維生素A對(duì)比目魚(yú)生長(zhǎng)和發(fā)育影響的研究進(jìn)展

譚 珊，宋欣媛，吳培福

（西南林業(yè)大學(xué)，云南昆明 650224）

1 前言

海洋魚(yú)類(lèi)養(yǎng)殖中，比目魚(yú)的養(yǎng)殖比例較小。2008年，其占海魚(yú)品種總產(chǎn)量的10%。

但受高端市場(chǎng)價(jià)格的驅(qū)動(dòng)，許多亞洲和歐洲國(guó)家比目魚(yú)的產(chǎn)量由26310 t增至148807 t。在過(guò)去的十年里，比目魚(yú)的生產(chǎn)一直受到阻礙，如生殖障礙、色素沉積、幼蟲(chóng)死亡率高、質(zhì)量差，產(chǎn)卵不連續(xù)和骨骼畸形（Hamre等，2007）。大多數(shù)骨骼結(jié)構(gòu)的發(fā)育在幼蟲(chóng)和青年階段，骨骼疾病與一種目前還尚不清楚的環(huán)境和物質(zhì)之間存在相關(guān)性，早期發(fā)育過(guò)程是影響骨形成的關(guān)鍵因素（Michie，2001）。

視黃醇，又稱(chēng)維生素A（Vitamin A，VA），是一種影響形態(tài)發(fā)生的營(yíng)養(yǎng)素，包括所有與視黃醇具有相同生物活性的化合物。因?yàn)轸~(yú)類(lèi)不能合成VA，它們必須從日糧中獲得最佳水平，適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)形式的VA。一般來(lái)說(shuō)，VA及其前體（類(lèi)胡蘿卜素）通過(guò)復(fù)雜的新陳代謝從食物中獲取，蛋白質(zhì)和酶調(diào)控VA的吸收、運(yùn)輸、沉積和轉(zhuǎn)化為活性形式，目前研究表明，主要有兩種活性形式：（1）視黃醛，作為視紫紅質(zhì)在眼睛中的發(fā)色團(tuán)（Pepe，1999）；（2）視黃酸，其是VA的主要活性代謝物，代表VA的其他非視覺(jué)功能（Ross等，2000）。視黃酸與細(xì)胞核視黃酸受體（如VA酸受體和視黃醇X受體）結(jié)合，通過(guò)核視黃酸受體調(diào)控基因表達(dá)，細(xì)胞分化和增殖過(guò)程決定身體模式，生長(zhǎng)和骨骼結(jié)構(gòu)的發(fā)育，以及作為一個(gè)重要的元素如神經(jīng)和免疫系統(tǒng)中發(fā)揮作用（Ross等，2000）。營(yíng)養(yǎng)需求和環(huán)境與每一種魚(yú)類(lèi)的幼蟲(chóng)發(fā)育階段、骨骼發(fā)育和解剖結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，因此，了解魚(yú)類(lèi)幼蟲(chóng)的營(yíng)養(yǎng)需要和環(huán)境要求必不可少。然而，盡管營(yíng)養(yǎng)對(duì)哺乳動(dòng)物的骨骼發(fā)育和重塑的影響已經(jīng)得到廣泛研究，但在魚(yú)類(lèi)中的研究較少。飼糧中VA對(duì)比目魚(yú)發(fā)育和水產(chǎn)養(yǎng)殖的影響取決于以下因素：飼糧中VA的化學(xué)形式和劑量、供應(yīng)時(shí)間、魚(yú)的發(fā)育階段以及該物種的特定個(gè)體發(fā)生，因此，可以通過(guò)日糧對(duì)每種比目魚(yú)的VA需求進(jìn)行微調(diào)，盡管它們具有相似的骨骼結(jié)構(gòu)和共同發(fā)育過(guò)程（Watanabe等，2008）。

