養(yǎng)殖密度對(duì)魚(yú)類(lèi)福利影響的研究進(jìn)展

張潔若

當(dāng)前，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)正在向生態(tài)化和工程化方向發(fā)展。與傳統(tǒng)的養(yǎng)殖模式相比，封閉循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)（RAS）具有耗水率低、占地面積小、高密度、對(duì)環(huán)境影響可控程度高、產(chǎn)品安全、可全年生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，是水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)未來(lái)發(fā)展方向之一。在循環(huán)水養(yǎng)殖中，一般通過(guò)增加養(yǎng)殖密度來(lái)提高單位水體的產(chǎn)量，以實(shí)現(xiàn)更高的經(jīng)濟(jì)效益。但是，有很多研究證明提高養(yǎng)殖密度會(huì)帶來(lái)很多負(fù)面影響，例如影響?hù)~(yú)類(lèi)生長(zhǎng)和福利，增大養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)。以往的研究表明，魚(yú)類(lèi)排泄物和高蛋白飼料殘餌導(dǎo)致水質(zhì)變壞，病害頻繁發(fā)生。還有研究表明，高密度養(yǎng)殖條件下的魚(yú)類(lèi)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與經(jīng)濟(jì)價(jià)值下降。

1.養(yǎng)殖密度對(duì)生長(zhǎng)性能的影響

提高養(yǎng)殖密度會(huì)導(dǎo)致種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)，因此降低了生長(zhǎng)率。有研究證明，對(duì)生存空間和食物的競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致不同密度下動(dòng)物代謝水平不同。高密度環(huán)境導(dǎo)致魚(yú)類(lèi)對(duì)食物的攝入不充足，可機(jī)體依舊需要能量?jī)?chǔ)存去抵抗氧化損傷和維持體內(nèi)代謝平衡，因此，幾乎沒(méi)有能量?jī)?chǔ)存用于生長(zhǎng)。Gao的研究顯示，當(dāng)處于低養(yǎng)殖密度條件下時(shí)，鮑魚(yú)的生長(zhǎng)和攝食狀況相比于高密度組顯著良好。在錦鯉、建鯉、團(tuán)頭魴、大雜交鱘、羅非魚(yú)、施氏鱘、虹鱒、沙塘鱧、胭脂魚(yú)、銀鯧、瓦氏黃顙魚(yú)的研究中發(fā)現(xiàn)，存活率、終體重、特定生長(zhǎng)率、增重率隨著養(yǎng)殖密度升高而顯著降低。Mohamed的研究表明，隨著養(yǎng)殖密度升高，魚(yú)的生長(zhǎng)率、攝食率、飼料效率和飼料轉(zhuǎn)化率顯著降低。Qi的研究表明，高養(yǎng)殖密度條件下生長(zhǎng)受抑制可能是由于擁擠脅迫引起應(yīng)激反應(yīng)，導(dǎo)致應(yīng)對(duì)脅迫的能量需求增加，最終沒(méi)有充足的能量用于生長(zhǎng)。還有一些研究結(jié)果顯示最高的生長(zhǎng)率出現(xiàn)在最低飼料轉(zhuǎn)化率組，說(shuō)明在較低的攝食率下，魚(yú)類(lèi)傾向于優(yōu)化消化過(guò)程，以獲得更多的營(yíng)養(yǎng)和更高的食物轉(zhuǎn)化率。

然而，石首魚(yú)科顯示出提高養(yǎng)殖密度對(duì)于生長(zhǎng)表現(xiàn)的積極影響。Antonio的研究結(jié)果顯示越高的養(yǎng)殖密度，生長(zhǎng)率越高，體長(zhǎng)體重也會(huì)升高，而低養(yǎng)殖密度條件下，應(yīng)激系統(tǒng)的慢性激活對(duì)魚(yú)的生長(zhǎng)產(chǎn)生消極影響。在A(yíng)ntonio的研究中發(fā)現(xiàn)，高養(yǎng)殖密度組相比于其他低養(yǎng)殖密度組生長(zhǎng)率和飼料轉(zhuǎn)化效率更高。對(duì)黃顙魚(yú)的研究顯示，低養(yǎng)殖密度會(huì)對(duì)生長(zhǎng)率產(chǎn)生消極影響。還有研究結(jié)果證實(shí)，超高密度組比低密度組生長(zhǎng)率更高并且消化過(guò)程更優(yōu)。

