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    溫度和飼料脂肪水平對(duì)松浦鏡鯉免疫及抗氧化能力的影響

    2012-09-19 09:07:04許治沖劉暉徐奇友王常安許紅
    關(guān)鍵詞:松浦胰臟抗氧化

    許治沖,劉暉,徐奇友,王常安,許紅

    (1.上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院,上海201306;2.遼寧寬甸滿族自治縣水產(chǎn)苗種管理站,遼寧寬甸118200;3.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黑龍江水產(chǎn)研究所動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室,黑龍江哈爾濱150070)

    魚類是變溫動(dòng)物,其體溫直接依賴于周圍環(huán)境的溫度,各種生理機(jī)能受水溫的影響極大[1]。魚類的免疫活性受到包括水溫、性成熟等一系列因素的影響,季節(jié)的變化特別是環(huán)境溫度的改變對(duì)魚體免疫系統(tǒng)的影響尤為顯著[2-4]。關(guān)于魚類體液免疫應(yīng)答與水溫的關(guān)系,國(guó)外對(duì)大馬哈魚Oncorhynchus keta、鯧 Stromateoides argenteus曾有一些報(bào)道[5-6]。Lemorvan等[7]研究表明,鯉 Cyprinus carpio在低溫條件下,抗體產(chǎn)量明顯下降;Avtalion等[8]用牛血清蛋白免疫鯉時(shí)發(fā)現(xiàn),初次應(yīng)答在低溫時(shí)受到抑制,而若在高溫時(shí)建立了免疫記憶則再次應(yīng)答時(shí)不受低溫影響。

    飼料中脂肪尤其是必需脂肪酸是水產(chǎn)動(dòng)物免疫反應(yīng)的重要調(diào)節(jié)因子,但當(dāng)飼料中脂肪水平超過(guò)需求量時(shí),會(huì)導(dǎo)致魚體的脂肪沉積增加,從而影響魚體的免疫功能,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐纱罅恐驹隰~肝細(xì)胞內(nèi)堆積,導(dǎo)致肝功能下降甚至衰竭。如果體內(nèi)的脂肪含量升高,會(huì)增加魚體的氧化反應(yīng),但魚類具有抗氧化機(jī)制,可抵抗氧化損傷而維持健康,如攝食高脂飼料的塞內(nèi)加爾鰨Cynoglossus cynoglossus肝臟中的過(guò)氧化氫酶 (CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性均升高[9],但是脂肪過(guò)高時(shí)就會(huì)氧化產(chǎn)生活性氧 (ROS),ROS可以氧化DNA、蛋白和脂質(zhì)[10],破壞分子的交聯(lián)作用,并導(dǎo)致酶活性降低,最終破壞細(xì)胞的完整性[11],從而影響魚體的抗病力,給魚體健康帶來(lái)負(fù)面影響。

    松浦鏡鯉Cyprinus carpio Songpu mirror是黑龍江水產(chǎn)研究所在德國(guó)鏡鯉選育系F4基礎(chǔ)上,采用混合選擇方法,從1998年開始連續(xù)選育3代后獲得的體型完好、背部較高而厚、生長(zhǎng)快、抗寒力強(qiáng)、繁殖力高、體表基本無(wú)鱗的新品種。該品種經(jīng)第四屆全國(guó)水產(chǎn)原種和良種審定委員會(huì)第一次會(huì)議審定為適宜推廣養(yǎng)殖的選育種。目前,雖然已對(duì)鏡鯉相關(guān)高密度馴化養(yǎng)殖技術(shù)、無(wú)公害養(yǎng)殖技術(shù)、蛋白質(zhì)需求[12-14]等進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,但有關(guān)鏡鯉脂肪營(yíng)養(yǎng)素需求方面的研究尚未見報(bào)道。為此,本研究中作者在不同水溫條件下,用不同脂肪水平的飼料飼喂鏡鯉,通過(guò)測(cè)定松浦鏡鯉幼魚的免疫和抗氧化能力,觀察其對(duì)免疫性能的影響,以期為不同水溫條件下松浦鏡鯉幼魚最適脂肪需求的研究提供參考。

