膽汁酸的生理功能及其對水產(chǎn)動物的影響研究進展

孔祎頔，李 民，王桂芹

（吉林農(nóng)業(yè)大學動物科學技術學院，動物生產(chǎn)及產(chǎn)品質量安全教育部重點實驗室，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術教育部國際合作聯(lián)合實驗室，吉林省動物營養(yǎng)與飼料科學重點實驗室，吉林長春 130118）

膽汁酸（Bile Acid，BA）是膽汁的主要脂質成分，由人和動物肝臟中的膽固醇合成，是在膽固醇新陳代謝過程中產(chǎn)生的多種醇類物質的統(tǒng)稱，可溶于水，具有一定的酸性，故稱為“膽汁酸”[1]。BA 屬弱酸，在生理條件下以鹽形式存在，具有較強的表面活性，能降低甘油三酯水平，加速脂類消化吸收，增強機體的免疫機能，同時對調節(jié)宿主的生理活動具有重要作用[2]。

目前，BA 已經(jīng)作為促生長添加劑、抗氧化劑等廣泛應用于水產(chǎn)動物。飼料中添加適宜水平的BA 對水產(chǎn)動物的生長性能、消化酶活性、抗氧化功能、免疫功能及糖脂代謝均有積極影響。本文從BA 的主要組成成分、作用機制和測定方法等方面綜述其生理功能及對水產(chǎn)動物的相關影響，為進一步防治水產(chǎn)動物脂肪肝、肝膽綜合癥等疾病提供理論依據(jù)，對全面客觀地研究BA 功能及水產(chǎn)功能性飼料的開發(fā)有重要意義。

1 BA 的生理功能

BA 屬可溶性兩親化合物，既顯示親水表面又顯示疏水表面，具有獨特的分子結構，因其側鏈上的羥基、羧基或磺酸基而顯示水溶性，因其分子類固醇核周圍分布的烷基而顯示疏水性。BA 結構見圖1。

圖1 主要BA 酸的化學結構

1.1 BA 的主要組成成分 目前，已知的從動物體內提取到的BA 多達14 種，不同物種間膽汁中含有不同種類的BA，構成不同的特征性BA 譜[3-4]。BA 的組成成分較為復雜，通常情況下，根據(jù)疏水性特點，BA 可分為親水性膽汁酸和疏水性膽汁酸；根據(jù)結構組成不同可分為游離型膽汁酸和結合型膽汁酸，其中，游離型膽汁酸主要包括膽酸（Cholic Acid，CA）和脫氧膽酸（Deoxycholic Acid，DCA）等，而結合型膽汁酸主要包括甘氨膽酸（GCA）、?；悄懰幔═CA）等[5-6]；此外，根據(jù)合成部位及來源的不同，BA 還可分為初級膽汁酸和次級膽汁酸，兩者都可與?；撬峄蚋拾彼峤Y合形成結合型膽汁酸，且兩者在不同的物種間存在較大差異[7-8]。大量研究表明[5,8-11]，初級膽汁酸中的CA、鵝脫氧膽酸（Chenodeoxycholic Acid，CDCA），次級膽汁酸中的石膽酸（Lithocholic Acid，LCA）、DCA 及熊脫氧膽酸（Ursodeoxycholic Acid，UDCA）等在人、鼠、豬、魚等多種物種中共同存在（表1）。

1.2 BA 的作用機制 BA 是由肝臟中的膽固醇經(jīng)膽固醇7α-羥化酶（CYP7a1）、甾醇12α-羥化酶（CYP8b1）等多種酶的作用下產(chǎn)生的兩性甾醇類化合物，由于其具有獨特的分子結構，這決定了其同時具有親水性和親油性，能溶于水和脂類物質等，起乳化劑的作用，在動物體內促進對親脂性外源性物質的消化和吸收[12-13]。此外，腸道是BA 的主要代謝場所，BA 在肝腸循環(huán)中同時發(fā)揮負反饋調節(jié)作用，進而維持機體BA 穩(wěn)態(tài)，其含量過高或過低都可能引發(fā)肝腸膽等相關疾病。綜上所述，BA 主要在抑菌、乳化、免疫、營養(yǎng)及保護肝腸膽功能等方面發(fā)揮關鍵作用。