另外，在鯽的研究中發(fā)現(xiàn)，不同的養(yǎng)殖密度對(duì)于生長(zhǎng)和生理反應(yīng)無(wú)顯著影響。這與塞內(nèi)加爾鰨魚(yú)的研究結(jié)果相符，養(yǎng)殖密度對(duì)特定生長(zhǎng)率、終體重、日增重沒(méi)有顯著影響，表明高密度養(yǎng)殖環(huán)境對(duì)塞內(nèi)加爾鰨魚(yú)存在著較低水平的負(fù)面影響，另一種可能是，該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的密度梯度范圍過(guò)小，沒(méi)有將能對(duì)該種魚(yú)特定生長(zhǎng)率造成更大影響的高密度組包括進(jìn)來(lái)。這些研究結(jié)果之間的差異可能是由于在脅迫環(huán)境中的養(yǎng)殖時(shí)間、魚(yú)種類(lèi)不同、水質(zhì)差異以及魚(yú)體長(zhǎng)的不同。

2.養(yǎng)殖密度對(duì)血清生化指標(biāo)的影響

皮質(zhì)醇是一種最常見(jiàn)的應(yīng)激激素，一般認(rèn)為，高養(yǎng)殖密度會(huì)提高各種魚(yú)類(lèi)的皮質(zhì)醇水平。曹陽(yáng)與Sadhu的研究結(jié)果顯示，高密度組有著更高的皮質(zhì)醇水平。這種結(jié)果與長(zhǎng)期暴露在應(yīng)激條件下的虹鱒魚(yú)稚魚(yú)下丘腦-垂體-腎間質(zhì)（HPI）軸的活力有關(guān)。然而，也有一些研究稱(chēng)由于皮質(zhì)醇的負(fù)反饋機(jī)制導(dǎo)致HPI軸的調(diào)節(jié)下降，長(zhǎng)期處于應(yīng)激狀態(tài)的魚(yú)類(lèi)皮質(zhì)醇水平可能不會(huì)升高。這些研究結(jié)果的不一致可能是由于魚(yú)種類(lèi)不同。

在硬骨魚(yú)中，的研究稱(chēng)應(yīng)激條件下血清代謝的變化例如葡萄糖、乳酸被認(rèn)為是主要的二級(jí)應(yīng)激反應(yīng)，測(cè)定血清乳酸、葡萄糖是監(jiān)測(cè)急性應(yīng)激狀態(tài)的有效生物指標(biāo)。有研究結(jié)果顯示，高密度組呈現(xiàn)最高的血清葡萄糖水平，可能與擁擠脅迫相關(guān)。這個(gè)結(jié)果與對(duì)亞洲鱸魚(yú)的研究一致。然而，肖煒和Qi的研究稱(chēng)，高養(yǎng)殖密度條件下，武昌魚(yú)和羅非魚(yú)的血清葡萄糖水平顯著降低。在團(tuán)頭魴的研究中，血清葡萄糖含量在高養(yǎng)殖密度條件下發(fā)生了顯著下降，乳酸含量隨養(yǎng)殖密度的升高而升高。

血清乳酸含量的提升可能由于血清兒茶酚胺濃度升高和氣體交換障礙，導(dǎo)致魚(yú)類(lèi)肌肉組織缺氧。另外，Tiago的研究稱(chēng)，養(yǎng)殖密度對(duì)于塞內(nèi)加爾鰨魚(yú)葡萄糖水平?jīng)]有顯著影響。這與步艷的研究結(jié)果一致，所有密度組的血清葡萄糖含量無(wú)明顯差異。對(duì)施氏鱘的研究顯示，不同密度組的皮質(zhì)醇含量無(wú)顯著性差異，這表明皮質(zhì)醇可能在急性應(yīng)激反應(yīng)中發(fā)揮作用，而實(shí)驗(yàn)中施氏鱘可能對(duì)這種長(zhǎng)期脅迫產(chǎn)生了適應(yīng)性。