    1 材料與方法

    1.1 材料

    1.1.1 試驗(yàn)魚 試驗(yàn)用魚為黑龍江水產(chǎn)研究所松浦實(shí)驗(yàn)站當(dāng)年培育的松浦鏡鯉魚種,經(jīng)體積分?jǐn)?shù)為3%的NaCl溶液消毒后暫養(yǎng)一周,選取體質(zhì)健壯、規(guī)格整齊、體質(zhì)量為 (5.51±0.05)g的松浦鏡鯉幼魚756尾用于試驗(yàn)。

    1.1.2 試驗(yàn)飼料 以秘魯進(jìn)口蒸汽魚粉、豆粕為主要蛋白源,以進(jìn)口優(yōu)質(zhì)魚油為脂肪源,依據(jù)鯉基本營(yíng)養(yǎng)需求,在基礎(chǔ)飼料中通過(guò)調(diào)節(jié)魚油、α-纖維素的添加比例配制成4種脂肪含量 (均為質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)分別為 5.55%、8.43%、11.78%、15.60%(實(shí)測(cè)值)的等氮飼料 (粗蛋白質(zhì)平均為43.22%)。試驗(yàn)飼料組成及營(yíng)養(yǎng)水平見表1。飼料原料粉碎后過(guò)40目篩,稱重后用鼓型混合機(jī)混合10 min,待充分混勻后再用小型制粒機(jī)加工成直徑為1.0 mm和2.0 mm兩種規(guī)格的顆粒飼料,自然風(fēng)干后保存在冰箱 (-20℃)中備用。

    1.2 方法

    1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與飼養(yǎng)管理 將試驗(yàn)魚隨機(jī)分成12組,每組設(shè)3個(gè)平行,每個(gè)平行放21尾魚。試驗(yàn)在室內(nèi)循環(huán)水族箱 (每個(gè)水族箱盛水150 L)中進(jìn)行,24 h不間斷充氣供氧,每周換水2/3。試驗(yàn)設(shè)16、23、30℃ 3個(gè)溫度梯度,在每個(gè)溫度下設(shè)4組,分別投喂含4種脂肪水平 (5%、8%、11%、15%)的飼料。試驗(yàn)共進(jìn)行 70 d,每天 08:00、11:00、14:00和17:00飽食投喂4次,每?jī)芍芊Q量1次魚體質(zhì)量,根據(jù)實(shí)際生長(zhǎng)情況調(diào)整飼料粒徑和投飼量。定時(shí)測(cè)量水溫、pH值、溶解氧及水中氨氮含量,確保水溫恒定,水中溶氧>6.00 mg/L,總氨氮為0.020~0.025 mg/L,pH值為7.0~8.0。

    表1 試驗(yàn)飼料組成及營(yíng)養(yǎng)水平(風(fēng)干基礎(chǔ))Tab.1 Composition and nutrient levels in the experimental diets(air-dry basis) w/%

    1.2.2 樣品的采集與分析

    1)血清的制備 試驗(yàn)結(jié)束后停食24 h,從每個(gè)水族箱隨機(jī)取3尾魚經(jīng)麻醉處理后,用注射器(2.5 mL)從尾靜脈取血,血樣在冰箱 (4℃)靜置1~2 h后,于4℃下以3 500 r/min離心30 min,取上層血清備用。

    2)組織勻漿液的制備 從每個(gè)處理組隨機(jī)取9尾魚置于冰盤上,解剖取其肝胰臟、脾臟,稱重后保存于冰箱 (-40℃)中。測(cè)定時(shí)將冷凍保存的肝胰臟和脾臟樣品于4℃下解凍,在冰水浴中剪碎,然后按質(zhì)量與體積比為1∶9加入預(yù)冷的體積分?jǐn)?shù)為0.86%的生理鹽水,冰浴勻漿,將勻漿液以6 000 r/min離心30 min,取上清液備用。

    3)樣品的分析 將制備好的血清樣品保存于冰盒中,送黑龍江省電力醫(yī)院采用全自動(dòng)生化分析儀 (貝克曼ProCX4,美國(guó))進(jìn)行血清堿性磷酸酶(ALP)、免疫球蛋白M(IgM)和補(bǔ)體 C3、C4的活性分析。按照南京建成生物工程研究所試劑盒說(shuō)明書中的方法測(cè)定組織提取液中溶菌酶 (LYZ)、超氧化物歧化酶 (SOD)和過(guò)氧化氫酶 (CAT)的活性及丙二醛 (MDA)的含量;采用考馬斯亮蘭試劑盒測(cè)定組織提取液中蛋白質(zhì)的含量。

