花生四烯酸（ARA）对草鱼脂质代谢的影响及其机制分析

发布时间：2017-12-13 06:41

  本文关键词：花生四烯酸（ARA）对草鱼脂质代谢的影响及其机制分析

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【摘要】：作为主要的n-6系列高不饱和脂肪酸(HUFA),花生四烯酸(ARA;20:4n-6)是重要的活性分子类二十烷酸的前体,其本身和代谢产物在调控机体脂质代谢、生物学过程和免疫反应等方面发挥重要的作用。过去ARA在鱼类营养中的研究集中在其对生长、成活率、抗应激、免疫过程、繁殖性能、色素沉积和骨骼生成等方面的影响,很少关注其在脂质蓄积调控中的作用,而在哺乳动物中ARA及其代谢产物已被确认能够影响脂肪生成和其他脂代谢过程。养殖草鱼易在腹腔蓄积过多的脂肪,采用营养学途径调控鱼类的脂质蓄积是水产养殖的重要课题之一。因此,本论文开展了五个试验,着重探讨了ARA对草鱼脂质代谢的影响及其作用机制,以期为水产健康养殖及功能性饲料开发提供参考资料。获得的主要结果如下:1、日粮0.3%ARA降低草鱼体脂蓄积并提高鱼体健康状况。采用含不同水平ARA(0.00%、0.30%和0.60%)的三组等氮等能纯化日粮饲喂草鱼幼鱼(6.87±1.18 g)60天。0.30%ARA组的腹腔脂肪指数(IPFI)和全鱼的脂质含量显著低于对照组,且ARA组肝胰脏的脂质含量明显降低。在肝胰脏中和IPF组织中,过氧化物酶体增殖受体γ(PPARγ)和脂肪酸合成酶(FAS)的mRNA水平在ARA组显著降低。血清谷丙转氨酶(ALT)和谷草转氨酶(AST)的活性在0.30%组最低,且显著低于0.60%组。血清肿瘤坏死因子α(TNFα)和白介素6(IL-6)浓度随着ARA含量的升高而下降。肾脏toll样受体22(TLR22)和骨髓分化因子88(MyD88)的m RNA水平在0.30%组最高,在对照组最低。结果表明适量的ARA(0.30%)能够通过调整脂代谢关键基因的表达抑制脂质蓄积,通过降低血清转氨酶活力和促炎因子的浓度以及提高肾脏免疫基因的表达提高草鱼健康状况。2、环氧合酶(COX)途径代谢产物参与草鱼脂质蓄积调控。设计了三组等氮等能纯化日粮,即无ARA(对照),ARA(0.30%),和ARA+ASA(乙酰水杨酸;COX抑制剂)日粮,饲喂草鱼幼鱼(27.65±3.05 g)8周。ARA降低了肝胰脏的脂质含量,而ASA显著恢复肝胰脏的脂质蓄积。ARA显著降低了肝胰脏FAS和硬脂酰CoA去饱和酶(SCD)的基因表达,但是ASA没有恢复这些基因的表达水平。有趣的是,ARA增加了PPARα的表达,并且ASA能够减弱该基因的表达水平。结果表明COX代谢产物在抑制草鱼肝胰脏脂质蓄积方面发挥重要的作用,并且该机制可能和其调控脂质分解基因,而不是脂质合成基因的表达有关。3、ARA对草鱼脂肪生成具有双重作用。基于上一个试验的研究结果,采用三组等氮等能纯化日粮,即无ARA、ARA和ARA+ASA日粮对试验鱼进行4周和8周饲喂并进行采样。结果显示在第8周时,ara处理组ipfi和脂肪细胞大小均显著低于对照组,并且这种脂肪生成的抑制能够被asa恢复。而在第4周,ipfi和脂肪细胞大小在ara组显著升高,并且与ara+asa组无明显差异。为进一步探究ara对草鱼脂肪细胞分化的影响,将ara与汇合时草鱼前体脂肪细胞共孵育3天。发现ara以浓度依赖性的方式促进脂肪生成。lox和pparγ抑制剂能够减弱ara的促分化功能。但是在处理8天后,ara处理的脂肪细胞的脂质含量相比油酸(oa)处理的显著下降,并且asa能够阻断这一作用。结果表明ara具有对草鱼脂肪生成的双重作用,lox通路在ara短期处理促进脂肪生成过程中发挥重要作用,而cox通路可能是ara长期处理脂肪细胞后抑制脂肪生成的关键。4、长期饲喂日粮0.3%ara降低草鱼脂肪组织发育及炎症反应。采用了转录组学和dna甲基化组学整合分析饲喂ara或无ara(对照)日粮10周的草鱼(10.21±0.10g)脂肪组织基因表达谱及甲基化状态。rna-seq结果显示有611个基因显著上调,973个基因显著下调。日粮ara对不同ara代谢酶具有差异性调控作用,ara降低了细胞增殖、细胞分化和细胞凋亡相关基因的表达,上调了脂质分解和胆汁酸合成相关基因;同时,ara降低了炎症相关趋化因子、脂肪因子以及相关受体的基因表达,降低了氧化应激以及血管生成相关基因的转录水平等。通过整合分析转录组和差异dna甲基化基因,获得了153个交合基因,其中4个与ara代谢相关,5个与细胞增殖相关,4个与细胞凋亡相关,11个与脂肪生成相关,2个脂肪酸代谢相关和14个炎症相关。以上结果为全面理解ara对草鱼脂肪组织在转录水平和表观遗传水平上的影响提供了参考资料。5、同等浓度下日粮ara在调控草鱼脂质蓄积作用上比二十碳五烯酸(epa)更强。设计了4组等氮等能纯化日粮,即对照组,0.30%ara组,0.30%epa组和0.30%ara+epa(等量)组,饲喂草鱼幼鱼(10.21±0.10g)10周。结果显示ara和epa降低了肝胰脏甘油三酯(tg)水平,伴随着肝胰脏lpl活性(ara组)和hl活性(ara和epa组)的降低。转录水平,ara和epa降低了肝胰脏fas,二酰基甘油酰基转移酶(dgat)和载脂蛋白e(apoe)的基因表达,但仅ara组增加了肝胰脏脂肪甘油三酯脂肪酶(atgl)的表达。ara显著降低了ipfi和腹腔脂肪细胞大小,但是epa没有明显的影响。同时,ara降低了脂肪生成基因ccaat/增强结合蛋白(c/ebpα)、lpl和fas的表达,增加了脂质分解基因pparα、atgl、激素敏感性脂肪酶(hsl)和肉毒碱棕榈酰转移酶(cpt)-1的表达,而epa在调控这些基因方面作用较弱。表明ara在调控草鱼脂质蓄积方面的能力更强,特别是在脂肪组织。综上所述,1)日粮ara能够有效降低草鱼脂质蓄积,其作用是通过抑制脂肪生成和促进脂肪分解实现的,其中cox介导的ara代谢产物在调控脂质分解能力方面发挥重要作用。2)ara对草鱼脂肪细胞发育具有时间相关的不同作用,在细胞分化初期lox途径在促进脂肪生成过程中发挥重要作用,而在分化末期cox途径参与抑制脂质蓄积。3)ARA在降低脂肪细胞发育的同时还降低了炎症相关关键细胞因子和趋化因子基因的表达,且DNA甲基化在此过程中发挥重要作用。4)同等浓度下,日粮ARA在调控脂质蓄积和脂代谢相关基因方面比EPA作用更强。以上结果为阐明ARA在调控草鱼脂质蓄积方面提供了参考资料和新的思路。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S965.112
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本文编号：1284120