3.養(yǎng)殖密度對(duì)魚(yú)類(lèi)能量代謝的影響

生長(zhǎng)所需能量和維持生命活動(dòng)(包括應(yīng)激反應(yīng))所需的能量之間存在平衡。對(duì)陸生脊椎動(dòng)物的研究顯示應(yīng)激會(huì)激活機(jī)體代謝活動(dòng)，導(dǎo)致代謝能量需求升高，供應(yīng)生長(zhǎng)的能量降低。有研究表明高養(yǎng)殖密度能夠引發(fā)環(huán)境脅迫，引起能量需求提升。還有研究稱(chēng)高養(yǎng)殖密度引發(fā)的脅迫會(huì)加強(qiáng)能量消耗和代謝能量再分配，環(huán)境脅迫致使肝臟代謝程度加強(qiáng)以產(chǎn)生能夠滿(mǎn)足生命活動(dòng)所需的能量。

3.1 養(yǎng)殖密度對(duì)粗脂肪含量、粗蛋白含量的影響

在施氏鱘和瓦氏黃顙魚(yú)的研究中，肌肉粗脂肪含量高密度組顯著低于低密度組，表明魚(yú)體在擁擠脅迫條件下，首先動(dòng)員脂肪代謝，增加機(jī)體對(duì)能量的需求，以適應(yīng)外界環(huán)境變化。步艷的研究顯示，粗脂肪含量有減少的趨勢(shì)，但是各組間含量并沒(méi)有顯著差異。粗蛋白含量隨密度增大而下降。亓成龍的研究結(jié)果表明，隨著養(yǎng)殖密度升高，粗脂肪含量隨著養(yǎng)殖密度升高而顯著下降，而粗蛋白含量在不同組間差異并不顯著。

3.2 養(yǎng)殖密度對(duì)肝體指數(shù)的影響

有研究稱(chēng)肝體指數(shù)是檢測(cè)環(huán)境脅迫因子是否產(chǎn)生不利影響的生物指標(biāo)。有研究顯示，隨著養(yǎng)殖密度升高，肝體指數(shù)也升高，表明在不同的養(yǎng)殖條件下，肝臟可能是重要的儲(chǔ)能因子。Tiago的研究顯示，肝體指數(shù)（HSI）沒(méi)有變化。Mohamed的研究顯示，隨著養(yǎng)殖密度升高，中高密度組的肝體指數(shù)相比于低密度組顯著降低。Antonio的研究表明，肝體指數(shù)無(wú)明顯變化。對(duì)大雜交鱘幼魚(yú)的研究顯示，養(yǎng)殖過(guò)程中大雜交鱘幼魚(yú)四個(gè)密度組的肝體比沒(méi)有顯著差異。

3.3 養(yǎng)殖密度對(duì)葡萄糖水平、飼料轉(zhuǎn)化效率的影響

以往有研究結(jié)果顯示，葡萄糖水平與養(yǎng)殖密度呈反比關(guān)系，表明在脅迫環(huán)境中能源需求會(huì)升高。高養(yǎng)殖密度和食物缺乏導(dǎo)致肝臟能量代謝變化，為了加強(qiáng)肝臟輸出葡萄糖的能力，糖異生作用增強(qiáng)。還有研究表明，應(yīng)激導(dǎo)致的高皮質(zhì)醇水平會(huì)引發(fā)代謝活動(dòng)增強(qiáng)，進(jìn)而產(chǎn)生額外的能量需求。另外，應(yīng)激會(huì)對(duì)飼料轉(zhuǎn)化率產(chǎn)生影響，這表明從食物中獲得的能量在用于生長(zhǎng)和用于代謝之間的分布將發(fā)生變化。然而，有研究稱(chēng)，飼料轉(zhuǎn)化率不受養(yǎng)殖密度影響。Lupatsch的研究稱(chēng)魚(yú)類(lèi)通過(guò)降低食物攝取來(lái)適應(yīng)擁擠脅迫環(huán)境。除此之外，擁擠脅迫導(dǎo)致能量代謝的變化，更多能量被用于應(yīng)對(duì)脅迫環(huán)境。提升養(yǎng)殖密度會(huì)對(duì)攝食產(chǎn)生負(fù)面影響，可能是由于應(yīng)激、對(duì)食物和生存空間的競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致魚(yú)的胃口降低。