1.2.1 抑菌作用 BA 具有較強的抑菌作用，通過調節(jié)腸道pH 及破壞細菌細胞膜等來抑制大腸桿菌、鏈球菌、沙門氏菌等有害菌的生長增殖[14-15]，其中，CA、DCA等游離型膽汁酸具有更強的抑菌作用，它們破壞細菌細胞膜的能力更強，因此，對高濃度BA 耐受性越強，在動物胃腸道內存活率越高。也有學者認為，BA 本身就是一種“有效毒素”，一旦它在機體內的含量過高，會直接影響膽汁酸池的大小，會對細菌細胞膜脂質雙層結構造成一定程度的破壞，引發(fā)各類肝腸膽相關疾病[16]。此外，BA 還通過抑菌作用參與多種碳水化合物代謝和脂肪酸、氨基酸和含氮堿基的生物合成以及應激反應相關的轉運蛋白的調節(jié)[17-18]。

1.2.2 乳化作用 BA 是高效生物洗滌劑，因其具有特殊的分子結構，同時表現(xiàn)親水性和親油性，具有較強的表面活性，能降低水、油2 個界面間的張力，逐漸增強乳化作用，促進脂類物質的乳化[3]。此外，BA 分子促進動物對其所攝取食物中的脂肪酸、甘油三酯、親脂性異生素及脂溶性維生素等的溶解，通過乳化作用形成乳糜微粒并分散在腸道內，增加了與脂肪酶的接觸面積，從而有利于加快腸細胞對脂類物質等的分解、消化和吸收[19]。

1.2.3 免疫作用 BA 能有效分解內毒素，防止其在肝臟的蓄積，保護并增強肝臟功能，提高溶菌酶（LZM）、酸性磷酸酶（ACP）、堿性磷酸酶（AKP）等活性，增加免疫球蛋白M（IgM）、C3 和C4 補體等含量，促進腸道中免疫相關基因的表達水平，增強腸道屏障功能，提高動物機體的非特異性免疫應答[20]。

1.2.4 營養(yǎng)作用 BA 是一種營養(yǎng)性飼料添加劑，能有效提高動物生長性能，改善肉品質，提高蛋白酶和脂肪酶活力，在調控動物糖脂代謝方面具有重要意義[21]。在腸道中，BA 能夠激活胰腺分泌的脂肪酶原而形成脂肪酶，同時，脂肪酶可與BA 結合形成復合物，改變脂肪酶的性質，促進脂肪的消化吸收[22]。

表1 BA 主要組成成分

1.2.5 保護肝腸膽作用 BA 在維持膽固醇體內平衡，保護肝、腸、膽以及治療肝腸膽相關疾病等方面起至關重要的作用[23]。其中，DCA 能夠刺激肝細胞分泌大量膽汁，消除膽道內膽汁的淤積，同時，藥物、重金屬等有毒物質隨著膽汁外排出體外，不僅起到“護膽利膽”的作用，又保護了動物機體健康[24]。此外，添加適宜水平BA 能降低血清中谷草轉氨酶（AST）、谷丙轉氨酶（ALT）活性，在保護肝臟功能的同時又在維持腸道菌群平衡方面發(fā)揮作用[21]。

1.3 BA 的測定方法 近十年來，關于BA 成分的測定方法主要集中于利用超高效液相色譜-質譜聯(lián)用（UPLCMS/MS）[8,25-26]、高效液相色譜-質譜聯(lián)用（HPLC-MS/MS）[27]及液相色譜-質譜聯(lián)用（LC-MS/MS）[28-29]等技術，從而對不同物種BA 的主要組成成分進行定性、定量分析以分析BA 的組成和分布，這些技術均具有簡單便捷、準確高效等優(yōu)點，但UPLC-MS/MS 靈敏度更高一些。此外，薄層色譜（TLC）技術有助于確定存在哪種類型BA（如C24 BA 或C27 BA 等），但對同分異構的BA 仍難分離[30]，氣相色譜/ 質譜（GC/MS）技術可分析BA 結構中不確定的羥基等基團的分布，但所需BA 樣品的量較多[31]，這些技術也都具有快速簡捷等優(yōu)點。