2 比目魚(yú)骨骼發(fā)育與變形

一般來(lái)說(shuō)，海洋魚(yú)類(lèi)的幼蟲(chóng)比其他脊椎動(dòng)物孵化的時(shí)間早得多，其發(fā)育會(huì)持續(xù)數(shù)天或數(shù)月（Haga等，2002）。硬骨動(dòng)物骨骼的時(shí)空序列與高等脊椎動(dòng)物有很大不同，特別是魚(yú)類(lèi)幼蟲(chóng)在其早期個(gè)體發(fā)育過(guò)程中，會(huì)經(jīng)歷形態(tài)發(fā)生和骨骼發(fā)生，幼蟲(chóng)發(fā)育成幼魚(yú)的所有器官和系統(tǒng)，而在比目魚(yú)中，由于其變形和底部沉降，使幼魚(yú)發(fā)育更為復(fù)雜（Geffen等，2007）。總之，變形是一個(gè)胚胎后期的過(guò)程，為了適應(yīng)新的生境，它涉及到形態(tài)、生化和生理變化（Power等，2008）。由于比目魚(yú)局域顯著的發(fā)育特征（可能是為了適應(yīng)底棲生物的生存而進(jìn)化的），如側(cè)眼，一只眼睛移向頭部的另一邊，需要對(duì)組織進(jìn)行廣泛的重新排列和再造，而這些重組和再造發(fā)生在單個(gè)形態(tài)元素的層面上，而不是軟骨的整體變形（Martinez和 Bolker，2003）。比目魚(yú)在蛻變過(guò)程中，其骨架會(huì)出現(xiàn)以下形態(tài)的變化：（1）顱和內(nèi)臟骨骼發(fā)生90°旋轉(zhuǎn)；（2）眼球移向眼上側(cè)，導(dǎo)致神經(jīng)顱和咽顱重組；（3）胸鰭的重塑（Schreiber，2006）。

除了蛻變，幼蟲(chóng)還會(huì)經(jīng)歷另一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期——定居期，即發(fā)育過(guò)程達(dá)到少年期。在這個(gè)過(guò)程中，幼蟲(chóng)從遠(yuǎn)洋遷移到水底環(huán)境，包括行為和生態(tài)的改變，使魚(yú)能夠適應(yīng)它最終的環(huán)境，變形過(guò)程或變形后的影響視比目魚(yú)的品種而定（Geffen等，2007）。在發(fā)育期間，即使沒(méi)有進(jìn)行眼動(dòng)，也可能發(fā)生定居，這表明它不是對(duì)眼球移動(dòng)的適應(yīng)性反應(yīng)，而是改變前庭對(duì)甲狀腺激素反應(yīng)的結(jié)果（Schreiber，2006）。在定居期間，幼魚(yú)也是如此，發(fā)揮正常的色素沉著模式，但即使成功的變形（眼睛一棟）眼睛移動(dòng)和定居發(fā)生，魚(yú)可能仍表現(xiàn)為色素沉著受損，如白化病或著色過(guò)度（Haga等，2002）。比目魚(yú)幼蟲(chóng)發(fā)育過(guò)程中最重要的過(guò)程之一是骨形成，在這個(gè)過(guò)程中，支撐身體的骨骼結(jié)構(gòu)通過(guò)骨骼發(fā)育和轉(zhuǎn)化從雙邊對(duì)稱(chēng)到完全不對(duì)稱(chēng)形式的重塑，允許正確的眼球移動(dòng)并導(dǎo)致魚(yú)類(lèi)正常沉降和色素沉著（Schreiber，2006）。

總結(jié)，變形階段（眼球移動(dòng)）和骨形成在合適的時(shí)間上進(jìn)行可以提高幼年比目魚(yú)的生產(chǎn)效率，提高養(yǎng)殖效率、魚(yú)的品質(zhì)和市場(chǎng)價(jià)值（Michie，2001）。營(yíng)養(yǎng)在第一進(jìn)料階段已被確定是一個(gè)影響幼蟲(chóng)發(fā)育的關(guān)鍵因素。在過(guò)去的一些研究中表明，均衡的營(yíng)養(yǎng)在初次喂養(yǎng)中起至關(guān)重要的作用，且由于比目魚(yú)幼蟲(chóng)最初發(fā)育階段不同，喂養(yǎng)和不同的骨骼發(fā)生，每一個(gè)營(yíng)養(yǎng)化學(xué)形態(tài)的微調(diào)、日糧劑量及幼蟲(chóng)發(fā)育提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的階段對(duì)比目魚(yú)達(dá)到適當(dāng)?shù)墓趋腊l(fā)育都非常重要（Hamre等，2005）。