4.養(yǎng)殖密度對(duì)魚(yú)類(lèi)氧化應(yīng)激的影響

4.1 養(yǎng)殖密度對(duì)抗氧化酶的影響

隨著養(yǎng)殖密度升高，氧氣消耗量將會(huì)升高，隨之而來(lái)的是殘余食物和代謝廢物的增加，還有水中溶解氧的下降。水產(chǎn)養(yǎng)殖活動(dòng)中，高養(yǎng)殖密度是提高活性氧(ROS)產(chǎn)量的一種脅迫因子。這些活性氧能夠損傷細(xì)胞結(jié)構(gòu)和減弱自氧化作用，導(dǎo)致氧化損傷，提高疾病發(fā)生率和死亡率。在魚(yú)體中，活性氧的生成可能受養(yǎng)殖相關(guān)因子的影響比如說(shuō)溶解氧濃度變化，投喂水平不足(停食)，溫度變化或者擁擠。

當(dāng)活性氧的產(chǎn)生與抗氧化劑的活性不平衡時(shí)，就會(huì)發(fā)生氧化應(yīng)激，而抗氧化劑則保護(hù)生物大分子免受氧化?？寡趸瘎┌寡趸溉绯趸锲缁?SOD)，它可以解毒O2-；谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GPx)，它引發(fā)谷胱甘肽依賴(lài)性反應(yīng)同時(shí)降低H2O2和有機(jī)過(guò)氧化物；過(guò)氧化氫酶(CAT)，它可以還原H2O2。

以往的研究表明，在短期擁擠脅迫下，機(jī)體的抗氧化能力增強(qiáng)，參與抗氧化防御的酶活性增強(qiáng)。有研究顯示，CAT的表達(dá)水平在低密度組要顯著低于高密度組，表明養(yǎng)殖密度會(huì)引發(fā)魚(yú)體的氧化損傷，所以魚(yú)體通過(guò)提高體內(nèi)抗氧化酶的表達(dá)水平來(lái)維持平衡。有研究結(jié)果顯示低密度條件下肝臟GPX活力降低。吳宗凡的研究表明血清SOD活力隨密度升高而增加。在團(tuán)頭魴的研究中，SOD活性隨著養(yǎng)殖密度的升高發(fā)生了顯著下降，另外，谷胱甘肽過(guò)氧化物酶的活性在最低密度組時(shí)較低，在其他密度組都較高。對(duì)銀鯧的研究顯示，高密度組的肝臟SOD、CAT活性顯著低于低密度組，然而養(yǎng)殖密度對(duì)組織中GPX活性以及肌肉CAT活性并未造成顯著影響。在大菱鲆的研究中發(fā)現(xiàn)其能夠承受非常高的養(yǎng)殖密度，這可能由于不同種類(lèi)魚(yú)對(duì)溶解氧含量需求不同，而大菱鲆的需求較低。

4.2 養(yǎng)殖密度對(duì)應(yīng)激相關(guān)基因的影響

4.2.1 對(duì)熱激蛋白的影響

生理反應(yīng)和細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)是維持穩(wěn)態(tài)的兩種防御機(jī)制。前者包含下丘腦-垂體-腎間質(zhì)（HPI）軸，主要參與皮質(zhì)醇的產(chǎn)生。后者依賴(lài)應(yīng)激過(guò)程中起重要作用的蛋白質(zhì)和基因，如分子伴侶HSP70和HSP90。作為分子伴侶，熱激蛋白可以幫助機(jī)體調(diào)節(jié)應(yīng)激反應(yīng)，保護(hù)機(jī)體免受環(huán)境誘導(dǎo)的細(xì)胞損傷。同時(shí)，熱激蛋白基因表達(dá)水平的變化被作為檢測(cè)水生生物應(yīng)激反應(yīng)和評(píng)估最佳環(huán)境條件的有效生物指標(biāo)。

