饑餓和恢復(fù)投喂不同時(shí)間對西伯利亞鱘消化酶活性的影響

王常安，劉紅柏，陸紹霞，姜海波，劉洋，韓世成

（1.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黑龍江水產(chǎn)研究所，黑龍江 哈爾濱 150070；2.貴州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽 550025）

饑餓是動(dòng)物生長的不利因素之一，但在動(dòng)物中普遍存在繼饑餓或營養(yǎng)不足一段時(shí)間后恢復(fù)喂食，將出現(xiàn)超過正常生長速度的補(bǔ)償生長。為了適應(yīng)饑餓等環(huán)境的變化，魚體消化酶活性會發(fā)生適應(yīng)性變化[1]。這種變化在花鱸Lateolabrax maculatus[2]、虎鯊Herterodontus japonicus[3]、施氏鱘Acipenser schrenckii[4]、黑鯛Sparus macrocephalus[5]、許氏平鲉Sebastes schlegelii[6]、翹嘴鲌Culter alburnus[7]和鯉Cyprinus carpio[8]等已有報(bào)道。但是，魚類饑餓和恢復(fù)投喂期間，消化系統(tǒng)的代謝調(diào)節(jié)過程的研究有限[9]。與肉食性魚類相比，雜食性魚類對饑餓的代謝調(diào)節(jié)策略資料仍然匱乏[9-11]。饑餓和恢復(fù)投喂對西伯利亞鱘Acipenser baerii 消化酶活性的影響至今未見報(bào)道。本文研究了饑餓期間及恢復(fù)投喂后西伯利亞鱘消化系統(tǒng)的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶活性的變化，旨在闡明饑餓和恢復(fù)投喂對西伯利亞鱘消化酶活性的影響，以期為鱘補(bǔ)償生長效應(yīng)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)飼料用魚粉和豆粕為蛋白源，魚油和磷脂為脂肪源。飼料的配方及營養(yǎng)水平見表1。原料均過80 目篩后用鼓型混合機(jī)混合，制粒（直徑為2.0m），然后置于-20℃冰箱中保存待用。

試驗(yàn)用西伯利亞鱘初始體質(zhì)量為（64.43±1.06）g。選取體質(zhì)健康、規(guī)格一致的個(gè)體放入室內(nèi)流水系統(tǒng)。用基礎(chǔ)飼料馴養(yǎng)14 d 后開始養(yǎng)殖試驗(yàn)。

1.2 方法

本試驗(yàn)采用各組饑餓時(shí)間不同而恢復(fù)投喂時(shí)間相同的試驗(yàn)設(shè)計(jì)。試驗(yàn)魚飼養(yǎng)在室內(nèi)500L 流水水族箱中。對照組（S0）持續(xù)投喂35d，試驗(yàn)組S5、S10、S15 分別饑餓5d、10d、15d，然后均恢復(fù)投喂20d。每組設(shè)3 個(gè)重復(fù)，每重復(fù)50 尾。水源為河水，水溫18.2～21.3℃，溶氧＞6.0mg/L。日飽食投喂2 次（9:00 和16:00）。養(yǎng)殖試驗(yàn)結(jié)束后，魚體饑餓24h，用苯氧乙醇（0.5mL/L）麻醉，稱重，采集樣品?

試驗(yàn)開始、饑餓結(jié)束以及恢復(fù)投喂的5d、10d、15d、20d 時(shí)，均測量各組魚的體質(zhì)量。在試驗(yàn)開始、饑餓結(jié)束及恢復(fù)投喂的第5d、10d、15d、20d 時(shí)，每組隨機(jī)取3 尾魚，在冰盤上，取其腸和肝。剔除內(nèi)含物和脂肪后，用冰浴生理鹽水（0.86%）沖洗干凈，然后用濾紙吸干，稱重，裝在自封袋中，放入超低溫冰箱（-80℃）中保存待測。肝和中腸的蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活性分別以福林-酚法、淀粉-碘比色法和聚乙烯醇橄欖油乳化液水解法測定；組織蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)法測定[12]。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（Mean±SD）表示。用軟件SPSS for Windows 23.0 進(jìn)行單因素方差分析和Duncan’s 多重比較，顯著性水平P=0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同饑餓和恢復(fù)投喂時(shí)間對西伯利亞鱘體質(zhì)量的影響

