膽固醇在甲殼動(dòng)物中的研究進(jìn)展

張 宇 王 笑 王愛民 潘亞雄

(1.鹽城工學(xué)院海洋與生物工程學(xué)院，鹽城 221051；2.長沙學(xué)院生物與環(huán)境工程學(xué)院，水生動(dòng)物營養(yǎng)與品質(zhì)調(diào)控湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長沙 410022；3.上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院，上海 201306)

脂類是動(dòng)物六大營養(yǎng)素之一，膽固醇作為參與細(xì)胞膜形成的一種類脂[1]，與動(dòng)物細(xì)胞的生命活動(dòng)息息相關(guān)。膽固醇除了參與細(xì)胞膜的形成以及影響細(xì)胞膜對脂類物質(zhì)的通透性外，還參與了類固醇激素、膽汁酸鹽以及維生素D3的合成，協(xié)調(diào)機(jī)體內(nèi)包括糖、蛋白質(zhì)和脂肪等物質(zhì)的代謝，并間接促進(jìn)神經(jīng)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。人類以及絕大多數(shù)的動(dòng)物都具有從頭合成或者利用其他甾醇合成膽固醇的能力，并利用合成的膽固醇保證生命活動(dòng)的進(jìn)行。但體內(nèi)膽固醇含量過高會(huì)對機(jī)體造成損傷，例如，人體血清中膽固醇含量過高易引起動(dòng)脈粥硬化，造成血管堵塞，對人體健康產(chǎn)生威脅[2]。

隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖規(guī)模的不斷擴(kuò)增，對甲殼動(dòng)物的研究日益增多，人們逐漸發(fā)現(xiàn)甲殼動(dòng)物并不能從乙酸從頭合成膽固醇，甚至大部分的甲殼動(dòng)物也不能利用其他甾醇合成膽固醇，只能依靠外源膽固醇的攝入來維持生命活動(dòng)[3-6]。有關(guān)膽固醇對甲殼動(dòng)物影響的研究主要集中于膽固醇在飼料中的適宜添加量。研究結(jié)果顯示，不同物種對飼料中膽固醇的需求量并不一致，且同一物種的不同發(fā)育時(shí)期需求量也不一致[7-8]。本文主要對甲殼動(dòng)物對膽固醇的需求量、膽固醇的來源與消化吸收機(jī)制以及飼料中添加膽固醇對甲殼動(dòng)物體成分、健康以及蛻殼與繁殖的影響進(jìn)行綜述，以期為深入開展膽固醇在甲殼動(dòng)物中的作用機(jī)理研究及開發(fā)膽固醇飼料添加劑提供科學(xué)依據(jù)。

1 膽固醇的理化性質(zhì)

膽固醇，又名膽甾醇，是一種含有環(huán)戊烷多氫菲骨架的類固醇及甾醇，化學(xué)式為C27H46O，在固態(tài)時(shí)是白色、類白色結(jié)晶或結(jié)晶性粉末，放置在空氣中會(huì)被氧化變黃。膽固醇幾乎不溶于水，易溶于有機(jī)溶劑，在工業(yè)生產(chǎn)中通常采取對動(dòng)物大腦使用丙酮浸提和對羊毛脂皂化和抽提來提取膽固醇[9]。膽固醇廣泛存在于動(dòng)物體的細(xì)胞膜中，是構(gòu)成細(xì)胞膜的重要組分，同時(shí)也是幾種重要的激素和膽汁酸合成的前體物質(zhì)[10-12]。在血清中，膽固醇以2種不同的形式存在，即游離膽固醇(free cholesterol，F(xiàn)C)和與脂肪酸結(jié)合的膽固醇酯(cholesterol ester，CE)[13-14]，二者合稱為總膽固醇(total cholesterol，TC)。根據(jù)運(yùn)輸膽固醇的脂蛋白(lipoprotein，LPs)不同，膽固醇在機(jī)體中的運(yùn)輸形式亦可分為2類，即低密度脂蛋白膽固醇(low density lipoprotein cholesterol，LDL-C)與高密度脂蛋白膽固醇(high density lipoprotein cholesterol，HDL-C)。

2 甲殼動(dòng)物膽固醇的來源、吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)

2.1 甲殼動(dòng)物膽固醇的來源

膽固醇在機(jī)體內(nèi)合成的主要場所是肝臟，其生物合成可以分為5個(gè)階段：1)由乙酸合成甲羥戊酸；2)由甲羥戊酸形成異戊酰焦磷酸和二甲烯丙基焦磷酸；3)角鯊烯的合成；4)角鯊烯環(huán)合形成羊毛固醇；5)由羊毛固醇轉(zhuǎn)化為膽固醇。大多數(shù)動(dòng)物都可以在體內(nèi)合成膽固醇。蝦蟹類等甲殼動(dòng)物可能因?yàn)槠潴w內(nèi)法尼焦磷酸到鯊烯這一中間反應(yīng)受到阻滯[15]，故不能由乙酸從頭合成膽固醇[11,16-19]。