有研究結(jié)果顯示，高密度條件下的HSP70表達(dá)升高，但是HSP90并不升高，這與在大西洋鱈魚(yú)和施氏鱘中的研究結(jié)果一致。Emilio的研究稱(chēng)，在高密度條件下，肝臟和頭腎中的HSP70的表達(dá)顯著降低，然而HSP90并沒(méi)有檢測(cè)到差異，可能是高密度導(dǎo)致的高皮質(zhì)醇含量會(huì)抑制HSP70的表達(dá)。在Montero的研究中，相比于低密度組，養(yǎng)殖密度升高和擁擠脅迫導(dǎo)致HSP70的基因表達(dá)水平顯著升高。HSP70在不同的研究中表達(dá)水平不同可能由于魚(yú)種類(lèi)不同，脅迫因子類(lèi)型不同或暴露在脅迫環(huán)境下的時(shí)間不同。

另外，還有研究結(jié)果表明， HSP70的表達(dá)水平在高密度組顯著高于其他組，這表明密度應(yīng)激誘導(dǎo)HSP合成，誘導(dǎo)發(fā)生蛋白異常后的修復(fù)過(guò)程。HSP90的表達(dá)水平也是高密度組顯著升高。HSP表達(dá)水平在高密度組升高表明HSP70和HSP90是體內(nèi)免疫系統(tǒng)的激活因子，并在調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)中發(fā)揮細(xì)胞因子的作用。因此，HSP70和HSP90的表達(dá)水平的升高可能是組織特異性和長(zhǎng)期的細(xì)胞保護(hù)機(jī)制導(dǎo)致的，這對(duì)提高機(jī)體抗氧化應(yīng)激能力具有重要意義。

4.2.2 對(duì)促生長(zhǎng)因子的影響

魚(yú)類(lèi)生長(zhǎng)受環(huán)境條件和GH-IGF通路（包括GH，GH受體，IGF-I和IGF-II，IGF受體和IGF結(jié)合蛋白）的高度影響。促生長(zhǎng)因子（IGF-I和IGF-II）是單鏈多肽，有著與胰島素相似的結(jié)構(gòu)同源性。它們有許多功能，包括促生長(zhǎng)，代謝，細(xì)胞分化，生殖和免疫反應(yīng)。IGF-I含量與飼料量，飼料蛋白含量以及個(gè)體生長(zhǎng)率呈正相關(guān)。一些IGF-I的功能受IGF-I受體的表達(dá)和產(chǎn)生以及IGF結(jié)合蛋白的影響。另外，IGFs不止調(diào)節(jié)個(gè)體生長(zhǎng)，而且它們也作為其他生理反應(yīng)比如代謝，生殖，免疫反應(yīng)的調(diào)節(jié)劑。

Emilio的研究結(jié)果顯示，高密度養(yǎng)殖條件下，肝臟中IGF-I，IGF-II的表達(dá)顯著降低，腎臟中的基因表達(dá)在各密度組間并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)顯著差異，IGF-II的表達(dá)量比IGF-I低兩倍。對(duì)厚唇烏魚(yú)的研究結(jié)果則相反，IGF-I基因表達(dá)在高養(yǎng)殖密度條件下會(huì)升高，并且IGF-I表達(dá)水平與養(yǎng)殖密度呈現(xiàn)明顯聯(lián)系，低密度組的表達(dá)明顯較低。

另外，在海鯉肝細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)IGF-I基因的表達(dá)呈現(xiàn)皮質(zhì)醇含量依賴(lài)性降低。在斑點(diǎn)叉尾回的研究中，口服皮質(zhì)醇會(huì)降低IGF-I的循環(huán)但是不影響IGF-I在肝臟中的表達(dá)。在厚唇烏魚(yú)的研究中也表現(xiàn)出皮質(zhì)醇含量與IGF-I表達(dá)量的關(guān)系，高皮質(zhì)醇含量會(huì)降低各種應(yīng)激環(huán)境的硬骨魚(yú)體內(nèi)IGF-I的合成。

