魚類生長激素研究及應(yīng)用進(jìn)展

(新疆維吾爾自治區(qū)水產(chǎn)科學(xué)研究所 新疆 烏魯木齊 830000)

魚類生長激素研究及應(yīng)用進(jìn)展

李曉東 時春明

(新疆維吾爾自治區(qū)水產(chǎn)科學(xué)研究所 新疆 烏魯木齊 830000)

魚類的生長和發(fā)育受體內(nèi)各種激素的調(diào)節(jié)，其中生長激素對魚類的生長起主要調(diào)控作用。同哺乳動物類似，在魚類中，生長激素由腦垂體中的生長激素細(xì)胞分泌并通過血液運(yùn)輸?shù)阶饔貌课弧，F(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，魚類血液中生長激素的含量與魚體生長速率的季節(jié)性變化有顯著關(guān)系。因此，意味著如果人為增加魚體中的生長激素含量，能夠加快魚類的生長，進(jìn)而產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。生長激素在魚體中含量很低，從腦垂體中大量獲得生長激素用于漁業(yè)生產(chǎn)面臨著生產(chǎn)效率低下、成本高等問題。這就限制了生長激素在生產(chǎn)中的大規(guī)模應(yīng)用。但隨著生命科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得人們利用重組的魚生長激素進(jìn)行漁業(yè)生產(chǎn)就有了可能性。為此，本文就魚類生長激素研究進(jìn)展及其對魚類生長發(fā)育影響的研究進(jìn)行簡要綜述。

1 魚類生長激素結(jié)構(gòu)及其作用機(jī)理研究

1.1 魚類生長激素結(jié)構(gòu)研究進(jìn)展

自上世紀(jì)70年代有研究證實魚類腦垂體中含有與哺乳類生長激素類似的免疫和生物活性物質(zhì)并分離純化。有關(guān)魚類生長激素的研究一直是一個熱點。迄今為止，有鯉魚、羅非魚等多種魚類生長激素被分離鑒定。我們利用NCBI蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫對常見魚類生長激素氨基酸序列進(jìn)行比對（圖1），發(fā)現(xiàn)不同種類之間序列保守度較低，但是相關(guān)功能區(qū)完全保守。為此，我們對生長激素高級結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測，發(fā)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)富含螺旋且相似度較高（圖2）。

圖1 常見魚類生長激素氨基酸序列比對結(jié)果

圖2 日本真鱸、鯉魚、大西洋鮭、鰻鱺生長激素高級結(jié)構(gòu)

1.2 魚類生長激素作用機(jī)理及功能研究

同哺乳動物類似，生長激素作為魚類生長發(fā)育的調(diào)控因子。其作用必須與細(xì)胞上相應(yīng)的受體相結(jié)合才能發(fā)揮生理功能。在魚類中，生長激素受體主要在肝細(xì)胞上分布，其他如性腺、腎臟、腦組織等也有少量分布。研究證實在肝臟中生長激素能夠促進(jìn)肝細(xì)胞中生長調(diào)節(jié)素的分泌，生長調(diào)節(jié)素可以直接作用于組織細(xì)胞，從而促進(jìn)魚類的生長發(fā)育。現(xiàn)有研究證實生長激素能夠促進(jìn)消化系統(tǒng)對氨基酸的吸收和增加組織細(xì)胞RNA的合成進(jìn)而促使魚體蛋白質(zhì)合成，從而提高食物的轉(zhuǎn)化率，實現(xiàn)促進(jìn)魚體生長的目的。除此之外，生長激素能夠降低銀大麻哈魚和海鱒幼魚鰓的鈉離子濃度，進(jìn)而調(diào)節(jié)滲透壓；通過與生殖系統(tǒng)的受體結(jié)合促進(jìn)類固醇類激素分泌并刺激精子和卵細(xì)胞發(fā)育。