2 BA 對水產(chǎn)動物的影響

2.1 BA 對水產(chǎn)動物生長性能的影響 Kim 等[28]研究發(fā)現(xiàn)，在日本牙鲆（Paralichthys olivaceus）幼魚飼料中添加0.5%和1.0%?；撬峥捎行岣咂滹暳闲剩‵EC）等，且各組織中的牛磺酸含量隨飼料中?；撬崴降脑黾佣饾u增加。Peng 等[20]研究發(fā)現(xiàn)，BA 添加劑能夠顯著改善草魚（Ctenopharyngodon idella）的增重率（WGR）、特定生長率（SGR）、攝食率（FI）和FEC。Hou 等[22]在烏鱧（Channa argus）飼料中分別添加鉻酵母、三丁酸甘油酯和BA 進行了為期60 d 的飼養(yǎng)試驗，研究表明3 種添加劑與添加普通飼料組相比均增加了烏鱧的WGR 和SGR，而FEC 顯著降低。Ji 等[34]研究發(fā)現(xiàn)飼料中添加1 g/kg BA 可顯著提高中華鱉（Trionyx Sinensis）的WGR、SGR、FI、干物質表觀消化率系數(shù)（ADCD），脂質表觀消化系數(shù)（ADCL）和蛋白質表觀消化系數(shù)（ADCP）。此外，Jiang 等[35]研究表明，飼料中添加0.15 g/kg BA 可以促進羅非魚（Oreochromis niloticus）的WGR、FEC 等生長性能，而1.35 g/kg BA（過量）對羅非魚的生長有抑制作用。向梟等[36]研究發(fā)現(xiàn)，隨著高脂飼料中添加BA 水平的增加，齊口裂腹魚（Schizothorax prenanti）幼魚的WGR、SGR 和蛋白質效率（PER）先升高后降低，而FCR 卻呈先降低后升高的趨勢，且在高脂飼料中150 mg/kg BA 為宜。張國安等[37]也發(fā)現(xiàn)，在紅魚粉型飼料中添加150 mg/kg BA 后，SGR、肥滿度（FF）顯著升高，促進大菱鲆（Scophthalmus maximus）生長。Dong 等[38]試驗發(fā)現(xiàn)飼料中添加0.4%?；撬釋χ腥A絨螯蟹的WGR、SGR、FEC 等有顯著影響，促進了蟹的生長。這些研究均表明添加適宜水平的BA確實能夠有效促進水產(chǎn)動物的生長，而過量BA 會抑制生長，影響機體代謝。

2.2 BA 對水產(chǎn)動物消化酶活性的影響 水產(chǎn)動物消化酶含量與其食性密切相關，根據(jù)消化功能可分為蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等[39]，BA 可顯著提高肝臟和腸道中的脂肪酶活性，對蛋白酶也有一定的影響[35]。De Moura等[40]研究發(fā)現(xiàn)，在較高蛋氨酸水平飼料中添加牛磺酸可提高大西洋白姑魚（Argyrosomus regius）的脂肪酶活性，但脂肪酶活性并不受飼料中蛋氨酸水平的影響，表明牛磺酸能夠提高魚類的脂肪酶活性，而牛磺酸對蛋白酶和淀粉酶活性基本無影響。向梟等[36]研究發(fā)現(xiàn)，隨著BA 添加水平的升高，齊口裂腹魚幼魚肝胰臟中蛋白酶及脂肪酶活性先升高后降低，淀粉酶活性無顯著變化，前腸及中腸中蛋白酶活性逐漸升高，而脂肪酶活性呈先升高后降低的趨勢，而后腸的蛋白酶、脂肪酶及淀粉酶活性均無顯著變化，這表明BA 可有效增強齊口裂腹魚幼魚對高脂飼料的消化利用力。陳晴等[41]研究表明，添加0.5%、1.0% BA 和?；撬峋娠@著提升中華絨螯蟹幼蟹肝臟和腸道中的蛋白酶和脂肪酶活性。由此可見，BA 對水產(chǎn)動物脂肪酶活性影響較大，而對蛋白酶及淀粉酶活性影響較小。