5.養(yǎng)殖密度對(duì)魚(yú)類(lèi)免疫性能的影響

在水產(chǎn)養(yǎng)殖活動(dòng)中，外在（環(huán)境）因素的改變包括：溫度，鹽度，光周期，養(yǎng)殖密度等，內(nèi)在因素的改變包括:魚(yú)體的營(yíng)養(yǎng)狀況，病菌等，能引起魚(yú)體的應(yīng)激活動(dòng)。這些應(yīng)激活動(dòng)會(huì)導(dǎo)致一系列免疫反應(yīng)，分為一級(jí)反應(yīng)(兒茶酚胺含量和皮質(zhì)醇含量的改變)，二級(jí)反應(yīng)(代謝水平改變，呼吸率改變，水礦物不平衡，免疫功能和細(xì)胞反應(yīng)改變)，三級(jí)反應(yīng)(生殖生長(zhǎng)變化，對(duì)于疾病的抵抗力變化，最終存活率變化)。

在集約化養(yǎng)殖中，當(dāng)養(yǎng)殖種群長(zhǎng)期處于應(yīng)激狀態(tài)時(shí)，機(jī)會(huì)性病原體的種類(lèi)增多，提高了病害的易感性，造成重大損失。與其他高等脊椎動(dòng)物相比，水生動(dòng)物更依賴(lài)先天免疫系統(tǒng)。其中許多組分包括溶菌酶，補(bǔ)體，各種細(xì)胞因子等能夠影響不同的代謝活動(dòng)。

5.1 養(yǎng)殖密度對(duì)溶菌酶的影響

溶菌酶是一種參與先天免疫反應(yīng)的分子，它是抵御細(xì)菌感染的第一道屏障，其活性是魚(yú)類(lèi)非特異性免疫的重要指標(biāo)之一。有研究稱(chēng)，不同的應(yīng)激條件，如養(yǎng)殖密度，周期處理，運(yùn)輸，水質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)等都會(huì)影響?hù)~(yú)類(lèi)溶菌酶活性。

先前的研究顯示，大菱鲆在120天高密度養(yǎng)殖條件下，溶菌酶的表達(dá)水平明顯下降。Lupatsch的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)高密度組的溶菌酶活性下降，呈現(xiàn)出明顯的免疫抑制。宂成的研究顯示，溶菌酶活性隨著養(yǎng)殖密度的升高而降低。吳宗凡的研究稱(chēng)，人工循環(huán)水系統(tǒng)中養(yǎng)殖密度對(duì)鯽溶菌酶活性影響顯著。隨著養(yǎng)殖密度增加，血清溶菌酶活力隨養(yǎng)殖密度的升高而降低。對(duì)塞內(nèi)加爾鰨魚(yú)的研究稱(chēng)，在過(guò)度擁擠脅迫30天后，由于皮質(zhì)醇水平升高，肝臟和腎臟的溶菌酶表達(dá)水平下降。同樣的結(jié)果也出現(xiàn)在海鯉和大西洋鱈魚(yú)的研究中，均呈現(xiàn)過(guò)度擁擠脅迫導(dǎo)致血清溶菌酶活性下降。

5.2 養(yǎng)殖密度對(duì)血清補(bǔ)體含量的影響

對(duì)鱸魚(yú)的研究顯示提高養(yǎng)殖密度會(huì)導(dǎo)致補(bǔ)體含量下降。Peyman的研究結(jié)果表明血清補(bǔ)體含量隨著養(yǎng)殖密度升高而下降。同樣的結(jié)果也呈現(xiàn)在海鯛、金頭鯛和花鯉的研究中，在過(guò)度擁擠脅迫下，海鯛、金頭鯛和花鯉體內(nèi)血清補(bǔ)體水平降低。然而，亓成龍的研究顯示，養(yǎng)殖密度并沒(méi)有對(duì)血清中的C3/C4補(bǔ)體含量產(chǎn)生顯著影響。

5.3 養(yǎng)殖密度對(duì)細(xì)胞因子的影響

魚(yú)的先天免疫系統(tǒng)是復(fù)雜的，包含不同的機(jī)制，對(duì)廣泛的病原體發(fā)揮作用。其中一個(gè)系統(tǒng)是細(xì)胞因子家族，它包含若干組簡(jiǎn)單的多肽或糖蛋白，如腫瘤壞死因子—1α(TNF-1α)，白細(xì)胞介素（1L-1β）和趨化因子等，這些因子能誘導(dǎo)適應(yīng)性免疫反應(yīng)。其中TNF-1α和1L-1 β被認(rèn)為是重要的促炎細(xì)胞因子，參與魚(yú)類(lèi)的炎癥反應(yīng)，介導(dǎo)多種損傷和感染后的免疫反應(yīng)。