由表2 可知，饑餓結(jié)束時(shí)，S5 組、S10 組、S15 組西伯利亞鱘的體質(zhì)量均顯著低于對照組水平（P＜0.05）?；謴?fù)投喂20d 后，S5 組、S10 組和S15 組體質(zhì)量均快速增長。除S5 組與對照組水平差異不顯著（P＞0.05）外，S10 組、S15 組的體質(zhì)量仍然顯著低于對照組（P＜0.05）。

表1 基礎(chǔ)飼料配方及營養(yǎng)水平（風(fēng)干基礎(chǔ)）Tab.1 Ingredients and approximate composition of the test diets（air-dry basis）

2.2 不同饑餓和恢復(fù)投喂時(shí)間對西伯利亞鱘腸道和肝蛋白酶活性的影響

由表3 可知，饑餓結(jié)束時(shí)，S15 組西伯利亞鱘腸道和肝蛋白酶活性顯著低于對照組（P＜0.05），而S5組和S10 組與對照組差異不顯著（P＞0.05）。恢復(fù)投喂后，各組魚腸道和肝蛋白酶呈上升趨勢?；謴?fù)投喂10d 后，各組腸道蛋白酶活性與對照組差異不顯著（P＞0.05）?；謴?fù)投喂5d 后，S5 組和S10 組肝蛋白酶活性與對照組差異不顯著（P＞0.05），恢復(fù)投喂20d 后，S15 組肝蛋白酶活性仍顯著低于對照組（P＜0.05）。

2.3 不同饑餓和恢復(fù)投喂時(shí)間對西伯利亞鱘腸道和肝脂肪酶活性的影響

饑餓結(jié)束時(shí)，各組西伯利亞鱘腸道和肝脂肪酶活性均顯著低于對照組（P＜0.05），恢復(fù)投喂過程中，S5 組、S10 組、S15 組腸道和肝脂肪酶活性均平穩(wěn)上升。然而，恢復(fù)投喂結(jié)束后，S10 組、S15 組腸道和肝脂肪酶活性仍顯著低于對照組（P＜0.05）（表4）。

表2 試驗(yàn)前后各組西伯利亞鱘體質(zhì)量的變化Tab.2 The changes in body weight（g）of Siberian sturgeon Acipenser baerii in various groups during the experiment（n=3；±s±SD）

表2 試驗(yàn)前后各組西伯利亞鱘體質(zhì)量的變化Tab.2 The changes in body weight（g）of Siberian sturgeon Acipenser baerii in various groups during the experiment（n=3；±s±SD）

注：同列中標(biāo)有*表示組間差異顯著（P ＜0.05）

表3 饑餓和恢復(fù)投喂不同時(shí)間對各組西伯利亞鱘蛋白酶活性的影響（IU/prot）Tab.3 Effects of starvation and refeeding on protease activities （IU/prot）in Siberian sturgeon Acipenser baerii in various groups（n=3；±s±SD）

表3 饑餓和恢復(fù)投喂不同時(shí)間對各組西伯利亞鱘蛋白酶活性的影響（IU/prot）Tab.3 Effects of starvation and refeeding on protease activities （IU/prot）in Siberian sturgeon Acipenser baerii in various groups（n=3；±s±SD）

注：同列中標(biāo)有不同母者表示組間差異顯著（P ＜0.05）；標(biāo)有相同字母者表示組間差異不顯著（P ＞0.05）.下表同

表4 饑餓和恢復(fù)投喂對各組西伯利亞鱘脂肪酶活性的影響（IU/prot）Tab.4 Effects of starvation and refeeding on lipase activities（IU/prot）in Siberian sturgeon Acipenser baerii in various groups（n=3；±s±SD）