2.3 BA 對水產(chǎn)動物抗氧化功能的影響 超氧化物歧化酶（SOD）是清除超氧陰離子自由基的主要酶類，谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）和過氧化氫酶（CAT）都是催化H2O2分解的酶，丙二醛（MDA）是脂質過氧化的產(chǎn)物之一，MDA 含量反映了動物機體內脂質過氧化的程度，同時也反映出細胞損傷的程度[42]。胡田恩等[43]研究發(fā)現(xiàn)，牛蛙（Rana catesbeiana）SOD、GSH-Px 活性等隨飼料中BA 添加水平的升高而逐漸升高，而MDA 含量在添加200 mg/kg BA 時顯著降低，在添加300 mg/kg BA 時顯著升高。Hou 等[33]研究認為，BA 可顯著降低烏鱧腸道MDA 水平，具有相對良好的抗氧化能力。陳晴等[41]發(fā)現(xiàn)添加0.5%、1.0%?；撬峥商岣咧腥A絨螯蟹（Eriocheir sinensis）幼蟹的SOD、CAT 活性。Jin 等[42]將添加200 mg/kg BA 的高脂飼料投喂黑鯛（Acanthopagrus schlegelii）幼魚，發(fā)現(xiàn)血清中MDA、CAT 活性顯著增強。Dong 等[38]也得出類似結論，其發(fā)現(xiàn)?；撬崮軌蝻@著提高中華絨螯蟹SOD、GSH-Px、總抗氧化能力（T-AOC）及MDA 含量。以上研究均表明，添加適宜水平BA 可增強水產(chǎn)動物的抗氧化功能，而過量BA 會影響機體抗氧化功能。

2.4 BA 對水產(chǎn)動物免疫功能的影響 動物免疫系統(tǒng)包括特異性免疫和非特異性免疫2 種，當病原體侵襲機體時，非特異性免疫系統(tǒng)首先發(fā)揮功能[42]。ACP、AKP、LZM、C3 和C4 補體等以及相關的細胞因子是發(fā)揮免疫功能及檢測健康機體狀態(tài)的重要指標。Peng 等[20]研究發(fā)現(xiàn)，飼料中添加BA 后魚體免疫功能顯著提升，其中，LZM 和ACP 活性增加，C3 和C4 補體以及IgM 含量均增加。Jin 等[43]發(fā)現(xiàn)在高脂飼料中添加200 mg/kg BA 能夠提高黑鯛幼魚肝臟和血清中的LZM 活性，提高血清中AKP 活性，下調腫瘤壞死因子α（TNF-α）和白細胞介素1β（IL-1β）等促炎細胞因子的表達水平。Dong 等[38]研究發(fā)現(xiàn)，0.8%?；撬崮茱@著提高中華絨螯蟹的血細胞總數(shù)（THC）和ACP 活性，0.4%?；撬崮茱@著提高其酚氧化酶（PO），但LZM、AKP 活性以及血藍蛋白（HC）含量無明顯變化，說明在其試驗條件下，0.4%?；撬釋C體的免疫效果稍差于0.8%?；撬?。此外，該項研究還表明?；撬崮軌蛱岣咧腥A絨螯蟹腸道中免疫相關基因（EsToll2、EsRelish）和抗微生物肽（EsALF1、EsALF2、EsCrus1、EsCrus2）的表達。以上研究表明，適宜添加BA 可以增強機體非特異性免疫應答，下調炎性因子，調節(jié)機體免疫功能。