Zandee[4]對歐洲龍蝦(Homarusgammarus)施用乙酸鹽-1-14C后，在其體內(nèi)并沒有發(fā)現(xiàn)膽固醇的合成。對日本對蝦(Penaeusjaponicus)和三疣梭子蟹(Portunustrituberculatus)施用乙酸鹽-1-14C后亦未發(fā)現(xiàn)這2種甲殼動(dòng)物將乙酸鹽-1-14C摻入到膽固醇中[5]。甲羥戊酸需由乙酸合成，直接將甲羥戊酸-2-14C注入到黃道蟹(Cancerpagurus)中[20]也得到了相同的結(jié)果。有研究者推斷，整個(gè)甲殼綱動(dòng)物都需要從食物中獲得膽固醇[3]。故對于甲殼動(dòng)物飼料原料的選擇，通常會(huì)利用魚油、牛脂以及豬油等膽固醇含量較高的原料，提高飼料總體的膽固醇含量。在某些甲殼動(dòng)物中，例如斑節(jié)對蝦(Penaeusmonodon)，當(dāng)飼料原料含有足夠高的膽固醇時(shí)，可以不用在飼料中額外添加膽固醇[17]。

近年來，由于經(jīng)濟(jì)以及環(huán)境因素，飼料原料中魚粉以及魚油的替代成為一個(gè)亟需解決的問題[21]。不少研究者將目光轉(zhuǎn)向了植物性蛋白質(zhì)，例如大豆蛋白和畢氏海蓬子的種子等[22]。但植物性蛋白質(zhì)通常不含膽固醇且常常含有抗?fàn)I養(yǎng)成分，如單寧、蛋白酶抑制劑、生物堿等[23-25]，以高植物性蛋白質(zhì)源飼料進(jìn)行飼養(yǎng)時(shí)，飼料中不僅會(huì)缺乏膽固醇以及?；撬岬任⒘砍煞郑渲械闹参镄缘鞍踪|(zhì)源還可能會(huì)降低膽固醇利用率[1,26]，出現(xiàn)血液中膽固醇含量降低的情況，而在以植物性蛋白質(zhì)為主的飼料中添加適量的膽固醇可以有效地預(yù)防此現(xiàn)象的發(fā)生[27-29]。故在以豆粕代替魚粉作為蛋白質(zhì)源或者高豆粕低魚粉為代表的高植物性蛋白質(zhì)源飼料中，膽固醇的最適添加量會(huì)比以魚粉為蛋白質(zhì)源的飼料高，如在駱源等[30]的研究中，豆粕代替魚粉的飼料中膽固醇添加量為0.6%時(shí)，凡納濱對蝦(Litopenaeusvannamei)幼蝦(0.35 g)的生長性能和飼料效率較高，而在Zhang等[8]的研究中凡納濱對蝦幼蝦(0.61 g)膽固醇的需求量只有0.16%，凡納濱對蝦亞成體(4.25 g)甚至不需要額外在飼料中補(bǔ)充膽固醇。

2.2 甲殼動(dòng)物膽固醇的吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)

胃腸道是脊椎動(dòng)物膽固醇消化吸收的主要場所，其中的膽固醇也是脊椎動(dòng)物除自身合成外體內(nèi)膽固醇的主要來源。胃腸道中的膽固醇是由食物中的膽固醇、膽汁膽固醇和脫落細(xì)胞中的膽固醇組成[31]，膽汁膽固醇可以直接由小腸進(jìn)行吸收。食物中的甘油三酯(triglyceride，TG)和磷脂經(jīng)胰酶、胃蛋白酶等消化酶消化后，釋放出膽固醇，酯化的膽固醇無法穿過小腸上皮細(xì)胞進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，需由膽汁酸乳化成膽固醇。膽固醇進(jìn)入小腸細(xì)胞內(nèi)后在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上催化形成CE，并同TG、磷脂和少部分FC一起組裝成乳糜微粒(chylomicron，CM)，經(jīng)基底膜分泌進(jìn)入淋巴循環(huán)[32-33]。