表4 饑餓和恢復(fù)投喂對各組西伯利亞鱘脂肪酶活性的影響（IU/prot）Tab.4 Effects of starvation and refeeding on lipase activities（IU/prot）in Siberian sturgeon Acipenser baerii in various groups（n=3；±s±SD）

表5 饑餓和恢復(fù)投喂對西伯利亞鱘淀粉酶活性的影響（IU/prot）Tab.5 Effects of starvation and refeeding on amylase activities （IU/prot）in Siberian sturgeon Acipenser baerii in various groups（n=3；±s±SD）

表5 饑餓和恢復(fù)投喂對西伯利亞鱘淀粉酶活性的影響（IU/prot）Tab.5 Effects of starvation and refeeding on amylase activities （IU/prot）in Siberian sturgeon Acipenser baerii in various groups（n=3；±s±SD）

2.4 饑餓和恢復(fù)投喂對西伯利亞鱘道和肝淀粉酶活性的影響

饑餓結(jié)束時(shí)，S10 組、S15 組腸和肝淀粉酶活性顯著低于對照組（P ＜0.05），S5 組腸道淀粉酶活性顯著高于對照組（P＜0.05）。恢復(fù)投喂后，饑餓組腸和肝淀粉酶活性恢復(fù)至對照組水平，與對照組差異不顯著（P＞0.05）（表5）。

3 討論

3.1 饑餓對魚類消化酶活性的影響

魚類為適應(yīng)饑餓狀態(tài)，需調(diào)整自身各種酶的活性來合理利用體內(nèi)的貯存物質(zhì)以維持生命。饑餓對魚體消化酶活性的影響因魚的種類、酶的種類、饑餓時(shí)間等不同呈不同變化。短期饑餓時(shí)，麥瑞加拉鯪Cirrhina mrigola 幼魚淀粉酶活性的損失量均高于蛋白酶和脂肪酶[13]。錢云霞[2]研究了饑餓期間花鱸蛋白酶活性的變化，發(fā)現(xiàn)饑餓使魚體各部分蛋白酶活性均有所下降。在短時(shí)饑餓下虎鯊淀粉酶活性下降，持續(xù)饑餓則開始上升[3]。饑餓期間，褐菖鲉Sebastiscus marmoratus 的蛋白酶、淀粉酶活性呈先升后降趨勢，脂肪酶活性則緩慢降低[14]。饑餓明顯影響施氏鱘Acipenser schrenckii 幼魚消化酶的活性，饑餓7 d 時(shí)，所測的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的活性均有明顯下降，但隨饑餓時(shí)間的延長，不同消化酶活性的變化不同[4]。

本研究中，饑餓5 d 時(shí)，西伯利亞鱘腸和肝淀粉酶活性均升高，其變化情況與所報(bào)道的結(jié)果類似[8]；饑餓15 d 時(shí)，西伯利亞鱘蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性均低于對照組。饑餓初期消化酶活性升高是魚體對饑餓做出的應(yīng)激反應(yīng)，通過調(diào)節(jié)消化酶活性，達(dá)到積極利用體內(nèi)的貯存物質(zhì)，得以維持生命的目的[15-17]。饑餓15 d 時(shí)，西伯利亞鱘腸和肝消化酶活性降低的原因可能是饑餓時(shí)間偏長，其消化腺組織結(jié)構(gòu)受損最終導(dǎo)致酶活性的下降[9,18-20]。