    1.3 數(shù)據(jù)處理

    試驗(yàn)數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示,使用 SPSS 12.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析,如果差異顯著再進(jìn)行 Duncan多重比較;用一般線性模型(GLM)進(jìn)行雙因素方差分析。

    2 結(jié)果

    2.1 不同溫度下飼料脂肪水平對(duì)松浦鏡鯉免疫指標(biāo)的影響

    從表2可見:16℃時(shí),各飼料脂肪水平對(duì)松浦鏡鯉LYZ活性和血清免疫指標(biāo)影響均不顯著(P>0.05);23℃時(shí),8%脂肪組肝胰臟LYZ活性顯著高于15%脂肪組 (P<0.05);30℃時(shí),肝胰臟LYZ活性隨飼料脂肪水平的增加呈降低趨勢(shì),5%脂肪組肝胰臟LYZ活性最高且顯著高于8%和15%脂肪組 (P<0.05),血清IgM含量隨飼料脂肪水平的增加呈上升趨勢(shì),5%脂肪組顯著低于11%脂肪組 (P<0.05);其他各項(xiàng)指標(biāo)在各飼料脂肪水平間均無(wú)顯著差異 (P>0.05);溫度和飼料脂肪水平的交互作用僅對(duì)肝胰臟LYZ活性影響顯著 (P<0.05)。

    表2 不同溫度下飼料脂肪水平對(duì)松浦鏡鯉免疫指標(biāo)的影響Tab.2 Effects of different dietary lipid levels on immune parameters in Songpu mirror carp at different temperatures

    2.2 不同飼料脂肪水平下溫度對(duì)松浦鏡鯉免疫指標(biāo)的影響

    從表2可見:肝胰臟LYZ活性隨溫度的升高除5%脂肪組先降低后升高外其余各脂肪組均顯著降低 (P<0.05);脾臟LYZ活性隨溫度的升高除了8%脂肪組無(wú)顯著變化外其余各脂肪組均顯著降低 (P<0.05);血清ALP活性隨溫度上升5%和8%脂肪組顯著升高,11%和15%脂肪組30℃時(shí)血清ALP活性顯著高于23℃時(shí) (P<0.05);血清IgM活性隨溫度的升高除15%脂肪組無(wú)顯著變化外其余各脂肪組均顯著降低 (P<0.05);血清C3含量除了15%脂肪組23℃時(shí)顯著高于16℃時(shí),血清C4含量除了8%脂肪組23、30℃時(shí)顯著低于16℃時(shí) (P<0.05)外,其他各脂肪組溫度對(duì)C3、C4含量影響均不顯著 (P>0.05)。

    2.3 不同溫度下飼料脂肪水平對(duì)松浦鏡鯉肝胰臟和脾臟抗氧化能力的影響

    從表3可見:16℃時(shí),松浦鏡鯉肝胰臟SOD和CAT均隨著飼料脂肪水平的增加而降低,而肝胰臟MDA含量則隨飼料脂肪水平的增加而升高,其中5%和8%脂肪組肝胰臟SOD和CAT活性顯著高于11%和15%脂肪組 (P<0.05);8%脂肪組肝胰臟MDA含量顯著低于15%脂肪組 (P<0.05);脾臟MDA含量隨飼料脂肪水平的增加而降低,15%脂肪組含量顯著低于5%和8%脂肪組 (P<0.05)。23℃時(shí),8%和11%脂肪組肝胰臟SOD活性顯著高于5%和15%脂肪組 (P<0.05),脾臟SOD活性8%和15%脂肪組顯著高于5%脂肪組(P<0.05);肝胰臟和脾臟CAT活性各脂肪組差異均不顯著 (P>0.05);肝胰臟和脾臟MDA含量隨飼料脂肪水平的上升均顯著升高 (P<0.05)。30℃時(shí),各脂肪組抗氧化指標(biāo)差異均不顯著 (P>0.05)。溫度和飼料脂肪水平的交互作用對(duì)脾臟SOD和CAT活性影響不顯著 (P>0.05),但對(duì)其他指標(biāo)均有顯著影響 (P<0.05)。

    表3 不同溫度下飼料脂肪水平對(duì)松浦鏡鯉肝胰臟和脾臟抗氧化能力的影響Tab.3 Effects of different dietary lipid levels on antioxidation in hepatopancreas and spleen of songpu mirror carp at different temperature

