鹽度驟降脅迫對大黃魚血清生化組分的影響

何亮銀, 李進壽, 史曉麗, 周逢芳, 黃偉卿

鹽度驟降脅迫對大黃魚血清生化組分的影響

何亮銀1, 2, 李進壽1, 史曉麗1, 2, 周逢芳1, 2, 黃偉卿1, 2

(1. 寧德師范學院 生命科學學院, 福建 寧德 352100; 2. 閩東水產(chǎn)品精深加工福建省高等學校工程研究中心, 福建 寧德 352100)

以大黃魚()為研究對象, 通過研究急性低鹽度脅迫對大黃魚血清生化組分的影響, 評估鹽度驟降引起魚體的應激反應。急性低鹽度(15、8)脅迫下, 在72 h的實驗周期中, 大黃魚血清葡萄糖(GLU)含量整體顯著下降(<0.05); 血清總蛋白(TP)、白蛋白(ALB)及球蛋白(GLB)含量在15鹽度脅迫下呈波動變化, 與對照組相比無顯著性差異(>0.05), 8鹽度脅迫下, TP含量呈顯著下降后逐漸升高趨勢; 血清甘油三酯(TG)和總膽固醇(CHOL)含量在15鹽度脅迫下均在初始階段顯著變化后逐漸恢復至對照組水平, 而8低鹽脅迫后二者含量均在實驗后期(48 h和72 h)大幅度顯著升高; 血清中的丙氨酸氨基轉移酶(ALT)和天門冬氨酸氨基轉移酶(AST)含量在低鹽脅迫下均顯著高于對照組水平, 且呈現(xiàn)出鹽度相關性。研究結果表明, 急性低鹽脅迫會引起魚體應激反應, 實際生產(chǎn)中應避免養(yǎng)殖環(huán)境鹽度的劇烈變化。

大黃魚; 急性低鹽脅迫; 應激反應; 血清生化組分

鹽度是水生生物最重要的環(huán)境因子之一, 與滲透壓密切相關, 能顯著影響魚類的存活、生長、代謝及免疫防御[1-2]。研究發(fā)現(xiàn), 養(yǎng)殖水體鹽度變化會誘發(fā)魚體應激反應, 導致魚體耗氧增加, 代謝加速, 能量消耗增多[3]。此外, 鹽度變化還會降低魚體的免疫能力[4], 長期處于低鹽度或高鹽度脅迫下的養(yǎng)殖魚類, 更容易受到病原侵襲, 引起魚體疾病, 甚至死亡[5]。大黃魚()是我國重要的海水經(jīng)濟魚類, 據(jù)中國漁業(yè)統(tǒng)計年鑒, 2019年大黃魚養(yǎng)殖產(chǎn)量為225 549 t, 已連續(xù)多年位居我國海水養(yǎng)殖魚類之首[6]。大黃魚養(yǎng)殖網(wǎng)箱多位于東南沿海海域, 適宜生存鹽度為20～34, 養(yǎng)殖水體的鹽度易受臺風引起的暴雨及地表徑流等的影響而驟降, 導致大黃魚應激反應強烈, 滲透壓紊亂和機體免疫力下降, 引起死亡[7]。研究鹽度驟降引起的大黃魚應激反應, 將為大黃魚的健康養(yǎng)殖提供參考。

血液在水產(chǎn)動物體內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)中發(fā)揮關鍵作用, 承擔著物質(zhì)運輸、生理調(diào)節(jié)及免疫防御等諸多功能, 是評估魚類等水產(chǎn)動物攝食與代謝、營養(yǎng)與健康和適應養(yǎng)殖環(huán)境最重要的生化組分, 其主要指標變化還能為評估魚類的生理與免疫狀況提供重要參考[8-9]。魚類主要的血液生化指標有葡萄糖(glucose, GLU)、總蛋白(total protein, TP)、白蛋白(albumin, ALB)、球蛋白(globulin, GLB)、甘油三酯(triglyceride, TG)、膽固醇(cholesterol, CHOL)、丙氨酸氨基轉移酶(alanine aminotransferase, ALT)、天門冬氨酸氨基轉移酶(as-partate aminotransferase, AST)等。徐力文等[10]發(fā)現(xiàn)軍曹魚()稚魚在急性低鹽脅迫下GLU、AST及ALT的含量出現(xiàn)波動, 甚至劇烈的升高或下降; 劉偉等[11]發(fā)現(xiàn)大麻哈魚()幼魚在不同鹽度下的TP、GLB、ALB、GLU、TC、TG、ALT、AST等主要血清生化指標差異顯著。

以往對鹽度驟降引起大黃魚生理變化的研究主要集中在離子濃度及鰓絲Na+/K+-ATP 酶活力等方面[12], 本研究通過對急性低鹽度脅迫后的大黃魚血清生化組分進行測定和分析, 研究大黃魚對急性低鹽脅迫的適應性, 為大黃魚的應激反應及血液生理研究提供基礎數(shù)據(jù), 也為大黃魚的健康養(yǎng)殖提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗用魚與養(yǎng)殖條件