在機(jī)體吸收足夠的膽固醇后，膽固醇可在肝細(xì)胞中轉(zhuǎn)化為膽汁酸排出體外或者轉(zhuǎn)化為CE儲(chǔ)存起來，這是哺乳動(dòng)物或者魚類等脊椎動(dòng)物體內(nèi)膽固醇代謝的主要去路。而蝦蟹類甲殼動(dòng)物，不僅沒有合成膽固醇的能力，而且由于沒有膽囊，無法分泌膽汁，更不能將體內(nèi)多余的膽固醇轉(zhuǎn)化為膽汁酸[13]。對黃道蟹進(jìn)行解剖，在其胃液中沒有分離到膽汁酸，表明其確實(shí)無法通過合成膽汁酸降解膽固醇[20]。在甲殼動(dòng)物中，通過食物獲得的外源膽固醇通常是被其他乳化劑乳化溶解后在小腸中吸收。甲殼動(dòng)物肝胰腺(中腸腺)合成并分泌到腸道的N-?；撬?N-十二烷基肌醇)能夠有效地溶解膽固醇，從而起到促進(jìn)膽固醇在小腸內(nèi)吸收的作用[34-35]。除此之外，卵磷脂也被報(bào)道能夠促進(jìn)膽固醇在甲殼動(dòng)物腸道中的溶解和運(yùn)輸[34]，并且在飼料中添加卵磷脂時(shí)，所需要添加的膽固醇的量也會(huì)降低，可能是卵磷脂可以催化卵磷脂膽固醇脂酰轉(zhuǎn)移酶(lecithin-cholesterol acyltransferase，LCAT)的激活，使膽固醇以LPs的形式進(jìn)行體內(nèi)運(yùn)輸，提高膽固醇的利用率[36]。

膽固醇是甲殼動(dòng)物的基本營養(yǎng)物質(zhì)，在甲殼動(dòng)物中，膽固醇主要由小腸吸收之后轉(zhuǎn)運(yùn)到全身各處參與各項(xiàng)生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)。除極端情況下，膽固醇不太可能被用于能量供給[14]。在饑餓等極端情況下，首先被調(diào)用的是富含能量的脂肪。隨著脂庫的消耗，蛋白質(zhì)的分解代謝增加。饑餓最后階段的能量來源于對結(jié)構(gòu)組織(如細(xì)胞膜)中脂質(zhì)的消耗，是機(jī)體瀕臨死亡的階段[14,37]。脂質(zhì)不溶于水，需要特殊的機(jī)制才能在動(dòng)物血漿中有效運(yùn)輸[38]。在脊椎動(dòng)物和甲殼動(dòng)物中，脂質(zhì)(包含CE)被包裝成LPs，然后運(yùn)輸?shù)秸麄€(gè)身體。甲殼動(dòng)物將脂質(zhì)從腸道裝載到LPs，然后在血淋巴中循環(huán)，直到達(dá)到細(xì)胞膜上的特定受體[39]。在斑節(jié)對蝦中，各組織中均含有CE，肝胰腺中CE的含量最高[40]，說明膽固醇在體內(nèi)主要以CE的形式儲(chǔ)存，且肝胰腺是脂類營養(yǎng)儲(chǔ)存的重要組織。

Guary等[41]給處于不同蛻殼時(shí)期的日本對蝦注射14C膽固醇，分析各組織中的放射性強(qiáng)度，放射性物質(zhì)主要集中在性腺和真皮組織。Kanazawa等[42]給日本對蝦注射14C膽固醇后，在被注射對蝦的肝胰腺、卵巢及血淋巴中分離得到含放射性物質(zhì)的類固醇激素。這說明膽固醇與甲殼動(dòng)物的蛻殼和生殖相關(guān)，且膽固醇在被吸收后主要被轉(zhuǎn)運(yùn)到皮下組織、性腺和肝胰腺中。

3 甲殼動(dòng)物對膽固醇需求量的研究進(jìn)展

膽固醇是動(dòng)物體維持生命活動(dòng)的重要活性物質(zhì)之一，在生理功能上，它是構(gòu)成細(xì)胞膜的重要組分，有助于細(xì)胞膜的流動(dòng)性和剛性，以抵御環(huán)境突變[43-44]。除此之外，甲殼動(dòng)物對膽固醇的需求更多體現(xiàn)在其作為激素合成的前體物質(zhì)上。在如克氏原螯蝦(Procambarusclarkii)及紅螯螯蝦(Cheraxquadricarinatus)等甲殼動(dòng)物中，其生長發(fā)育總是伴隨著蛻殼活動(dòng)[45]。自然狀態(tài)下，在生存環(huán)境達(dá)到蛻殼條件時(shí)，甲殼動(dòng)物會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的蛻殼激素誘導(dǎo)蛻殼活動(dòng)的發(fā)生，如20-羥基蛻皮酮(β-蛻皮酮)[46]。在缺乏膽固醇的生存條件下，甲殼動(dòng)物會(huì)因不能合成蛻殼激素導(dǎo)致無法蛻殼，出現(xiàn)蛻殼死亡現(xiàn)象[47]。甲殼動(dòng)物中的膽固醇主要通過外源性食物獲取，食物中的膽固醇由小腸進(jìn)行消化吸收后被包裝成CM經(jīng)血淋巴運(yùn)輸?shù)饺砀魈帲瑓⑴c各項(xiàng)生命活動(dòng)。在飼料中添加有利于膽固醇進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)，似乎能夠起到提高轉(zhuǎn)運(yùn)效率，增強(qiáng)機(jī)體對膽固醇的利用率，使機(jī)體對膽固醇的需求量減少[12]。