魚類生長激素的分泌受外界環(huán)境和體內(nèi)各種因素的共同調(diào)節(jié)?，F(xiàn)有研究表明，魚類生長激素的分泌調(diào)控主要受下丘腦分泌的生長激素釋放因子和釋放抑制因子的雙重調(diào)節(jié)。外界環(huán)境，如水溫、光照、飼料等環(huán)境因素，對魚體中生長激素的含量有較大影響。在饑餓條件下，魚類血液中生長激素含量顯著提高，但是肝細(xì)胞中生長激素受體反而降低，這可能與類胰島素生長因子的調(diào)控有關(guān)，但需要進(jìn)一步研究。

2 重組魚類生長激素在生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 重組魚生長激素能夠促進(jìn)魚類生長

目前，世界上已有多種魚類的生長激素基因被克隆并重組表達(dá)。重組生長激素同天然生長激素具有相同的化學(xué)結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)和生物活性。人們利用重組生長激素對增加魚類的生長速率進(jìn)行了一系列研究，均表明重組生長激素能夠顯著增加魚類的生長率。Tsai等對鯔注射重組黃鰭鯛生長激素四月后，實驗組體重和體長均較對照組增加20～60%。有研究利用表達(dá)重組虹鱒生長激素的釀酒酵母基因工程菌投喂羅非魚，證實具有明顯的促生長作用。

2.2 重組魚生長激素使用方式對魚類生長的影響

魚類生長激素是由173～188個氨基酸殘基組成的分子量約為22KD的蛋白質(zhì)。理論上，如果通過投喂、飼料添加等方式使用會存在降解的可能性，使其效率低下。但是孫穎通過使用灌喂、注射和作為飼料添加劑對草魚使用重組生長素，發(fā)現(xiàn)重組生長素作為飼料添加劑能夠顯著增加魚體的體重、體長、食物轉(zhuǎn)化率和肥滿度，這意味著在草魚等硬骨魚小腸上皮細(xì)胞具有吸收大分子蛋白的能力。此外，重組生長激素還可以通過埋置、浸泡等使用方式用于各種魚類。

總而言之，比如灌喂、埋置等方式都存在生產(chǎn)效率低下、生產(chǎn)成本過高等問題，導(dǎo)致不適合大規(guī)模生產(chǎn)。因此，我們主要將其作為飼料添加劑進(jìn)而促進(jìn)魚類生長。但是這種方式最大的弊端就是魚體消化道對其的降解作用，在這種情況下我們只能增加劑量，以保證生產(chǎn)效率的最大化。對于生產(chǎn)成本而言，重組生長素或工程菌由于能夠規(guī)?；a(chǎn)其生產(chǎn)成本較低。有人建議使用一些消化道酶的抑制劑抑制外源生長素的降解作用，本人認(rèn)為這種方式不合理，因為這勢必影響魚類自身對營養(yǎng)物的利用，不利于生產(chǎn)。

2.3 重組魚生長激素對魚類營養(yǎng)成分的影響

魚類作為人們動物源性蛋白的主要來源之一，其安全性關(guān)乎人民的身體健康和家庭幸福。因此，我們在飼料中所使用的各種添加劑不能影響魚類自身營養(yǎng)成分。姜麗娟等將黃顙魚生長激素克隆并重組表達(dá)后，用其對黃顙魚幼魚浸泡處理后測量幼魚的水分、粗蛋白、粗脂肪和灰分，證實處理組與對照組無差異；停用生長激素后也沒有差異。潘忠超將重組斜帶石斑魚生長激素作為飼料添加劑飼喂斜帶石斑魚，證實肌肉中粗蛋白、粗脂肪、水分和灰分在實驗組和對照組之間均無顯著差異。另有研究表明外源生長激素在魚體半衰期短，不會產(chǎn)生積累。這說明以外源生長素激素作為飼料添加劑不會影響食品安全。

3 結(jié)語

魚類的生長發(fā)育除了受生長素影響之外，其他如固醇類激素、多巴胺等對魚類生長也有顯著影響。各種激素之前相互作用，影響魚類的生長、發(fā)育、生殖。生長素作為一種大分子蛋白，現(xiàn)在由于生物技術(shù)的發(fā)展使得其生產(chǎn)成本低下，從而能夠大量使用且使用方便，并且沒有副作用，不會引起食品安全問題。因此，將重組生長素作為飼料添加劑是能夠增加漁業(yè)生產(chǎn)效率的。