3 VA的代謝

VA是一種影響形態(tài)發(fā)生營(yíng)養(yǎng)素，包括所有視黃醇相同生物活性的化合物。眾所周知，視黃酸是VA的主要活性代謝物，在形態(tài)發(fā)生和細(xì)胞增殖分化中起著關(guān)鍵作用，決定脊椎動(dòng)物生長(zhǎng)，身體發(fā)育模式、神經(jīng)系統(tǒng)、四肢和骨骼的發(fā)育（Ross等，2000）。目前關(guān)于VA的大多數(shù)研究集中在高等脊椎動(dòng)物上，很少有研究關(guān)注魚(yú)類(lèi)。此外，隨著VA在飼料和動(dòng)物組織中的定量檢測(cè)方法的改進(jìn)，視黃酸的檢測(cè)得到提升，由于該化合物是VA最活躍的代謝物，其在動(dòng)物組織中含量極低（Moren等，2005）。

目前已知的類(lèi)胡蘿卜素大約有600種，但只有大約50種具有VA前體的活性（Olson，1989）。β-胡蘿卜素（最有效的視黃醇前身）通過(guò)中央裂解產(chǎn)生視黃醛，進(jìn)而形成與細(xì)胞視黃醇結(jié)合蛋白II 的a復(fù)合物，這個(gè)復(fù)雜過(guò)程是為了保護(hù)視黃醛免受氧化，并允許其在視黃醛還原酶的作用下還原為視黃醇（Kakkad和 Ong，1998）。視黃醇一旦與目標(biāo)細(xì)胞結(jié)合，就會(huì)被轉(zhuǎn)化用于視黃醛，用作視紫紅質(zhì)在眼睛中的發(fā)色團(tuán)或作為類(lèi)VA的來(lái)源，為后續(xù)胚胎發(fā)發(fā)育成幼蟲(chóng)提供促進(jìn)作用（Irie和Seki，2002）。此外，視黃醇還可以通過(guò)酯化的方式儲(chǔ)存或代謝產(chǎn)生視黃酸，然而，這是一個(gè)復(fù)雜的代謝途徑，涉及到兩個(gè)與調(diào)控細(xì)胞內(nèi)視黃酸生理水平緊密聯(lián)系的合成和分解代謝（Duester等，2003）生理水平。在這一代謝激活過(guò)程中，視黃醇脫氫酶將視黃醇還原為視黃醛，然后通過(guò)視黃醛脫氫酶轉(zhuǎn)化為視黃酸，最后游離的細(xì)胞質(zhì)視黃酸可以被Cyp26酶降解為4-OH-視黃酸，4-oxo-視黃酸或18-OH-視黃酸（Germain等，2006）。

幼蟲(chóng)視黃醇含量下降，棕櫚酸視黃醇隨時(shí)間的增加含量下降。此外，有研究表明，比目魚(yú)幼蟲(chóng)能迅速分解日糧中的at視黃酸，使喂食后18 h內(nèi)分泌量降低50%（Haga等，2004）。綜上所述，VA的代謝是一個(gè)高度復(fù)雜的過(guò)程，它包括不同來(lái)源的VA，涉及不同酶和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的參與，需要特定的組織儲(chǔ)存。此外，由于幼蟲(chóng)階段消化系統(tǒng)還沒(méi)有發(fā)育完全，幼蟲(chóng)期的日糧對(duì)VA和VA化合物的需求可能與幼蟲(chóng)的發(fā)育階段有關(guān)（Moren等，2005）。類(lèi)維生素A的代謝途徑與體內(nèi)穩(wěn)態(tài)的關(guān)系，包括在魚(yú)類(lèi)個(gè)體發(fā)育過(guò)程中的吸收、儲(chǔ)存和分解還需要進(jìn)一步的研究。