3.1 飼料膽固醇對甲殼動(dòng)物生存和生長的影響

從20世紀(jì)70年代開始，研究者在發(fā)現(xiàn)甲殼動(dòng)物不能合成膽固醇后，便對甲殼動(dòng)物的膽固醇需求進(jìn)行探索，主要依據(jù)等氮飼料中膽固醇的不同添加量對甲殼動(dòng)物的存活率、增重率以及蛻殼次數(shù)來確定飼料中膽固醇的最適添加量。飼料中添加膽固醇的日本對蝦與飼料中不添加膽固醇的日本對蝦相比，生存率會(huì)更高[48]。在對凡納濱對蝦的研究中發(fā)現(xiàn)，不含魚粉的植物性蛋白質(zhì)源飼料中的膽固醇并不足以促進(jìn)幼年凡納濱對蝦的生長[49]。

在不同的研究中，基礎(chǔ)飼料的組成并不相同，得出的膽固醇最適添加量也不盡相同。有關(guān)日本對蝦和凡納濱對蝦的膽固醇需求量的研究相對較多，在飼料中使用6%的脂肪時(shí)，確定日本對蝦幼蝦的膽固醇需求量為2.1%[50]，而在飼料中使用8%的脂肪時(shí)，得出膽固醇的需求量分別為0.5%與0.12%[48,51]，顯著低于低脂肪水平飼料下的需求量。Morris等[49]以豆粕為主要蛋白質(zhì)源的飼料飼喂凡納濱對蝦時(shí)，飼喂添加0.06%膽固醇的飼料(飼料TC水平為0.125%)，對蝦的生長性能有顯著改善，與Gong等[7]利用植物性蛋白質(zhì)源飼料飼喂幼年凡納濱對蝦得到的膽固醇需求量(0.14%)基本一致。以酪蛋白(33.7%)和魚粉(4%)為蛋白質(zhì)源的養(yǎng)殖試驗(yàn)中，飼料中膽固醇含量在0.066%以上的對蝦生物量、平均體重和增重率均顯著高于飼喂基礎(chǔ)飼料(膽固醇含量為0.045%)的對蝦，且投喂基礎(chǔ)飼料的對蝦存活率最低(68%)[52]，說明低魚粉飼料中的膽固醇亦不能滿足凡納濱對蝦的生存需求。

除脂肪含量與蛋白質(zhì)源等基礎(chǔ)飼料組成的差別之外，當(dāng)飼喂水平不同時(shí)，飼料膽固醇的最適添加水平也會(huì)不同。在飼喂水平為體重的3%、5%和7%時(shí)，日本對蝦飼料中膽固醇的適宜添加水平分別為0.5%～0.6%、0.36%～0.40%和0.26%～0.29%[53]，若根據(jù)經(jīng)濟(jì)成本進(jìn)行選擇，在飼料中添加0.4%的膽固醇以5%的飼喂水平進(jìn)行飼喂最為合適。

另外，一些甲殼動(dòng)物對膽固醇似乎沒有特殊的需求。飼喂以脫脂魷魚粉為主要蛋白質(zhì)源的飼料對鋸緣青蟹(Scyllaserrata)膽固醇與卵磷脂需求量影響的研究中，發(fā)現(xiàn)鋸緣青蟹對于膽固醇與卵磷脂的需求量具有交互作用，且當(dāng)卵磷脂的添加量足夠多(39.7～44.1 g/kg)時(shí)，飼料中膽固醇添加量的多少對其存活率的影響并不顯著[12]。也就是說當(dāng)飼料中補(bǔ)充足夠多的卵磷脂時(shí)，鋸緣青蟹對于飼料中膽固醇的需求量可以降低，從而降低經(jīng)濟(jì)成本。這種交互作用被認(rèn)為是卵磷脂促進(jìn)了膽固醇的溶解與轉(zhuǎn)運(yùn)，促進(jìn)膽固醇在甲殼動(dòng)物機(jī)體內(nèi)的利用[36]。Smith等[17]曾報(bào)道大部分補(bǔ)充卵磷脂的商業(yè)蝦飼料中，膽固醇的含量是高于亞成年斑節(jié)對蝦的最佳膽固醇需求量(1.7 g/kg)，所以他們認(rèn)為不需要在商業(yè)蝦飼料中補(bǔ)充膽固醇。Thongrod等[54]曾報(bào)道，在初重0.11 g的墨吉對蝦(Penaeusmerguiensis)幼蝦飼料中添加0.5%和1.0%膽固醇時(shí)與對照組(不添加膽固醇)的增重率無顯著差異，這有可能是該研究中的飼料已經(jīng)提供了足夠水平的膽固醇。