3.2 恢復(fù)投喂對魚類消化酶活性的影響

魚類饑餓后恢復(fù)投喂消化酶活性變化因種類的不同而異。西伯利亞鱘繼饑餓后恢復(fù)攝食，淀粉酶活性有所下降，可能是魚類在重新獲得食物后，環(huán)境不再惡劣，淀粉酶活性便隨之下降[8]。錢云霞[2]認(rèn)為，在恢復(fù)投喂時(shí)，由器官實(shí)質(zhì)性變化引起蛋白酶活性下降的恢復(fù)會遲緩，具體饑餓多長時(shí)間花鱸會出現(xiàn)這些變化還需要結(jié)合組織變化進(jìn)一步研究?；Ⅴ忦囸I后恢復(fù)喂食期間淀粉酶活性增加較快，說明魚體消化能力和能量轉(zhuǎn)化效率得到增強(qiáng)，以保證其獲得補(bǔ)償生長[3]。

本試驗(yàn)中，恢復(fù)投喂后，S5 組西伯利亞鱘腸和肝的淀粉酶活性開始下降，然后逐漸接近對照組水平；其余各組消化酶活性呈上升趨勢。這與有關(guān)報(bào)道的結(jié)果一致[2,8,10]。本研究認(rèn)為，短期饑餓（5d）后恢復(fù)投喂，西伯利亞鱘淀粉酶活性下降是由于應(yīng)激反應(yīng)過后消化酶活性逐漸恢復(fù)到初始水平的結(jié)果。饑餓10d 和15d 后恢復(fù)投喂，西伯利亞鱘消化酶活性上升，可能是環(huán)境改善，食物刺激消化酶的分泌，導(dǎo)致消化酶活性的升高；也可能恢復(fù)投喂后，饑餓引起的消化腺損傷得到修復(fù)，器官功能恢復(fù)正常，使消化酶分泌量增加的結(jié)果[9]。

3.3 西伯利亞鱘幼魚的補(bǔ)償生長效應(yīng)

魚類補(bǔ)償生長一般分為部分補(bǔ)償生長、完全補(bǔ)償生長、超補(bǔ)償生長[21，22]。補(bǔ)償生長的有無及補(bǔ)償程度要由相同時(shí)間內(nèi)持續(xù)飽食投喂的對照組與恢復(fù)生長期間內(nèi)的特定生長率和體質(zhì)量相比較而判定[23]。本研究采用“恢復(fù)喂食時(shí)間+饑餓處理時(shí)間為一定值，對照組持續(xù)投喂”的方法研究西伯利亞鱘幼魚的補(bǔ)償生長。從體質(zhì)量來看，饑餓5 d 恢復(fù)投喂20 d 后，與對照組不存在顯著性差異（P＞0.05），表明經(jīng)饑餓處理5d 的幼魚具有完全補(bǔ)償生長效應(yīng)。然而，饑餓10d 或15d 恢復(fù)投喂20d 時(shí)，體質(zhì)量仍顯著低于對照組（P＜0.05），說明較長時(shí)間饑餓的幼魚僅具有部分補(bǔ)償生長效應(yīng)。

補(bǔ)償生長效應(yīng)的解釋目前主要有2 種：①代謝水平降低。饑餓導(dǎo)致魚類代謝水平降低，當(dāng)恢復(fù)攝食后，較低的代謝水平可以持續(xù)一段時(shí)間，這種低代謝支出使魚類用于生長的能量增多，從而提高了食物轉(zhuǎn)化率。②食欲增強(qiáng)。魚類饑餓后恢復(fù)喂食時(shí)，食欲明顯增強(qiáng)，通過提高攝食率來實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償生長[18]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，魚體的消化酶活性變化總體上與其補(bǔ)償生長相對應(yīng)，而且消化酶活性的補(bǔ)償效應(yīng)隨著恢復(fù)投喂時(shí)間的延長而不斷減弱。因此，西伯利亞鱘幼魚的補(bǔ)償生長效應(yīng)更傾向于食欲增強(qiáng)的解釋?；謴?fù)投喂后魚體的代謝水平是否仍保持較低的代謝水平，需要進(jìn)一步研究。