2.5 BA 對水產(chǎn)動物糖脂代謝的影響 近年來，BA 被廣泛稱為影響多種宿主脂質，葡萄糖和能量代謝的關鍵調節(jié)劑，BA 作為信號分子，可激活TGR5 信號通路刺激胰高血糖素樣肽的分泌，與次級膽汁酸結合促進糖代謝，TGR5 配體可降低血清和肝臟中的甘油三酯水平，從而減輕肝臟脂肪變性程度，調節(jié)脂代謝。Hou 等[33]研究認為，BA 可顯著降低烏鱧血清低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）含量，從而改善糖脂代謝。Jiang 等[35]研究發(fā)現(xiàn)，0.15 g/kg BA 可以促進羅非魚對脂質的消化吸收，調節(jié)脂代謝，值得注意的是，過量BA（添加量1.35 g/kg）會損傷肝臟功能，肝細胞空泡化，膽囊易碎、形成膽結石，并且對魚類的生長有抑制作用，因此，摸索BA 的適宜添加量對水產(chǎn)動物十分重要。此外，De Moura 等[40]在飼料中添加1.0%牛磺酸能夠增加血清和前腸中的總BA，血清中的膽固醇、總蛋白質和甘油三酯水平也顯著增加，進而導致脂肪消化率升高，對脂代謝有積極作用。Richarda 等[44]研究表明，在植物蛋白質飼料中添加不同水平的?；撬釋θ麅燃訝桍崳⊿olea senegalensis）生長性能和飼料轉化率有積極影響，能夠增強BA 的合成，降低甘油三酯水平，調節(jié)脂代謝。Koven 等[45]研究發(fā)現(xiàn)，隨著飼料中牛磺酸添加量的增加，白斑石斑魚（Epinephelus Aeneus）肝臟總脂質及其脂肪酸的組成減少，表明?；撬岚l(fā)揮了降膽固醇作用，導致BA 的產(chǎn)生量增加，總脂質和脂肪酸水平也顯著升高。向梟等[36]研究發(fā)現(xiàn)，隨著BA 添加水平的升高，齊口裂腹魚幼魚血清中膽固醇、甘油三酯含量均逐漸升高，而低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）含量逐漸降低，減少脂肪沉積，改善肌肉品質。胡田恩等[43]研究發(fā)現(xiàn)，適量添加（100、200 mg/kg）BA 能夠顯著提升牛蛙肝臟AST 活力，降低肝酯酶（HL）和脂蛋白酯酶（LPL）活力，保護肝臟功能，而過量添加BA（300 mg/kg）會導致牛蛙肝損傷。這些研究有助于進一步確認飼料中添加BA 對水產(chǎn)動物糖脂代謝具有較大影響，并能夠在此基礎上調節(jié)水產(chǎn)動物機體健康。

3 小結與展望

近年來，各類BA 相關產(chǎn)品出現(xiàn)在市場上，因其多種功能而被廣泛應用于水產(chǎn)動物的促生長添加劑或抗氧化劑，可以確定的是BA 能夠有效提高水產(chǎn)動物的生長性能、消化酶活力、抗氧化功能及免疫功能，在改善水產(chǎn)動物肉質品質、調節(jié)腸道菌群平衡等方面發(fā)揮重要作用。BA 有望成為水產(chǎn)動物的全能型飼料添加劑，其具體功效與其所添加BA 成分及含量密切相關，但由于水產(chǎn)動物品種以及飼料配方的性質均不相同，還需要通過更多的試驗來確定BA 最佳添加水平；此外，BA 具有重要的生理生化功能，未來的研究方向還應集中于研究BA 作為植物型飼料添加劑的作用機理。因此，全面客觀地認識BA 的生理功能，科學合理地調控BA 代謝，對維持動物機體健康，治療水產(chǎn)動物脂肪肝、肝膽綜合癥等疾病有重要意義。