本文對一些甲殼動(dòng)物的膽固醇需求量做了總結(jié)，發(fā)現(xiàn)大部分的甲殼動(dòng)物對于膽固醇的需求量為飼料水平的0.5%，詳見表1。

表1 甲殼動(dòng)物膽固醇需求量的研究

續(xù)表1物種Species蛋白質(zhì)源Protein sources脂肪源Lipid sources飼料中的適宜添加量Suitable additive amount in diets簡要結(jié)果Brief results參考文獻(xiàn)References日本沼蝦Macrobrachium nipponense粗蛋白質(zhì)40%粗脂肪8%0.9%改善生長性能和飼料利用率,但對存活率沒有顯著影響顧夕章等[60]斑節(jié)對蝦Penaeus monodon酪蛋白55%魚油8%1%飼料中添加膽固醇后生長和存活率都顯著升高Paibulkichakul等[61]酪蛋白45.7%魚油5%0.5%膽固醇補(bǔ)充量增加,肌肉總脂含量增加;飼料磷脂酰膽堿補(bǔ)充量的增加,游離脂肪酸含量升高Chen[62]脫脂魚粉40%魚肝油和玉米油2∶1混合4%0.2%投喂含膽固醇0.2%～0.8%飼料的斑節(jié)對蝦增重?zé)o顯著差異,含1%膽固醇的飼料對斑節(jié)對蝦的生長有不良或毒性影響Sheen等[11]魚粉27.32%、魷魚粉10%、蝦殼粉10%、脫脂豆粕10%魷魚油3%1.7 g/kg亞成體商業(yè)飼料中不需要添加膽固醇Smith等[17]淡水螯蝦Pacifastacus leniusculus蝦粉25%、豆粕粉18%、魚粉12%魚肝油5%0.4%在純凈飼料中需要添加0.4%～1%的膽固醇才能獲得最佳生長和存活D’Abramo等[63]印度對蝦Penaeus indicus酪蛋白31%、蛋清蛋白7.5%魚肝油5.34%、大豆油2.66%幼蝦0.5% 飼料中添加0.5%膽固醇可顯著提高對蝦的生長速度、飼料系數(shù)、蛋白質(zhì)沉積率和蛋白質(zhì)沉積量,增加蛋白質(zhì)在體內(nèi)的沉積Chandge等[64]長毛明對蝦Fenneropenaeus penicillatus酪蛋白45.7%魚油5%幼蝦0.5% 添加膽固醇顯著增高了對蝦增重率、飼料轉(zhuǎn)化率、生存率與對蝦肌脂含量Chen等[65]美洲龍蝦Homarus americanus酪蛋白50%豆油與魚肝油成年蝦飼料中不需要額外添加是否添加膽固醇對增重?zé)o顯著影響Castell等[66]蟹蛋白50%魚肝油10%幼蝦0.5%提高了生長率和存活率Kean等[67]克氏原螯蝦Procambarus clarkii魚粉3%、豆粕31.3%、菜籽粕14%、棉籽粕8%豆油2.5%0.5%提高了生長率,但添加量過高會(huì)使生長率下降Tian等[68]紅螯螯蝦Cherax quadricarinatus魚粉40.24%玉米油2.55%、魚油1.66%0.5%對存活率的影響不顯著,但膽固醇的添加量為0.5%時(shí)蝦的增重率更高Hernández等[69]魚粉30%、豆粕30%豆油5%生長期:0.5%;性腺快速發(fā)育期:0.75%促進(jìn)蝦的生存、生長甘信輝等[70]

續(xù)表1物種Species蛋白質(zhì)源Protein sources脂肪源Lipid sources飼料中的適宜添加量Suitable additive amount in diets簡要結(jié)果Brief results參考文獻(xiàn)References中國對蝦Penaues orientalis酪蛋白50.5%豆油3%、魚油2.5%0.5%促進(jìn)對蝦生長,提高對蝦生存率周洪琪等[71]鋸緣青蟹Scylla serrata脫脂酪蛋白50%魚肝油4%、玉米油2%0.51%飼喂膽固醇含量為0.5%和0.79%的飼料的蟹的增重顯著高于飼喂其他飼料的蟹,飼料膽固醇含量超過1.12%對蟹有不利影響Sheen等[72]脫脂魚粉50%魚油4%、玉米油2%在基礎(chǔ)飼料中不需要額外補(bǔ)充在飼料中添加卵磷脂和膽固醇對蟹的最終平均干重有顯著的交互作用,當(dāng)飼料中含有足夠水平的補(bǔ)充磷脂時(shí),補(bǔ)充膽固醇可能不是鋸緣青蟹所必需的Holme等[12]三疣梭子蟹Portunus trituberculatus脫脂魚粉60%魚油4%、豆油2%幼蟹0.6% 三疣梭子蟹幼蟹的增重率、性腺指數(shù)和殼寬隨膽固醇添加量的增加先上升后降低,飼料中膽固醇添加量為0.6%時(shí)達(dá)到最高值韓濤等[73]

