低氧应激对尼罗罗非鱼糖脂代谢的影响及红景天苷的调节作用研究

发布时间：2020-06-30 15:51

【摘要】：低氧胁迫是水产养殖中常见且危害较为突出的胁迫因子,它会严重影响水产动物的正常生长和存活,降低养殖产量和效益,从而制约水产养殖业的健康发展。为了探究低氧胁迫下水生动物的生理代谢变化及营养缓解方法,本论文以尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)为研究对象,探究了急性低氧胁迫(DO=0.6~0.8mg/L)和长期低氧胁迫(DO=1.0~1.2mg/L)对尼罗罗非鱼糖、脂代谢的影响,以及饲料中添加不同水平的红景天苷对尼罗罗非鱼低氧胁迫的缓解作用,主要结果和结论如下:(1)急性低氧胁迫(DO=0.6~0.8mg/L)对尼罗罗非鱼糖脂代谢和低氧诱导因子表达的影响为探究尼罗罗非鱼在急性低氧状态下的糖脂代谢模式,选取初始体重为6.3±1.2g的罗非鱼进行6h的急性低氧胁迫实验。低氧处理组的溶氧为0.6~0.8mg/L,常氧组为6.5~7.5mg/L,每组三个平行。结果表明,相较于常氧组,低氧胁迫组的尼罗罗非鱼的活跃度显著降低(P0.05),同时,血液中的血红蛋白(HB)含量显著升高(P0.05)。与常氧组相比,低氧胁迫组的血糖、肝糖原和肌糖原的含量显著下降(P0.05),并且肝脏中乳酸脱氢酶(LDH)的活性显著升高(P0.05),肝脏中丙酮酸激酶(PK)和果糖1,6二磷酸酶(FBP)的基因表达量显著上调(P0.05),血清中乳酸(LA)的含量显著上升(P0.05)。低氧组和常氧组的血清、肝脏、肌肉组织中甘油三脂(TG)的含量无显著差异(P0.05),低氧组的肝脏中单甘油酯脂肪酶(MGL)和过氧化物酶体增殖物激活受体(PPARα)的基因表达量均显著高于常氧组(P0.05),两组之间的激素敏感脂肪酶(HSL)和脂肪甘油三酯脂肪酶(ATGL)的基因表达无显著变化(P0.05)。为更好地探究低氧胁迫对罗非鱼的影响,本实验克隆了罗非鱼低氧诱导因子(HIF1α)。HIF1α共有两个转录本,HIF1αX1全长为3658bp,开放阅读框为2310bp,编码769个氨基酸;X2全长为3655bp,开放阅读框为2307bp,编码768个氨基酸。荧光定量结果表明,急性低氧胁迫时,HIF1α的表达显著上调(P0.05),其下游靶基因葡萄糖转运蛋白(Glucose transporter,GLUT1)、血管内皮生长因子(VEGF)和PK的表达量随之上调(P0.05)。综上所述,急性低氧胁迫时,尼罗罗非鱼活动减少,HB含量增加,且提高了糖无氧酵解的能力,对糖的分解增加;脂解基因表达上调,但没有对血液和组织中的TG含量产生显著的影响。由此推断,急性低氧胁迫情况下,尼罗罗非鱼主要以糖代谢为机体供能。在鱼体适应低氧胁迫过程中,HIF1α被激发后,进而调节其下游相关基因的活性,使得罗非鱼能够更好地应对和适应急性低氧胁迫。(2)慢性低氧胁迫(DO=1.0~1.2mg/L)对尼罗罗非鱼生长、免疫性能和糖脂代谢的影响为探究长期低氧胁迫对尼罗罗非鱼的影响,本实验选取初始体重为6.1±1.3g的鱼,进行4周的慢性低氧胁迫实验。试验设计低氧处理组DO=1.0~1.2mg/L,常氧组DO=6.5~7.5mg/L,每组三个平行。结果发现,与常氧组相比,在慢性低氧胁迫下,罗非鱼的活跃度显著降低(P0.05),HB含量也显著性降低(P0.05)。低氧组的摄食率、增重率、全鱼水分含量均显著低于常氧组(P0.05),而全鱼总蛋白质含量显著高于常氧组(P0.05)。且与常氧组相比,低氧胁迫组的血糖和肝糖原含量显著升高(P0.05),同时,肝脏中己糖激酶(HK)和PK活性显著降低(P0.05),LDH活性显著上调(P0.05),血清中LA含量也显著高于常氧组(P0.05)。另外,低氧胁迫组的全鱼总脂、血清TG、肝脏TG含量均显著低于常氧组(P0.05),总脂酶的活性显著高于常氧组(P0.05);与常氧组相比,低氧组的肝脏脂肪酸(FA)在线粒体中的β氧化能力显著提高(P0.05)。其次,低氧组罗非鱼血清中谷草转氨酶(GOT)活性显著高于常氧组(P0.05),且低氧组肝脏组织中白细胞介素(IL-1β)和转化生长因子(TGF-β1)的基因表达显著高于常氧组(P0.05)。总结以上结果,在慢性低氧胁迫下,尼罗罗非鱼的无氧糖代谢有所上调,而脂肪酸的β氧化能力则明显上升,提示罗非鱼主要以脂肪分解代谢为机体供能,无氧糖酵解则起到辅助供能的作用。(3)尼罗罗非鱼对慢性低氧胁迫响应的肝脏转录组分析为探究尼罗罗非鱼对慢性低氧胁迫的响应过程和可能机制,对罗非鱼肝脏进行了转录组分析。拼接得到348.2百万个序列,其中常氧组获得179.6百万个序列,低氧组获得168.6百万个序列。采用edgeR软件对测序结果进行比较分析发现,同对照组相比,低氧胁迫组中共有451个差异表达基因,其中282个基因上调,169个基因下调。