    2.4 不同飼料脂肪水平下溫度對(duì)松浦鏡鯉肝胰臟和脾臟抗氧化能力的影響

    從表3可見:肝胰臟SOD活性除5%脂肪組外都隨溫度的上升而升高,其中11%和15%脂肪組顯著升高 (P<0.05);脾臟SOD活性5%脂肪組23℃時(shí)顯著低于其他溫度組 (P<0.05);肝胰臟CAT活性隨溫度的升高先降低后升高,脾臟CAT活性隨溫度的升高除了5%脂肪組無(wú)顯著變化外其余各脂肪組均顯著下降 (P<0.05);各飼料脂肪水平下,肝胰臟和脾臟MDA含量隨溫度的升高總體有降低趨勢(shì),其中只有11%和15%脂肪組23℃時(shí)反而顯著升高 (P<0.05)。

    3 討論

    3.1 溫度和飼料脂肪水平對(duì)松浦鏡鯉免疫指標(biāo)的影響

    溶菌酶是廣泛存在于魚類各種體液、血清和巨噬細(xì)胞中的一種水解酶,不僅具有溶解病原菌、活化補(bǔ)體途徑的作用,而且還有發(fā)揮趨化和調(diào)理素的功能[15]。目前對(duì)羅非魚[16]、大比目魚[17]和大西洋鯛[18]的研究中發(fā)現(xiàn),水溫升高能顯著增加其血清溶菌酶活性。但本試驗(yàn)結(jié)果顯示,肝胰臟和脾臟溶菌酶活性隨溫度的升高顯著下降,這與楠田等[19]研究發(fā)現(xiàn)日本鰻鱺 Anguilla Japonica Temminck et Schlegel各種器官和組織中溶菌酶活性在15℃飼養(yǎng)水溫條件下比在25℃和30℃飼養(yǎng)水溫條件下高的結(jié)果相一致。筆者認(rèn)為,這可能是由魚類的免疫反應(yīng)隨溫度變化受魚類種類的影響較多造成的[20]。本研究中,水溫為23℃和30℃時(shí),低脂肪組比高脂肪組更能維持肝胰臟溶菌酶活性。

    魚類補(bǔ)體系統(tǒng)與哺乳動(dòng)物補(bǔ)體系統(tǒng)具有相似的功能,目前在魚類中已發(fā)現(xiàn)有經(jīng)典激活途徑、旁路途徑[21]。前人研究發(fā)現(xiàn),升高水溫能增強(qiáng)羅非魚Oreochromis niloticus旁路途徑活化[16],大馬哈魚補(bǔ)體的活化與溫度呈負(fù)相關(guān)[22]。本試驗(yàn)中僅在15%飼料脂肪水平時(shí),23℃組顯著高于16℃組,這可能與魚類補(bǔ)體系統(tǒng)的活化具有種屬特異性和不同魚類生活的最適水溫不同有關(guān),還需更深入地研究分析才能確定。各溫度下飼料脂肪水平對(duì)血清C3、C4質(zhì)量濃度的影響不顯著,產(chǎn)生這種結(jié)果的原因可能由于脂肪營(yíng)養(yǎng)素的代謝還沒(méi)有影響到補(bǔ)體激活系統(tǒng),從而沒(méi)有對(duì)鏡鯉血清C3、C4質(zhì)量濃度產(chǎn)生影響。

    IgM是魚類的一種免疫球蛋白,在適宜的溫度范圍內(nèi)多種魚類血清中免疫球蛋白的活性隨溫度的升高而增強(qiáng),如紅大馬哈魚[22]和鯉[7]等。本研究中鯉血清IgM質(zhì)量濃度隨溫度的升高而顯著降低,這也與江育林[23]、侯亞義等[24]對(duì)其他魚類的研究結(jié)果不同,可能是魚的種類和最適生長(zhǎng)溫度不同所致。關(guān)于飼料脂肪水平對(duì)魚類血清IgM的影響還鮮有報(bào)道,有待進(jìn)一步研究。