在這些不同的研究中，基礎(chǔ)飼料的組成各不相同，直接從非膽固醇成分引入的膽固醇水平也可能不同。所有這些研究都表明，不同的物種和發(fā)育階段以及飲食狀況不同，對膽固醇的需求量不盡相同。大部分的甲殼動(dòng)物對飼料中膽固醇的需求量一般為0.2%～1.0%[54]，攝食含有較高水平的膳食類固醇的飼料，會(huì)抑制美洲龍蝦(Homarusamericanus)、日本對蝦和鋸緣青蟹等甲殼動(dòng)物的生長[6,11,48,72]。若在飼料配方的設(shè)計(jì)上充分考慮到不同的影響因素，并更精確地定義不同甲殼動(dòng)物對膽固醇的需求量，則可以在確保甲殼動(dòng)物最適的生長性能下減少膽固醇的補(bǔ)充量，節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本。

3.2 飼料膽固醇對甲殼動(dòng)物體成分的影響

甲殼動(dòng)物雖然不能由乙酸從頭合成膽固醇，但其體內(nèi)膽固醇含量較高，且在肝胰腺中含量最高[13]。研究發(fā)現(xiàn)，在飼料中添加一定量的膽固醇可以提高甲殼動(dòng)物體內(nèi)膽固醇的含量[72]。在凡納濱對蝦中，隨著飼料中膽固醇含量的升高，肝胰腺中膽固醇、脂肪以及TG含量都顯著提高[7]，Guo等[52]也曾報(bào)道，對蝦全蝦膽固醇和膽固醇沉降率與飼料膽固醇含量呈劑量-反應(yīng)關(guān)系。在日本對蝦中還發(fā)現(xiàn)飼料中添加膽固醇能增加對蝦體內(nèi)脂肪的沉積，提高肌肉中總脂肪的含量，投喂無膽固醇飼料的日本對蝦組織膽固醇含量相對低于投喂含膽固醇飼料的日本對蝦幼蝦[48,74]，在美洲龍蝦中也得到了相似結(jié)果[6]。這可能與膽固醇在機(jī)體內(nèi)的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制相關(guān)，小腸細(xì)胞內(nèi)的CE與TG以及磷脂和少量膽固醇形成CM進(jìn)入淋巴循環(huán)，膽固醇含量的增加，使機(jī)體內(nèi)的脂肪與TG含量都得到提高。

在飼料中添加0.5%的膽固醇除了使幼年印度對蝦(Penaeusindicus)生長率以及膽固醇含量顯著提高外，其蛋白質(zhì)保留率也顯著提高，體內(nèi)蛋白質(zhì)沉積增加[64]。駱源等[30]也報(bào)道稱，在以豆粕替代魚粉的飼料中，隨著膽固醇添加水平的升高，全蝦粗蛋白質(zhì)和粗脂肪含量呈上升趨勢。在其他研究中還發(fā)現(xiàn)飼料中補(bǔ)充膽固醇能促進(jìn)日本對蝦中蝦青素的沉積[56]。

有意思的是，被報(bào)道不需要在飼料中額外補(bǔ)充膽固醇的甲殼動(dòng)物，膽固醇含量的改變就如對于其生存率和生長率無顯著影響一般，對其總脂的含量也沒有顯著影響，但游離脂肪酸含量升高[54]，可能是對蝦體內(nèi)存在某種在攝入高膽固醇時(shí)將酯化固醇游離化的機(jī)制，并將游離的固醇排出機(jī)體，維持機(jī)體的總脂平衡，具體的機(jī)制值得進(jìn)一步的探索。

與膽固醇添加水平過高抑制生長相似，在斑節(jié)對蝦中，當(dāng)膽固醇的添加水平過高時(shí)，組織中膽固醇含量會(huì)降低[11]。Castell等[6]也曾報(bào)道，攝取2%膽固醇的美洲龍蝦比攝取0.5%和1.0%膽固醇的美洲龍蝦保留的膽固醇更少。這表明，過量的甾醇在美洲龍蝦體內(nèi)誘導(dǎo)了一種膽固醇清除機(jī)制，導(dǎo)致這種甾醇的體內(nèi)含量低于最佳飼料膽固醇含量的龍蝦。膽固醇含量過高，除了可能降低體內(nèi)沉積膽固醇含量，粗脂肪含量也可能降低。在凡納濱對蝦幼蝦中，隨著飼料膽固醇含量的升高，其粗脂肪含量呈下降趨勢。在凡納濱對蝦亞成體中，隨著飼料膽固醇含量的升高，粗脂肪含量也呈先升后降的趨勢[8]。