4 維生素A對(duì)比目魚(yú)產(chǎn)卵性能和后代質(zhì)量的影響

關(guān)于飼糧VA含量對(duì)性成熟和生殖性能的影響有大量研究，如飼糧VA對(duì)哺乳動(dòng)物代謝、類(lèi)維生素A向性腺的積累和轉(zhuǎn)運(yùn)、性腺發(fā)育和生殖的影響，以及后代的數(shù)量和質(zhì)量（Clagett-Dame和Deluca，2002）。不同形式的VA（視黃醇、視黃醇酯和類(lèi)胡蘿卜素）已經(jīng)在幾種淡水和海魚(yú)的卵中被檢測(cè)到，比目魚(yú)卵主要含有視黃醛和少量的視黃 醇（Lubzens等，2003）。Furuita等（2001）評(píng)價(jià)了不同水平的日糧VA對(duì)比目魚(yú)產(chǎn)卵性能和魚(yú)卵質(zhì)量的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，110000 IU/kg的VA可以延長(zhǎng)產(chǎn)卵期和產(chǎn)卵總數(shù)。同時(shí)日糧高水平VA（3370000 IU/kg）增加魚(yú)卵VA含量和產(chǎn)卵性能，但不影響幼蟲(chóng)質(zhì)量。魚(yú)卵中的視黃酸濃度可能不足以超過(guò)細(xì)胞內(nèi)視黃酸結(jié)合蛋白的結(jié)合能力，從而阻止RARs的異位，導(dǎo)致基因表達(dá)異常，或是因?yàn)榕咛ゲ荒芴峁┻m當(dāng)?shù)拇x酶來(lái)將卵黃囊中的高視黃醇轉(zhuǎn)化為其他類(lèi)視黃醇。這似乎表明，在胚胎發(fā)育到第一次喂食之前，動(dòng)物不能將VA轉(zhuǎn)化為視黃醛，然后再將視黃醛轉(zhuǎn)化為視黃酸（Suzuki等，2000）。此外，上述研究證實(shí)了以下結(jié)論：（1）日糧直接影響?hù)~(yú)類(lèi)繁殖和蟲(chóng)卵質(zhì)量；（2）魚(yú)類(lèi)具有很強(qiáng)的能力來(lái)調(diào)節(jié)VA的代謝和VA從肝臟到卵的運(yùn)輸；（3）比目魚(yú)魚(yú)卵沉積視黃醇，而不僅是視黃醛（Furuita等，2003）。此外，以棕櫚酸視黃醇酯或醋酸酯作為VA的添加形式能給處于發(fā)育階段的魚(yú)類(lèi)將這些類(lèi)維生素A轉(zhuǎn)化為所需的活性視黃醛和視黃酸形式，但這并不能代表它是比目魚(yú)繁殖所需的最適VA水平。

5 維生素A對(duì)比目魚(yú)幼蟲(chóng)發(fā)育的影響

由于骨骼畸形通常存在于幼魚(yú)發(fā)育階段，了解誘導(dǎo)幼魚(yú)在這個(gè)階段發(fā)生骨骼畸形的機(jī)制有助于采取相應(yīng)策略。由于儲(chǔ)存在魚(yú)卵中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)會(huì)影響軟骨成分的發(fā)育，如咽弓、神經(jīng)顱和胸鰭。但要改變卵中VA的含量是不容易的，因?yàn)槟阁w能控制VA從肝臟到卵巢的運(yùn)輸。此外，卵黃中高水平VA未誘導(dǎo)幼蟲(chóng)骨骼發(fā)育異常（Furuita等，2001）。為了進(jìn)一步研究這條思路，前人開(kāi)展了不同的試驗(yàn)來(lái)研究VA過(guò)量或缺乏對(duì)骨骼發(fā)育的影響（Tarui等，2006）。Suzuki等（2000）將幼魚(yú)放在不同濃度的視黃酸異構(gòu)體及不同類(lèi)視黃酸酸X受體激動(dòng)劑條件下，研究視黃酸對(duì)幼魚(yú)發(fā)育過(guò)程的重要性。這種實(shí)驗(yàn)方法可以很好的反映視黃酸是如何控制骨骼（咽弓、胸鰭、顎和椎體）的發(fā)育及與骨骼在發(fā)育早期畸形表現(xiàn)存在的相關(guān)分子通路。