5.3.1 對(duì)TNF-1 α，1L-1 β的影響

先前對(duì)海鯛的研究顯示過(guò)度擁擠脅迫顯著限制TNF-1α的表達(dá)。Peyman的研究顯示長(zhǎng)期處于過(guò)度擁擠環(huán)境中能顯著下調(diào)1L-1β基因、TNF-1α基因的表達(dá)。然而，在羅非魚(yú)的研究中，1L-1β基因、TNF-1α基因的表達(dá)量隨養(yǎng)殖密度上升顯著上調(diào)。各研究結(jié)果之間的差異可能是由于魚(yú)種類(lèi)不同或者實(shí)驗(yàn)條件不同。

5.3.2 對(duì)趨化因子的影響

趨化因子包含多種細(xì)胞因子小肽，1L-8是由多種類(lèi)型細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子之一，其表達(dá)水平受感染、免疫抑制劑和1L-1,TNF-1α等細(xì)胞因子分泌的影響。Peyman的研究稱(chēng)，在長(zhǎng)期過(guò)度擁擠后，1L-8的表達(dá)水平呈密度依賴(lài)性下降。由于1L-8在大多數(shù)細(xì)胞中表達(dá)的重要刺激因子是促炎細(xì)胞因子，如1L-1 β和TNF-1 α，因此1L-8的表達(dá)受到抑制可能是由于炎癥部位缺乏促炎細(xì)胞因子。

與Peyman的研究結(jié)果相反，Caipang的研究稱(chēng)，短期過(guò)度擁擠對(duì)大西洋鱈魚(yú)血液中的一些免疫相關(guān)基因如1L-1 β，1L-8有上調(diào)作用，并維持在高度水平，直至過(guò)度擁擠72h后。Peyman的研究結(jié)果與Caipang的研究結(jié)果之間的差異是由于短期應(yīng)激(急性)和長(zhǎng)期應(yīng)激（慢性）對(duì)魚(yú)類(lèi)免疫系統(tǒng)的影響不同。

另外，Castilo的研究稱(chēng)長(zhǎng)期暴露于皮質(zhì)醇后，TNF-1α和1L-1 β，1L-8基因表達(dá)受到抑制，說(shuō)明皮質(zhì)醇抑制了金頭鯛TNF-1α，1L-1 β和1L-8基因的表達(dá)。虹鱒在高密度養(yǎng)殖條件下的研究也顯示出同樣結(jié)果，長(zhǎng)期過(guò)度擁擠應(yīng)激會(huì)激活HPI軸和提高皮質(zhì)醇水平，導(dǎo)致虹鱒TNF-1α的表達(dá)受到抑制。

6.組學(xué)技術(shù)揭示養(yǎng)殖密度對(duì)魚(yú)類(lèi)影響的潛在機(jī)制

近年來(lái)，蛋白質(zhì)組學(xué)、基因組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)等各種組學(xué)技術(shù)在揭示水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育、免疫抗病等方面的研究中越來(lái)越重要。利用組學(xué)研究，能夠深刻理解水產(chǎn)動(dòng)物各種生命活動(dòng)規(guī)律的分子機(jī)制和內(nèi)在聯(lián)系，并根據(jù)相應(yīng)結(jié)果進(jìn)一步運(yùn)用到藥物篩選、抗病育種、環(huán)境監(jiān)測(cè)和種質(zhì)資源保護(hù)等多個(gè)研究領(lǐng)域。