飼料中添加膽固醇對甲殼動(dòng)物體成分影響的研究主要集中在對膽固醇沉積以及粗脂肪、粗蛋白質(zhì)含量的影響，研究表明，在適宜的飼料膽固醇含量下，膽固醇可以促進(jìn)這些成分在甲殼動(dòng)物體內(nèi)的沉積，但具體的影響機(jī)制還有待進(jìn)一步研究闡明。

3.3 飼料膽固醇對甲殼動(dòng)物健康的影響

甲殼動(dòng)物特異性免疫能力較弱，一般認(rèn)為甲殼動(dòng)物依靠非特異性免疫抵御外界侵染[75]。通?？赏ㄟ^對先天免疫相關(guān)的酶活性或免疫通路中基因表達(dá)的水平來評價(jià)機(jī)體免疫和健康狀況[76-77]

Gu等[78]研究發(fā)現(xiàn)，飼料中添加膽固醇能上調(diào)日本沼蝦總抗氧化能力，以及谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶(glutathione transferase，GST)、過氧化氫酶(catalase，CAT)、堿性磷酸酶(alkaline phosphatase，AKP)和酸性磷酸酶(acid phosphatase，ACP)等非特異性免疫相關(guān)酶的活性，提高日本沼蝦非特異性免疫能力，這與在三疣梭子蟹幼蟹中得到的結(jié)果[79]相似。在一定的添加范圍內(nèi)，三疣梭子蟹血清中的溶菌酶活性也隨飼料中膽固醇添加水平的增加而增強(qiáng)[80]。閆明磊等[81]曾報(bào)道，以添加膽固醇的飼料飼養(yǎng)凡納濱對蝦，并在8周后注射副溶血弧菌懸液，對蝦免疫相關(guān)基因表達(dá)量上升，表明其具有良好的抗細(xì)菌感染能力。

除了免疫指標(biāo)的變化外，適量的膽固醇可以使甲殼動(dòng)物抵抗不利環(huán)境的能力增強(qiáng)。Paibulkichakul等[61]發(fā)現(xiàn)，飼喂含有1%膽固醇飼料的斑節(jié)對蝦，應(yīng)激能力增加，在面對低鹽脅迫時(shí)，存活率顯著高于對照組。王鑫磊等[82]研究發(fā)現(xiàn)，在飼料中添加0.2%的膽固醇(飼料中膽固醇含量為2.45 g/kg)時(shí)，凡納濱對蝦的免疫靈敏性有顯著提高，獲得最佳的抗弧菌能力和理想的抗亞硝態(tài)氮脅迫能力。膽固醇添加量為0.1～0.3 g/kg，即飼料膽固醇含量在1.57～3.43 g/kg時(shí)，凡納濱對蝦表現(xiàn)出較好的抗低溫脅迫能力。

但膽固醇的添加量也不是越高越好，當(dāng)添加量過高時(shí)會(huì)影響生長[6,64,72]。Zhang等[8]的研究發(fā)現(xiàn)，隨著飼料中膽固醇添加量的增加，幼蝦的血清谷丙轉(zhuǎn)氨酶(glutamic-pyruvic transaminase，ALT)活性和亞成體的谷草轉(zhuǎn)氨酶(glutamic oxalacetic transaminase，AST)活性均呈先降低后升高的趨勢。這一現(xiàn)象可能是由肝胰腺中膽固醇過多引起的，這可能會(huì)導(dǎo)致肝臟功能障礙。目前，已有相關(guān)報(bào)道表明飼料中添加膽固醇能提高甲殼動(dòng)物的免疫力，但提高免疫力與促進(jìn)生長的添加量并不一定一致[81]，且添加過多反倒會(huì)影響生長，不同甲殼動(dòng)物的膽固醇適宜添加量還需要進(jìn)一步探索。