毫無(wú)疑問(wèn)，研究視黃酸對(duì)骨骼分子通路的影響具有重要作用。然而，比目魚(yú)養(yǎng)殖的生產(chǎn)需要實(shí)用信息，在這方面，有相關(guān)研究確定了飼料中VA的最佳需要量。比目魚(yú)的幼蟲(chóng)，與大多數(shù)海魚(yú)養(yǎng)殖品種一樣，只進(jìn)食活的外源性物質(zhì)，因此，研究營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)魚(yú)類(lèi)早期發(fā)育的需求和影響是否使用足夠的活獵物，如輪蟲(chóng)和鹵蟲(chóng)（Monroig等，2006）。一般來(lái)說(shuō)，有許多因素影響獵物胞液營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)富集效率的因素，如生活環(huán)境的密度、溶解氧、曝氣強(qiáng)度或水動(dòng)力（Takeuchi等，1995）。比目魚(yú)幼蟲(chóng)因其具有特異性發(fā)育時(shí)間，研究其營(yíng)養(yǎng)需要較為復(fù)雜。在設(shè)計(jì)VA營(yíng)養(yǎng)需要研究時(shí)，很難保持比目魚(yú)第一次喂食活獵物時(shí)VA的總量不變。有學(xué)者認(rèn)為，椎體畸形（融合和壓迫）加速了椎體的形成和生長(zhǎng)，其中主要是發(fā)生在軟骨細(xì)胞增殖分化過(guò)程中；然而也有研究表明，比目魚(yú)和其他硬骨魚(yú)一樣，椎體發(fā)生膜間骨化，因此，壓迫和融合的椎骨可能是一個(gè)結(jié)果，如脊索遭受破壞（Hall，2005）。比目魚(yú)胚胎暴露于高水平視黃酸條件下對(duì)幼魚(yú)的存活率無(wú)顯著影響（Suzuki等，2000）。這些差異可能是由于日糧中VA含量較高時(shí)并不會(huì)嚴(yán)重導(dǎo)致骨骼畸形，但可能會(huì)降低幼魚(yú)的生存能力，因?yàn)楣趋阑稳缪使幕慰梢院艽蟪潭壬辖档陀佐~(yú)的生存能力（Suzuki等，2000）。

日糧VA的最適需要水平取決于幼魚(yú)的發(fā)育階段，更重要的是對(duì)魚(yú)類(lèi)骨骼形成的影響取決于日糧中所含的每一種VA化合物及VA總量。日糧和VA提高了活獵物的生存條件（溫度、溶解氧和光），日糧中高水平VA可以加速眼球移動(dòng)和骨化，在提高比目魚(yú)生產(chǎn)效率的同時(shí)，降低了幼魚(yú)批次之間的變異性和變異時(shí)間，最終降低養(yǎng)殖成本（Fernandez等，2009）。然而，日糧高水平VA可能破壞骨的正常發(fā)育時(shí)間和結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致骨骼畸形，濃度過(guò)高會(huì)引起黑素過(guò)多。

6 維生素A對(duì)成魚(yú)生長(zhǎng)發(fā)育的影響

大量研究主要集中在日糧維生素A水平對(duì)幼魚(yú)骨骼發(fā)育的影響，但關(guān)于維生素A對(duì)成魚(yú)的研究報(bào)道較少（Lewis-McCrea和 Lall，2010）。Goda等（1994）的研究發(fā)現(xiàn)，日糧VA水平對(duì)肝臟脂肪酸含量存在影響，高VA水平日糧可以降低肝臟EPA含量和n-3脂肪酸含量。當(dāng)考慮骨骼畸形發(fā)生的頻率，Goda等（1994）也發(fā)現(xiàn)VA對(duì)平均椎骨數(shù)量無(wú)顯著影響，雖然對(duì)照組未發(fā)現(xiàn)脊柱側(cè)彎，融合和壓縮，但高水平VA是否對(duì)脊柱有影響還尚不清楚。

7 結(jié)論

研究日糧VA含量對(duì)比目魚(yú)成骨發(fā)育的影響，在幼體發(fā)育過(guò)程中，主要以日本比目魚(yú)為主要研究對(duì)象。利用不同營(yíng)養(yǎng)手段進(jìn)行研究，由于日糧、環(huán)境和VA的化學(xué)形式不同，研究過(guò)程也存在一定困難。但目前關(guān)于VA對(duì)比目魚(yú)生長(zhǎng)和發(fā)育的影響也得到了一些結(jié)果：日糧VA水平不平衡會(huì)影響比目魚(yú)骨骼的發(fā)育，但這也取決于個(gè)體生理與發(fā)育狀態(tài)、發(fā)育階段、VA的化學(xué)形態(tài)及養(yǎng)殖環(huán)境（溫度、水流和光照）。