結構中不確定的羥基等基團的分布，但所需BA 樣品的量較多[31]，這些技術也都具有快速簡捷等優點。

2 BA 對水產動物的影響

2.1 BA 對水產動物生長性能的影響 Kim 等[28]研究發現，在日本牙鲆（Paralichthys olivaceus）幼魚飼料中添加0.5%和1.0%?；撬峥捎行岣咂滹暳闲剩‵EC）等，且各組織中的?；撬岷侩S飼料中?；撬崴降脑黾佣饾u增加。Peng 等[20]研究發現，BA 添加劑能夠顯著改善草魚（Ctenopharyngodon idella）的增重率（WGR）、特定生長率（SGR）、攝食率（FI）和FEC。Hou 等[22]在烏鱧（Channa argus）飼料中分別添加鉻酵母、三丁酸甘油酯和BA 進行了為期60 d 的飼養試驗，研究表明3 種添加劑與添加普通飼料組相比均增加了烏鱧的WGR 和SGR，而FEC 顯著降低。Ji 等[34]研究發現飼料中添加1 g/kg BA 可顯著提高中華鱉（Trionyx Sinensis）的WGR、SGR、FI、干物質表觀消化率系數（ADCD），脂質表觀消化系數（ADCL）和蛋白質表觀消化系數（ADCP）。此外，Jiang 等[35]研究表明，飼料中添加0.15 g/kg BA 可以促進羅非魚（Oreochromis niloticus）的WGR、FEC 等生長性能，而1.35 g/kg BA（過量）對羅非魚的生長有抑制作用。向梟等[36]研究發現，隨著高脂飼料中添加BA 水平的增加，齊口裂腹魚（Schizothorax prenanti）幼魚的WGR、SGR 和蛋白質效率（PER）先升高后降低，而FCR 卻呈先降低后升高的趨勢，且在高脂飼料中150 mg/kg BA 為宜。張國安等[37]也發現，在紅魚粉型飼料中添加150 mg/kg BA 后，SGR、肥滿度（FF）顯著升高，促進大菱鲆（Scophthalmus maximus）生長。Dong 等[38]試驗發現飼料中添加0.4%?；撬釋χ腥A絨螯蟹的WGR、SGR、FEC 等有顯著影響，促進了蟹的生長。這些研究均表明添加適宜水平的BA確實能夠有效促進水產動物的生長，而過量BA 會抑制生長，影響機體代謝。

2.2 BA 對水產動物消化酶活性的影響 水產動物消化酶含量與其食性密切相關，根據消化功能可分為蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等[39]，BA 可顯著提高肝臟和腸道中的脂肪酶活性，對蛋白酶也有一定的影響[35]。De Moura等[40]研究發現，在較高蛋氨酸水平飼料中添加?；撬峥商岣叽笪餮蟀坠敏~（Argyrosomus regius）的脂肪酶活性，但脂肪酶活性并不受飼料中蛋氨酸水平的影響，表明?；撬崮軌蛱岣唪~類的脂肪酶活性，而?；撬釋Φ鞍酌负偷矸勖富钚曰緹o影響。向梟等[36]研究發現，隨著BA 添加水平的升高，齊口裂腹魚幼魚肝胰臟中蛋白酶及脂肪酶活性先升高后降低，淀粉酶活性無顯著變化，前腸及中腸中蛋白酶活性逐漸升高，而脂肪酶活性呈先升高后降低的趨勢，而后腸的蛋白酶、脂肪酶及淀粉酶活性均無顯著變化，這表明BA 可有效增強齊口裂腹魚幼魚對高脂飼料的消化利用力。陳晴等[41]研究表明，添加0.5%、1.0% BA 和?；撬峋娠@著提升中華絨螯蟹幼蟹肝臟和腸道中的蛋白酶和脂肪酶活性。由此可見，BA 對水產動物脂肪酶活性影響較大，而對蛋白酶及淀粉酶活性影響較小。

2.3 BA 對水產動物抗氧化功能的影響 超氧化物歧化酶（SOD）是清除超氧陰離子自由基的主要酶類，谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）和過氧化氫酶（CAT）都是催化H2O2分解的酶，丙二醛（MDA）是脂質過氧化的產物之一，MDA 含量反映了動物機體內脂質過氧化的程度，同時也反映出細胞損傷的程度[42]。胡田恩等[43]研究發現，牛蛙（Rana catesbeiana）SOD、GSH-Px 活性等隨飼料中BA 添加水平的升高而逐漸升高，而MDA 含量在添加200 mg/kg BA 時顯著降低，在添加300 mg/kg BA 時顯著升高。Hou 等[33]研究認為，BA 可顯著降低烏鱧腸道MDA 水平，具有相對良好的抗氧化能力。陳晴等[41]發現添加0.5%、1.0%?；撬峥商岣咧腥A絨螯蟹（Eriocheir sinensis）幼蟹的SOD、CAT 活性。Jin 等[42]將添加200 mg/kg BA 的高脂飼料投喂黑鯛（Acanthopagrus schlegelii）幼魚，發現血清中MDA、CAT 活性顯著增強。Dong 等[38]也得出類似結論，其發現?；撬崮軌蝻@著提高中華絨螯蟹SOD、GSH-Px、總抗氧化能力（T-AOC）及MDA 含量。以上研究均表明，添加適宜水平BA 可增強水產動物的抗氧化功能，而過量BA 會影響機體抗氧化功能。