利用組學(xué)技術(shù)揭示養(yǎng)殖密度對(duì)魚(yú)類(lèi)影響的研究已有很多，Alexander的研究結(jié)果顯示，提高養(yǎng)殖密度導(dǎo)致鱒魚(yú)鰓和腎臟中編碼糖原分解的關(guān)鍵酶PYGMA基因上調(diào)，相比于中密度組，高密度條件下肝臟中約有90個(gè)基因差異表達(dá)。另外，通路富集分析預(yù)測(cè)肝臟中HIF1a基因上調(diào)，使得應(yīng)激狀態(tài)下的葡萄糖水平穩(wěn)定。有研究表明，肝臟mTOR和PI3K/AKT信號(hào)通路在較高的養(yǎng)殖密度下受阻，顯示出細(xì)胞水平的應(yīng)激反應(yīng)。還有對(duì)虹鱒的研究發(fā)現(xiàn)特異性聚集標(biāo)記，表明養(yǎng)殖的虹鱒魚(yú)經(jīng)過(guò)幾十年的選擇性育種，獲得了更強(qiáng)的耐受力表型。Mahdi的研究發(fā)現(xiàn)，恢復(fù)組中發(fā)現(xiàn)9種蛋白表達(dá)降低，包括蘋(píng)果酸脫氫酶、血清白蛋白、核苷二磷酸激酶、2-肽酰脯氨酸異構(gòu)酶、羥基前列腺素脫氫酶、過(guò)氧還蛋白、ATP合酶亞基d、富含甘氨酸的RNA結(jié)合蛋白和反式酮醇酶樣蛋白?；謴?fù)組發(fā)現(xiàn)增加的斑點(diǎn)為：腺苷同型半胱氨酸酶、甘油醛3-磷酸脫氫酶、果糖-二磷酸醛縮酶、2-肽酰脯氨酸異構(gòu)酶、脂肪酸結(jié)合蛋白和血清白蛋白。另外，利用MALDI-TOF/TOF質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)成功鑒定了20個(gè)斑點(diǎn)，相對(duì)數(shù)量在應(yīng)用條件下變化至少2倍。

養(yǎng)殖密度是影響?hù)~(yú)類(lèi)福利的重要因素，然而因?yàn)轸~(yú)種和環(huán)境的差異，目前并沒(méi)有統(tǒng)一的放養(yǎng)密度標(biāo)準(zhǔn)，因此選擇何種養(yǎng)殖密度是適宜的仍是水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)急需解決的基本問(wèn)題之一。工廠(chǎng)化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)是依托現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)建立起來(lái)的，集規(guī)范化、工程化、設(shè)施化、工廠(chǎng)化、數(shù)字化、規(guī)?；?biāo)準(zhǔn)化和信息化于一體的現(xiàn)代化養(yǎng)殖生產(chǎn)新模式，具有管理高效，養(yǎng)殖設(shè)備先進(jìn)，養(yǎng)殖過(guò)程不受地域限制，養(yǎng)殖條件可控，養(yǎng)殖密度高，單位產(chǎn)量高，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益良好，產(chǎn)品質(zhì)量安全等特點(diǎn)，因此被國(guó)際上公認(rèn)為現(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖的重要發(fā)展方向之一。上述諸多研究表明，通過(guò)改變投喂方法和養(yǎng)殖條件等生產(chǎn)管理策略，能夠有效改善不合適的養(yǎng)殖密度對(duì)魚(yú)類(lèi)福利影響的程度，然而生產(chǎn)管理策略和養(yǎng)殖條件是可控的，這正是循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)和主要特點(diǎn)。因此大力展開(kāi)研究循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中養(yǎng)殖密度和投喂策略以及苗種質(zhì)量、調(diào)控能力和系統(tǒng)水質(zhì)凈化、光控調(diào)節(jié)、水流速度等對(duì)魚(yú)類(lèi)福利的影響，優(yōu)先建立一種適于工廠(chǎng)化養(yǎng)殖重要經(jīng)濟(jì)魚(yú)類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn)化、高密度生產(chǎn)模式，無(wú)疑是今后進(jìn)行水產(chǎn)養(yǎng)殖研究的重要任務(wù)。對(duì)于種間差異很大的養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)魚(yú)類(lèi)而言，探究出單一品種的合理養(yǎng)殖密度是至關(guān)重要的，因此建議應(yīng)當(dāng)盡快進(jìn)行相關(guān)研究，這將對(duì)未來(lái)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；⒐I(yè)化養(yǎng)殖道路，提升養(yǎng)殖產(chǎn)品品質(zhì)，提高養(yǎng)殖魚(yú)類(lèi)福利水平和確保安全生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展起到十分重要的作用。