維生素E和氯化汞對比目魚生長性能和汞生物學(xué)蓄積的交互作用

趙小平，何 川

魚肉是一種富含高質(zhì)量蛋白質(zhì)、維生素和礦物質(zhì)的動物蛋白。海洋魚類富含ω-3多不飽和脂肪酸特別是α-亞麻酸、二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸，同時(shí)膽固醇含量很低。但海魚也可能是毒金屬的潛在來源，如20世紀(jì)50年代日本的水俁病就是由甲基汞中毒引起的（Wen等，2012）。雖然魚肉對人類健康有益，但汞的蓄積也是一個(gè)公共健康問題。汞是最危險(xiǎn)的重金屬之一，尤其是在水環(huán)境中主要以汞元素、無機(jī)汞、有機(jī)汞3種形態(tài)存在（田西學(xué)等，2017）。氯化汞是一種累積毒性物質(zhì)，具有直接毒性（Sharma和Bhattacharya，2010）。汞的自然和人為排放主要以無機(jī)形式，海洋環(huán)境中汞沉積增加的原因是人為活動增加，增強(qiáng)了食物鏈的生物積累和海洋魚類中汞的濃度。但大多數(shù)研究人員對重金屬中毒反應(yīng)中可能影響機(jī)體營養(yǎng)因素沒有給予足夠重視（鄭宗林等，2003）。因此，除了有機(jī)汞外還必須從日糧角度評估魚類無機(jī)汞毒性及其與營養(yǎng)因子的相互作用。

維生素E（VE）具有抗氧化功能，其中D-α-生育酚的生物學(xué)利用率最高。有研究表明，二價(jià)汞的毒性作用可以通過螯合或增強(qiáng)抗氧化防御系統(tǒng)來預(yù)防，如VE可以抑制動物體內(nèi)汞和鎘中毒引起的肝臟和其他組織的氧化損傷（Rao和Sharma，2001）。目前關(guān)于無機(jī)汞及其與體內(nèi)不同抗氧化劑的相互作用研究有限。因此，本試驗(yàn)評估了日糧添加氯化汞和VE對比目魚生長性能和汞生物學(xué)蓄積的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)采用2×3因子設(shè)計(jì)，將360條比目魚隨機(jī)分為6組，每組3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)20條魚。對照組飼喂基礎(chǔ)日糧，處理組分別在基礎(chǔ)日糧中添加 100、200 mg/kg VE、15 mg/kg 汞、15 mg/kg汞 +100 mg/kg VE、15 mg/kg汞 +200 mg/kg VE。試驗(yàn)開展6周，比目魚飼料日糧組成及營養(yǎng)水平見表1。取每組日糧200 g，用高效液相色譜分析汞和VE水平，見表2。

試驗(yàn)在半循環(huán)系統(tǒng)中進(jìn)行，水溫和pH分別維持在（20±1）℃和7.6±0.1。每天飼喂兩次，飼喂量為比目魚濕體重1.5%～2%。每個(gè)水箱每周清洗一次，以盡量減少藻類和真菌的生長。試驗(yàn)期間光周期維持在12 h光照和12 h黑暗。

表1 基礎(chǔ)日糧組成及營養(yǎng)水平

表2 日糧汞和VE設(shè)計(jì)和分析水平 mg/kg

1.2 生長性能 試驗(yàn)結(jié)束后，魚在饑餓24 h后對每條魚進(jìn)行計(jì)數(shù)和稱重，計(jì)算體增重、特定生長率、飼料效率、蛋白效率和存活率。計(jì)算公式如下：

特定生長率=100×（終重-初重）/天數(shù)；

飼料效率=100×增重/采食量；

蛋白效率=增重/蛋白攝入量。

1.3 體成分、組織汞和VE含量以及脂肪酸含量將整條魚屠宰后，烘干，按照常規(guī)養(yǎng)分分析方法測定粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、粗灰分和水分。分別參考Moniruzzaman等（2017）、Lee等（2016）的研究方法分析肝臟、腎臟和肌肉中VE和汞含量。采用氣相色譜法分析脂肪酸組成及含量。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析 試驗(yàn)結(jié)果采用SPSS軟件進(jìn)行多因素方差分析，分別用單因素方差分析研究主效應(yīng)汞水平或VE水平對各指標(biāo)的影響，同時(shí)研究汞和VE對各指標(biāo)影響的交互效應(yīng)。組間均值用Turkey’s法進(jìn)行多重比較，P＜0.05判定為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 生長性能與存活率 由表3可知，飼糧中汞和VE對魚增重、特定生長率、飼料效率和蛋白效率均有顯著抑制或增強(qiáng)作用（P＜0.05）。除對增重?zé)o顯著影響（P＞0.05）外，汞與VE在各參數(shù)間均有顯著交互作用（P＜0.05）。飼糧中汞和VE對采食量和成活率的影響不顯著（P＞0.05）。處理3組增重、特定生長率、飼料效率和采食量均顯著低于對照組（P＜0.05），與對照組、處理1組和處理2組相比，采食量和存活率無顯著差異（P＞ 0.05）。