3.4 飼料膽固醇對甲殼動(dòng)物蛻殼、繁殖的影響

蝦蟹類膽固醇放射性示蹤的研究發(fā)現(xiàn)，膽固醇可轉(zhuǎn)換為烴黃體酮、睪丸素及11-酮睪丸素等類固醇激素，主要集中在性腺和真皮組織，表明膽固醇與蝦蟹類的生殖、蛻殼有關(guān)[5]。甲殼動(dòng)物的生長總是伴隨著蛻殼活動(dòng)。甲殼動(dòng)物在蛻殼時(shí)死亡，或者蛻殼不久后死亡的現(xiàn)象被稱為蛻殼死亡綜合征[83]。膽固醇是與蛻殼活動(dòng)相關(guān)的蛻殼激素形成的前體物質(zhì)[72,84]，在甲殼動(dòng)物飼料中補(bǔ)充適量固醇，可以減少蛻殼死亡綜合征的發(fā)生。Han等[79]報(bào)道，在三疣梭子蟹幼蟹飼料中添加1%的膽固醇，可以減少其蛻殼死亡綜合征的發(fā)生。在飲食需求之外加入膽固醇也已被認(rèn)為是減少凡納濱對蝦蛻殼死亡綜合征發(fā)生的一種潛在的方法[85]。除此之外，Kanazawa等[48]曾報(bào)道添加膽固醇的飼料能增加日本對蝦的蛻殼次數(shù)，Tao等[84]對中華絨螯蟹(Sinensismeggalopae)投喂含膽固醇的飼料時(shí)，蟹的蛻殼頻率隨膽固醇添加量的增加而上升。克氏原螯蝦飼料中添加0.5%的膽固醇時(shí)，蛻殼次數(shù)達(dá)到最大[68]。眼柄中X器官產(chǎn)生的蛻殼抑制激素(molting inhibitory hormone，MIH)可能對Y器官中合成的促蛻殼激素具有負(fù)調(diào)控作用，并延長蛻殼周期[86-89]。飼料中添加適量膽固醇可能在一定程度上減輕這種抑制效果，促進(jìn)蛻殼激素的合成，從而促進(jìn)蛻殼，縮短蛻殼時(shí)間，并減少蛻殼死亡綜合征的發(fā)生。此外，Gong等[90]曾報(bào)道，眼柄中表達(dá)的蛻殼激素受體(ecdysone receptor，EcR)可能對MIH的分泌具有抑制作用。Zheng等[91]也發(fā)現(xiàn)在中華絨螯蟹飼料中添加適量(1.1%)的膽固醇可以增加EcR的表達(dá)量。但具體機(jī)制還需進(jìn)一步探索。

蛻殼頻率的提高可以對甲殼動(dòng)物的生長起到促進(jìn)作用，但對于蛻殼頻率也不能一味提高。朱雅珠等[92]研究發(fā)現(xiàn)，在蟹的飼料中添加過高比例的膽固醇可造成蛻殼頻率過快，性早熟的比例增加，不利于優(yōu)勢蟹種的培育。由于膽固醇還是甲殼動(dòng)物性激素合成的前體物質(zhì)[13]，其對甲殼動(dòng)物的性成熟和繁殖也起到了重要的調(diào)控作用[93]。Gehring[94]發(fā)現(xiàn)，桃紅美對蝦(Farfantepenaeusduorarum)卵巢膽固醇隨著性腺發(fā)育成熟而逐漸增多。Teshima等[95]分析發(fā)現(xiàn)，游離態(tài)固醇是蝦類卵巢脂肪的重要組分。這可能都是在為了合成性激素而做準(zhǔn)備。甘信輝等[70]通過檢測與生殖器官發(fā)育相關(guān)的AKP活性以及與精子代謝相關(guān)的乳酸脫氫酶(lactate dehydrogenase，LDH)活性[96]，表明飼料中添加膽固醇還能夠促進(jìn)紅鰲螯蝦(Cheraxquadricarinatus)精巢的發(fā)育。

飼料中膽固醇含量增加，促進(jìn)蛻殼激素的合成，使蛻殼時(shí)間縮短，蛻殼頻率加快，性腺發(fā)育加快，性早熟也明顯升高。因而，在促進(jìn)生長保證正常蛻殼與避免性早熟比例增高之間尋找適宜的膽固醇添加量尤為重要。

4 小結(jié)與展望

膽固醇是甲殼動(dòng)物中多種激素形成的前體物質(zhì)，對于甲殼動(dòng)物的生存具有重要意義。由于甲殼動(dòng)物不能從乙酸和甲羥戊酸合成膽固醇，外源食物中的膽固醇成為甲殼動(dòng)物膽固醇的唯一來源。但膽固醇對甲殼動(dòng)物的影響是復(fù)雜的，其對甲殼動(dòng)物的生存、生長、體成分、健康以及繁殖都有不同程度的影響，且每種影響所需要的最適膽固醇添加量并不完全一致。在今后的研究中，以下幾點(diǎn)研究內(nèi)容值得深入探究：1)針對不同發(fā)育時(shí)期、不同生長環(huán)境以及不同養(yǎng)殖目的(繁殖或增重)的甲殼動(dòng)物精準(zhǔn)配制飼料，滿足甲殼動(dòng)物需求；2)膽固醇在甲殼動(dòng)物中的消化機(jī)制研究；3)在以植物性蛋白質(zhì)代替魚粉作為飼料蛋白質(zhì)源以及植物甾醇部分替代膽固醇的背景下，針對不同蛋白質(zhì)源與脂肪源的飼料，對甲殼動(dòng)物飼料中膽固醇的最適添加量進(jìn)行一次系統(tǒng)地評估，并對植物甾醇的作用以及機(jī)理進(jìn)行探究。