外源牛磺酸、半胱氨酸对卵形鲳鲹幼鱼生长、代谢、抗氧化及免疫功能的影响

作     者：刘佳兴 

作者单位：大连海洋大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张殿昌

授予年度：2023年

学科分类：090801[农学-水产养殖] 0908[农学-水产] 09[农学] 

主      题：卵形鲳鲹 牛磺酸 半胱氨酸 肠道免疫 代谢 

摘      要：卵形鲳鲹(Trachinotus ovatus)由于经济价值高、适应能力强肉质鲜美,被认为是理想的海水养殖对象。近年来,鱼粉资源波动下滑导致价格波动上升,因此在大规模经济鱼类养殖中常采用动植物蛋白部分替代鱼粉。但由于动物蛋白氨基酸组成普遍不够均衡,植物蛋白中普遍存在抗营养因子,适口性差等缺点,因此以其他动植物蛋白替代鱼粉时容易造成水产动物生长性能下降、脂质与蛋白质代谢能力下降、氧化应激、肠道结构损伤与菌群失调、肠道免疫力下降等问题。牛磺酸(Taurine),可以促进生长,提高抗氧化能力,并防止炎症发生。半胱氨酸(Cysteine)是生物体内合成牛磺酸的前体,具有重要生物功能,包括改善脂质与蛋白质代谢,提高抗氧化和免疫能力。综上所述,理论上补充牛磺酸、半胱氨酸可以解决动植物蛋白替代鱼粉饲料的负面影响。本实验旨在探讨低鱼粉饲料(20%鱼粉)补充不同含量牛磺酸、半胱氨酸,对卵形鲳鲹幼鱼生长性能、抗氧化能力、蛋白质和脂代谢能力、肠道微生物及免疫功能的影响,以期为牛磺酸和半胱氨酸在卵形鲳鲹低鱼粉饲料中科学应用提供理论依据。(1)本研究评估了低鱼粉饲料中补充不同水平牛磺酸对卵形鲳鲹幼鱼(10.05±0.05g)生长性能、抗氧化应激、肠道免疫和无乳链球菌抵抗能力的影响,采用动植物蛋白(鸡肉粉、大豆浓缩蛋白、发酵豆粕等)部分替代鱼粉制作卵形鲳鲹基础饮食,在其中分别补充0(T0组)、0.40%(T1组)、0.80%(T2组)、1.20%(T3组)和1.60%(T4组)牛磺酸制成5种等氮等脂饲料。56天饲养实验结果显示,补充1.20%牛磺酸显著提高卵形鲳鲹幼鱼特定生长率SGR(P0.05),并显著上调脑和肝脏中生长相关因子表达,以及血清中生长相关参数水平(P0.05)。对SGR进行多项式回归分析估计卵形鲳鲹20%鱼粉饲料中最佳膳食牛磺酸水平为1.18%。补充0.80-1.20%牛磺酸增加卵形鲳鲹肠道菌群多样性和相对丰度;此外,补充0.80-1.60%牛磺酸还增加肠道肌层厚度和肠绒毛长度,维持肠道物理屏障稳定性;激活Nrf2/Keap-1/HO-1信号通路,增加肠道抗氧化酶基因表达和血清中抗氧化酶活性,增加血清免疫球蛋白和补体水平,降低活性氧(ROS)水平。此外,补充0.80-1.20%牛磺酸可抑制NF-κB信号通路,下调肠道中IL-1β、IL-8和TNF-α表达水平,上调IL-10表达水平,改善肠道免疫,并在牛磺酸补充量为1.20-1.60%时提高了卵形鲳鲹感染无乳链球菌后的存活率。(2)本研究评估了低鱼粉饲料中补充不同水平牛磺酸对卵形鲳鲹幼鱼(10.05±0.05g)脂质与蛋白质代谢能力的影响,研究显示,低鱼粉饲料中补充牛磺酸激活S6K/PI3K/TOR/4EBP1通路,提高卵形鲳鲹肌肉中蛋白质合成代谢能力。补充0.80-1.60%牛磺酸增加卵形鲳鲹肌肉、肝脏和血清总蛋白(TP)水平,降低尿素氮(UN)和血氨(SA)水平。