表3 日糧汞和VE對比目魚生長性能的影響

2.2 體成分 由表4可知，汞對比目魚機(jī)體水分、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪和粗灰分含量均無顯著影響（P＞0.05）。日糧中添加VE可顯著提高比目魚的粗脂肪水平，降低水分含量（P＜0.05）。日糧汞和VE水平對比目魚機(jī)體粗蛋白質(zhì)和粗灰分含量的影響無顯著交互作用（P＞0.05）。

表4 日糧汞和VE對比目魚體成分的影響

2.3 組織汞和VE沉積量 由表5可知，飼料高水平汞顯著提高魚肝、腎、肌肉組織中汞的含量（P＜0.05）。其中處理3、4和處理5組肝臟和腎臟汞含量顯著高于對照組、處理1和2組（P＜0.05）。處理4和5組肝臟和腎臟汞含量相近（P＞0.05），但顯著低于處理3組（P＜0.05）。日糧添加汞與VE對肝臟和腎臟汞含量的影響具有顯著交互作用（P＜0.05）。

表5 日糧汞和VE對比目魚組織汞含量的影響μg/g

由表6可知，日糧汞、VE對比目魚幼魚肝、腎、肌肉組織中VE水平均有顯著影響（P＜0.05），且對肝臟和腎臟的影響存在顯著交互效應(yīng)（P＜0.05）。處理2組和處理5組肝臟和腎臟VE含量顯著高于對照組和處理3組（P＜0.05）。

表6 日糧汞和VE對比目魚組織VE含量的影響μg/g

2.4 機(jī)體脂肪酸含量 由表6可知，日糧汞和VE對二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸具有顯著影響（P＜0.05），但對亞麻酸含量無顯著影響（P＞0.05），日糧添加VE對二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸的含量具有顯著影響。汞與VE對二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸和亞麻酸含量的影響均無顯著交互作用（P＞0.05）。日糧汞添加水平顯著降低了機(jī)體二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸的含量（P＜0.05）。

表6 日糧汞和VE對比目魚機(jī)體脂肪酸含量的影響%

3 討論

本研究發(fā)現(xiàn)，與其他組相比，20 mg/kg汞組抑制了比目魚的生長性能。汞離子具有很強(qiáng)的硫醇結(jié)合能力，可能導(dǎo)致小鼠氧化應(yīng)激和組織損傷（Reus等，2003）。此外，本研究中魚類生長抑制可能是由于汞因超氧自由基和谷胱甘肽酶耗竭而產(chǎn)生毒性。汞中毒引起的魚類生長抑制可能是由于機(jī)體能量用于修復(fù)受損細(xì)胞，降低用于體細(xì)胞生長的需要量（Houck和Cech，2004）。本試驗(yàn)結(jié)果與Lee等（2011）的研究結(jié)果一致。但本研究中魚的存活率不受日糧汞水平的影響。此外，試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著日糧中VE添加水平的升高，魚飼料效率和蛋白效率均有顯著改善。

Kim等（2012）報(bào)道了無機(jī)汞對比目魚血液學(xué)參數(shù)和肝臟氧化應(yīng)激酶活性的影響。人們普遍認(rèn)為，汞對蛋白質(zhì)巰基具有高親和力是汞毒性機(jī)制的基礎(chǔ)。汞與巰基結(jié)合導(dǎo)致酶活性降低，結(jié)構(gòu)功能改變，運(yùn)輸過程中出現(xiàn)問題。本試驗(yàn)表明，飼料中添加100 mg/kg以上的VE對魚的生長有促進(jìn)作用。VE在處理前后都能完全保護(hù)肝臟免受汞誘導(dǎo)的肝毒性（Agarwal等，2010）。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，汞在魚所有組織都由沉積，但日糧添加VE顯著降低了汞在組織中的蓄積。作者認(rèn)為，無機(jī)汞不易穿過細(xì)胞膜，機(jī)體在吸收氯化汞之后，肝臟和腎臟的汞含量最高，而肌肉組織的汞含量較低，說明無機(jī)汞主要在腎臟中積累，其次是肝臟（Syversen和Parvinder，2012）。本研究結(jié)果還表明，日糧中無機(jī)汞在魚體內(nèi)的低蓄積可能是由于日糧中汞的消化、吸收低或排泄較高有關(guān)。此外，根據(jù)所得結(jié)果作者認(rèn)為，維生素E對汞中毒產(chǎn)生的活性氧具有清除能力，可能降低魚肝、腎和肌肉組織中汞的含量。

汞化合物通常在組織中產(chǎn)生氧化應(yīng)激，產(chǎn)生活性氧，如雙氧水、氧離子和氫氧根離子以及親電自由基代謝物。一般來說，活性氧通過破壞細(xì)胞生物分子而損傷細(xì)胞膜磷脂的多不飽和脂肪酸，導(dǎo)致細(xì)胞功能受損（Halliwell，1999）。本研究中汞對機(jī)體ω-3脂肪酸含量（亞麻酸、二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸）無顯著影響，作者推測這與本試驗(yàn)添加的是無機(jī)汞有關(guān)，這與Lee等（2016）的研究結(jié)果一致。同時(shí)本試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)日糧添加VE提高機(jī)體粗脂肪和脂肪酸含量，這與VE的脂溶特性有關(guān)。

4 結(jié)論

綜上所述，本研究結(jié)果表明，日糧中添加100或200 mg/kg VE可以提高比目魚的生長性能，有效降低汞在肌肉、肝、腎組織中的蓄積和毒性。