    ALP是生物體內(nèi)的一種重要的代謝調(diào)控酶,直接參與磷酸基團(tuán)的轉(zhuǎn)移和鈣磷代謝,其活性在一定程度上可以反映動(dòng)物體的免疫情況。目前溫度對(duì)魚類ALP的影響研究甚少,影響機(jī)制尚不清楚,有關(guān)這方面的研究還需進(jìn)一步深入。各溫度條件下不同脂肪組血清ALP活性無(wú)顯著差異,表明飼料脂肪水平對(duì)松浦鏡鯉血清ALP活性影響不顯著。

    3.2 溫度和飼料脂肪水平對(duì)松浦鏡鯉肝胰臟和脾臟抗氧化能力的影響

    動(dòng)物細(xì)胞生存要求適當(dāng)?shù)难趸c抗氧化平衡[25]。MDA被認(rèn)為是脂質(zhì)過(guò)氧化的主要分解產(chǎn)物,其含量的高低不僅可以間接反映活性氧自由基含量的多少,而且還可以反映組織細(xì)胞脂質(zhì)過(guò)氧化的強(qiáng)度或速率[26]。魚體內(nèi)都存在一套有效的抗氧化防御系統(tǒng)來(lái)清除氧自由基及其代謝產(chǎn)物,這種抗氧化系統(tǒng)主要包括SOD、CAT等抗氧化酶。測(cè)定這兩種酶的活性常用于評(píng)估體內(nèi)自由基反應(yīng)的動(dòng)態(tài)變化及組織損傷情況。關(guān)于飼料脂肪水平對(duì)魚類抗氧化能力的影響已有一些報(bào)道,王朝明等[27]研究表明,胭脂魚Myxocyprinus asiaticus肝胰臟SOD活性隨著飼料脂肪水平的增加先升高后降低,而MDA含量則先降低后升高;林仕梅等[28]研究表明,羅非魚肝胰臟CAT活性和MDA含量隨飼料脂肪水平的增加而升高,SOD活性則在8.5%脂肪組顯著降低。本試驗(yàn)中,各溫度下隨飼料脂肪含量的增加,鏡鯉肝胰臟MDA含量有升高趨勢(shì),其中在23℃時(shí)表現(xiàn)尤為明顯,在此溫度下11%脂肪組肝胰臟MDA含量較5%和8%脂肪組增加1倍多,這表明此時(shí)鏡鯉肝胰臟脂肪酸開始發(fā)生過(guò)氧化并導(dǎo)致過(guò)氧化產(chǎn)物增加。16℃時(shí),SOD和CAT活性均隨飼料脂肪水平的升高而降低,表明在16℃下高飼料脂肪水平可以引起鏡鯉抗氧化能力減弱;23℃時(shí),11%脂肪組肝胰臟SOD和CAT活性明顯高于其他組,可能在此飼料脂肪水平下MDA含量顯著增加,從而引起魚體開始出現(xiàn)氧化應(yīng)激有關(guān);30℃時(shí),飼料脂肪水平對(duì)松浦鏡鯉抗氧化能力無(wú)顯著影響,可能是高溫下松浦鏡鯉代謝加快,抗氧化酶活性增加,從而減弱了飼料脂肪水平的影響。

    研究表明,水溫的變化能直接影響魚體內(nèi)的抗氧化酶活性[29],水溫的升高可以使魚體代謝加快及耗氧量增加,加快氧自由基的產(chǎn)生,從而引起抗氧化酶活性的升高。楊建等[30]研究指出,軍曹魚血清SOD和CAT活性隨水溫 (26~32℃)的升高而升高;劉松巖等[31]研究發(fā)現(xiàn),中華鱘血清SOD活性隨水溫的升高變化顯著,而CAT活性變化則不顯著。本試驗(yàn)結(jié)果顯示,SOD活性隨水溫的升高而升高,而CAT活性則先升高后降低,說(shuō)明隨溫度的升高松浦鏡鯉幼魚出現(xiàn)了一定的氧化應(yīng)激,為了維持平衡抗氧化酶活性也隨之增加。CAT活性在16℃時(shí)比在23℃時(shí)高,可能是16℃時(shí)產(chǎn)生了低溫應(yīng)激造成的。MDA含量隨溫度的升高有降低趨勢(shì),這正好與抗氧化酶活性升高相吻合。

    綜合分析溫度和飼料脂肪水平對(duì)松浦鏡鯉幼魚免疫和抗氧化能力的影響,從魚體免疫角度推測(cè)松浦鏡鯉幼魚在16℃和23℃時(shí)飼料脂肪添加量分別不宜超過(guò)8%和11%。

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