经过KOBAS分析通路发现,有73条通路发生了变化,其中,有14条通路发生了显著性变化,其中与信号转导相关的通路4条(AMPK,FOXO,PPAR和脂肪细胞因子信号通路),与代谢相关的通路8条(酪氨酸,甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸,甲烷,硫,脂肪酸,亚油酸,甘油酯和维生素B6代谢通路)。其余为与炎症因子和生理节律相关的通路。对糖、脂代谢差异基因分析,糖合成相关基因(GS,PEPCK)和脂解(ATGL,PPAR,CPT1,CYP7AL)相关基因均显著上调,脂合成相关基因(FASN,ACACA,ACLYA)和糖分解相关基因(GCK,PDHB,ACLYA)则显著下调。综上所得结果表明,长期低氧胁迫下,罗非鱼通过调节体内信号通路的变化,促进糖原的生成和脂肪分解,降低了氨基酸代谢供能,与常氧下相比,为了更好地应对低氧胁迫,罗非鱼改变了其营养和能量代谢的模式。(4)慢性低氧胁迫下饲料中添加不同水平红景天苷对尼罗罗非鱼的影响为探究红景天苷对尼罗罗非鱼适应低氧胁迫的缓解作用,选取初始体重为4.98±0.57g的罗非鱼,投喂相同脂肪水平的饲料(5%)。实验分为常氧对照组、低氧对照组、低浓度组(低氧添加30μg/kg红景天苷组)和高浓度组(低氧添加60μg/kg红景天苷组)。4周后,低氧对照组、低浓度组和高浓度组之间的摄食率没有显著性差异(P0.05),但是均低于常氧对照组(P0.05)。与低氧对照组相比,添加红景天苷对罗非鱼的增重率没有显著影响(P0.05);但是,第2周时高浓度组的增重率显著高于低氧对照组(P0.05),且与常氧组没有显著性差异(P0.05)。行为仪分析结果显示,三个低氧处理组鱼的静止时间均显著高于常氧组(P0.05),红景天苷的添加并没有影响罗非鱼的活跃时间(P0.05)。高浓度组的肝体比显著性高于低浓度组和低氧对照组(P0.05),且与常氧组没有显著性的差异(P0.05)。三个低氧组HB含量均显著性低于常氧组(P0.05)。三个低氧处理组之间总脂含量没有显著性差异(P0.05),但是均显著性低于常氧组(P0.05);低浓度组的全鱼总蛋白含量显著高于常氧对照组和高浓度组(P0.05)。低浓度组的血糖和肝糖原含量显著低于低氧对照组和高浓度组(P0.05),但是与常氧组相比没有显著性差异(P0.05);低氧对照组的肝脏LDH活力显著高于其余三组(P0.05),而添加红景天苷组与常氧组LDH活性没有显著性差异(P0.05)。低氧对照组和高浓度组的血清中LA含量显著高于低浓度组(P0.05),且低浓度组血清中LA含量显著高于常氧组(P0.05);但是,两种剂量的红景天苷的添加均显著降低了肝脏的LA含量(P0.05),低氧对照组则显著性高于常氧组(P0.05)。四组之间HK的活性没有显著差异(P0.05)。另一方面,高浓度组血清TG含量与其余三组无显著性差异(P0.05),但低浓度组TG含量却显著性低于常氧组(P0.05)且与低氧对照组没有差异(P0.05)。低氧对照组肝脏TG的含量显著低于其他三组(P0.05),其余三组之间没有显著性差异(P0.05)。相比于常氧组,三个低氧组的β氧化能力均显著提高(P0.05),其中与常氧组和低氧对照组相比,低浓度和高浓度组显著提高了过氧化物酶体的氧化能力(P0.05),而与常氧组、低浓度和高浓度组相比,低氧对照组提高了线粒体的氧化能力(P0.05)。其次,与常氧对照组和低氧对照组相比,高浓度和低浓度组都显著性降低血液中谷草转氨酶(GOT)的活力(P0.05)和肝脏组织中IL-1的表达(P0.05)。综上,在慢性低氧胁迫下,饲料中添加红景天苷可以降低血清中的LDH的活性,减少LA的积累,提高罗非鱼肝脏中TG的含量和肝脏过氧化物酶体的氧化能力,其次,低氧胁迫下,饲料中添加红景天苷可以降低低氧胁迫对肝脏的损伤以及炎症因子的表达。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S917.4
【图文】：

红景天苷,分子结构式,红景天

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尼罗罗非鱼,常氧,脂体,硕士学位论文

华东师范大学硕士学位论文吸频率加快，行为仪分析结果显示罗非鱼在急性低氧胁迫下静止的时间显著高于常氧组（P<0.05），而运动时间和高速运动的时间则显著性低于常氧组（P<0.05）（图 1.1A）。与常氧组相比，低氧组的耗氧率显著升高（P<0.05）（图 1.1B），肝体比和脂体比则无显著性差异（P>0.05）（图 1.1C）。

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