同时,牛磺酸上调卵形鲳鲹肌肉过氧化物酶体增殖物激活受体α(PPARα)表达水平,使激素敏感性脂肪酶(HSL)和肉毒碱棕榈酰转移酶1(CPT1)高表达并伴随酶活提高,促进肌肉中脂肪酸β氧化反应,减少蛋白质因分解供能所带来的消耗,促进肌肉中蛋白质沉积。不仅如此,补充牛磺酸下调卵形鲳鲹肌肉中过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)表达水平,降低乙酰辅酶A羧化酶(ACC)、脂肪酸合成酶(FAS)转录水平并伴随肌肉、肝脏和血清中ACC、FAS酶活下降,抑制肌肉中脂肪合成代谢,降低肌肉、肝脏和血清中甘油三酯(TG)、总胆固醇(T-CHO)、游离脂肪酸(FFA)和肌肉粗脂肪水平。(3)本研究评估了低鱼粉饲料中补充不同水平半胱氨酸对卵形鲳鲹幼鱼(10.05±0.05g)生长、抗氧化能力、肠道免疫力和对无乳链球菌抵抗力的影响,采用动植物蛋白(鸡肉粉、大豆浓缩蛋白、发酵豆粕等)部分替代鱼粉制作卵形鲳鲹基础饮食,在其中分别补充0(C0组)、0.30%(C1组)、0.60%(C2组)、0.90%(C3组)和1.20%(C4组)半胱氨酸制成5种等氮等脂饲料。56天饲养实验结果显示,与对照组相比,补充0.60-1.20%半胱氨酸显著提高卵形鲳鲹末体重FBW和SGR(P0.05)。在本实验条件下,根据SGR多项式回归分析,卵形鲳鲹20%鱼粉饲料中最佳膳食半胱氨酸水平为0.91%。同时,半胱氨酸激活Nrf2/Keap1/HO-1信号通路,上调血清中抗氧化酶活性和肠道基因表达,降低卵形鲳鲹血清中ROS水平。此外,外源半胱氨酸显著改善肌肉厚度和绒毛长度(P0.05),这表明半胱氨酸加强了肠道物理屏障。此外,半胱氨酸增加了卵形鲳鲹肠道菌群多样性和相对丰度。半胱氨酸抑制肠道NF-κB/IKK/IκB信号传递和促炎细胞因子m RNA水平,增加肠道抗炎细胞因子基因表达和血清免疫参数,改善肠道免疫。此外,补充半胱氨酸显著降低卵形鲳鲹受到无乳链球菌感染时的死亡率(P0.05)。(4)本研究评估了低鱼粉饲料中补充不同水平半胱氨酸对卵形鲳鲹幼鱼(10.05±0.05g)脂代谢与蛋白质代谢的影响。56天饲养实验结果显示:1)半胱氨酸通过激活S6K/PI3K/TOR/4E-BP1通路,提高卵形鲳鲹蛋白质合成代谢能力。与对照组相比,补充0.60%半胱氨酸(C2组)显著上调肌肉S6K、PI3K和4E-BP1 m RNA水平(P0.05),增加肌肉和血清TP含量与肌肉粗蛋白含量,显著降低SA以及肌肉和肝脏中UN含量,促进肌肉蛋白质沉积(P0.05)。2)半胱氨酸通过下调肌肉中PPARγm RNA水平,降低ACC、FAS m RNA水平与酶活水平,抑制脂肪合成代谢;同时,上调肌肉中PPARα表达水平,使HSL和CPT1高表达并伴随酶活性提高,进而促进肌肉中脂肪酸β氧化反应,减少蛋白质因分解供能所带来的消耗,促进肌肉中蛋白质沉积。综上所述,低鱼粉饲料中补充牛磺酸、半胱氨酸通过抑制NF-κB/IKK/IκB通路,抑制炎症反应,改善肠道物理屏障和肠道菌群,增加肠道免疫能力;通过激活Nrf2/Keap-1通路,增加抗氧化酶酶活水平与基因表达水平,改善卵形鲳鲹抗氧化能力;可抑制卵形鲳鲹肌肉中脂肪和成,促进脂肪酸β氧化供能,进而节约蛋白质;激活PI3K/S6K/4E-BP1通路,调控蛋白质合成,增加蛋白质沉积,提高增重率和特定生长率,改善生长性能。