2.4 BA 對水產動物免疫功能的影響 動物免疫系統包括特異性免疫和非特異性免疫2 種，當病原體侵襲機體時，非特異性免疫系統首先發揮功能[42]。ACP、AKP、LZM、C3 和C4 補體等以及相關的細胞因子是發揮免疫功能及檢測健康機體狀態的重要指標。Peng 等[20]研究發現，飼料中添加BA 后魚體免疫功能顯著提升，其中，LZM 和ACP 活性增加，C3 和C4 補體以及IgM 含量均增加。Jin 等[43]發現在高脂飼料中添加200 mg/kg BA 能夠提高黑鯛幼魚肝臟和血清中的LZM 活性，提高血清中AKP 活性，下調腫瘤壞死因子α（TNF-α）和白細胞介素1β（IL-1β）等促炎細胞因子的表達水平。Dong 等[38]研究發現，0.8%?；撬崮茱@著提高中華絨螯蟹的血細胞總數（THC）和ACP 活性，0.4%?；撬崮茱@著提高其酚氧化酶（PO），但LZM、AKP 活性以及血藍蛋白（HC）含量無明顯變化，說明在其試驗條件下，0.4%?；撬釋C體的免疫效果稍差于0.8%?；撬?。此外，該項研究還表明?；撬崮軌蛱岣咧腥A絨螯蟹腸道中免疫相關基因（EsToll2、EsRelish）和抗微生物肽（EsALF1、EsALF2、EsCrus1、EsCrus2）的表達。以上研究表明，適宜添加BA 可以增強機體非特異性免疫應答，下調炎性因子，調節機體免疫功能。

2.5 BA 對水產動物糖脂代謝的影響 近年來，BA 被廣泛稱為影響多種宿主脂質，葡萄糖和能量代謝的關鍵調節劑，BA 作為信號分子，可激活TGR5 信號通路刺激胰高血糖素樣肽的分泌，與次級膽汁酸結合促進糖代謝，TGR5 配體可降低血清和肝臟中的甘油三酯水平，從而減輕肝臟脂肪變性程度，調節脂代謝。Hou 等[33]研究認為，BA 可顯著降低烏鱧血清低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）含量，從而改善糖脂代謝。Jiang 等[35]研究發現，0.15 g/kg BA 可以促進羅非魚對脂質的消化吸收，調節脂代謝，值得注意的是，過量BA（添加量1.35 g/kg）會損傷肝臟功能，肝細胞空泡化，膽囊易碎、形成膽結石，并且對魚類的生長有抑制作用，因此，摸索BA 的適宜添加量對水產動物十分重要。此外，De Moura 等[40]在飼料中添加1.0%?；撬崮軌蛟黾友搴颓澳c中的總BA，血清中的膽固醇、總蛋白質和甘油三酯水平也顯著增加，進而導致脂肪消化率升高，對脂代謝有積極作用。Richarda 等[44]研究表明，在植物蛋白質飼料中添加不同水平的?；撬釋θ麅燃訝桍崳⊿olea senegalensis）生長性能和飼料轉化率有積極影響，能夠增強BA 的合成，降低甘油三酯水平，調節脂代謝。Koven 等[45]研究發現，隨著飼料中?；撬崽砑恿康脑黾?，白斑石斑魚（Epinephelus Aeneus）肝臟總脂質及其脂肪酸的組成減少，表明?；撬岚l揮了降膽固醇作用，導致BA 的產生量增加，總脂質和脂肪酸水平也顯著升高。向梟等[36]研究發現，隨著BA 添加水平的升高，齊口裂腹魚幼魚血清中膽固醇、甘油三酯含量均逐漸升高，而低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）含量逐漸降低，減少脂肪沉積，改善肌肉品質。胡田恩等[43]研究發現，適量添加（100、200 mg/kg）BA 能夠顯著提升牛蛙肝臟AST 活力，降低肝酯酶（HL）和脂蛋白酯酶（LPL）活力，保護肝臟功能，而過量添加BA（300 mg/kg）會導致牛蛙肝損傷。這些研究有助于進一步確認飼料中添加BA 對水產動物糖脂代謝具有較大影響，并能夠在此基礎上調節水產動物機體健康。

3 小結與展望

近年來，各類BA 相關產品出現在市場上，因其多種功能而被廣泛應用于水產動物的促生長添加劑或抗氧化劑，可以確定的是BA 能夠有效提高水產動物的生長性能、消化酶活力、抗氧化功能及免疫功能，在改善水產動物肉質品質、調節腸道菌群平衡等方面發揮重要作用。BA 有望成為水產動物的全能型飼料添加劑，其具體功效與其所添加BA 成分及含量密切相關，但由于水產動物品種以及飼料配方的性質均不相同，還需要通過更多的試驗來確定BA 最佳添加水平；此外，BA 具有重要的生理生化功能，未來的研究方向還應集中于研究BA 作為植物型飼料添加劑的作用機理。因此，全面客觀地認識BA 的生理功能，科學合理地調控BA 代謝，對維持動物機體健康，治療水產動物脂肪肝、肝膽綜合癥等疾病有重要意義。