實驗用健康大黃魚購自寧德富發(fā)水產(chǎn)有限公司, 初始平均體長(15.6±1.5) cm, 平均體質(zhì)量為(46.4± 3.7) g, 運抵實驗場所后暫養(yǎng)一周, 持續(xù)充氧, 保持養(yǎng)殖水體溶氧量>6.0 mg/L, pH值(7.8±0.2), 水溫(16± 1.5) ℃, 海水鹽度為23, 暫養(yǎng)和實驗期間每天按魚體質(zhì)量3%投喂商品餌料, 分別于8: 00和20: 00分兩次投喂, 每天使用相同鹽度海水換水1/3左右, 吸去殘餌和污物。

1.2 實驗設計與管理

實驗用魚養(yǎng)殖于約350 L的圓形塑料桶。根據(jù)福建省寧德市大黃魚主養(yǎng)殖區(qū)三都澳河口沿岸網(wǎng)箱養(yǎng)殖水環(huán)境歷年來受大暴雨等自然天氣影響鹽度變化情況, 分別設置15和8兩個急性低鹽度脅迫組和一個正常鹽度海水(23)養(yǎng)殖組為對照組。每個實驗組設置3個平行, 共9組, 每個平行組含大黃魚15尾。養(yǎng)殖用水為沙濾處理后的天然海水(23), 將自來水曝氣至少48 h以后用于鹽度調(diào)整, 自來水按比例加入天然海水中并調(diào)配至實驗所需鹽度, 待各鹽度組水體溫度穩(wěn)定后, 隨機將暫養(yǎng)后大黃魚群體直接放入目標鹽度組(含對照組)中, 從實驗魚放入各鹽度組水體作為起始0 h, 分別在3 h、6 h、12 h、24 h、48 h及72 h于各鹽度組中取樣, 每平行每次取2 尾。

1.3 樣品采集與血清生化組分測定

取樣前停止投喂飼料1次, 將大黃魚轉移至MS-222濃度為50 mg/L的對應鹽度海水中約30 s麻醉后, 用一次性1 mL注射器尾靜脈采血, 采集的靜脈血于4 ℃靜置過夜后, 次日3 500 r/min, 4 ℃離心10 min, 取上清液凍存于–20 ℃, 用于血清生化組分的測定。因魚體較小, 每次每個平行取樣2尾, 實驗將同一平行2 尾魚的血液混合為一個樣本。

用羅氏Cobas 8000生化分析儀對血清中生化組分進行測定, 包括葡萄糖(GLU)、總蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、球蛋白(GLB)、甘油三酯(TG)、膽固醇(CHOL)、丙氨酸氨基轉移酶(ALT)、天門冬氨酸氨基轉移酶(AST)。生化組分測定按試劑盒說明進行, 實驗所需試劑盒均購自德國羅氏公司。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

實驗數(shù)據(jù)采用平均值±標準差(mean±SD)表示, 采用SPSS 19軟件對同一血清組分在不同處理組間的差異進行單因素方差(ANOVA)及Duncan多重比較分析, 以<0.05作為差異顯著性標準。

2 結果

2.1 急性低鹽脅迫下大黃魚的活動能力及存活狀況

實驗過程中, 所有組別大黃魚均未出現(xiàn)死亡情況, 表明大黃魚具有較好的鹽度調(diào)節(jié)和適應能力。脅迫初始階段魚體活動頻繁, 體表黏液可見增多, 攝食能力明顯減弱, 但在較短時間內(nèi)恢復正常。

2.2 急性低鹽脅迫對血清葡萄糖(GLU)的影響

不同低鹽濃度急性脅迫下, 實驗組大黃魚血清GLU濃度變化趨勢不盡相同, 而對照組GLU濃度則保持穩(wěn)定。15鹽度脅迫組, GLU濃度呈先下降再上升后下降趨勢, 而鹽度8實驗組的GLU濃度在整個實驗周期內(nèi)呈現(xiàn)出先下降后上升趨勢(圖1)。具體地, 在15低鹽脅迫下, GLU濃度在3 h和6 h持續(xù)下降, 且與對照組相比存在顯著性差異(<0.05), 同時, 在這兩個時間點的血清GLU濃度間也存在顯著性差異,脅迫12 h和24 h后, GLU濃度又開始提升至對照組約80%水平, 但仍與對照組存在顯著性差異, 繼續(xù)脅迫至48 h和72 h后, 血清中的GLU濃度又開始下降, 兩時間點的GLU濃度雖與對照組相比存在顯著性差異, 但二者之間差異并不顯著(>0.05); 在8低鹽脅迫下, 大黃魚血清濃度在3～48 h區(qū)間, 除12 h有輕微上升外(>0.05), 整體呈下降趨勢, 脅迫72 h后, 血清濃度開始增加, 且與48 h的GLU濃度相比, 存在顯著性差異(圖1)。

2.3 急性低鹽脅迫對血清總蛋白(TP)、白蛋白(ALB)及球蛋白(GLB)的影響

鹽度15和8脅迫下, 大黃魚血清TP、ALB及GLB的濃度變化規(guī)律不同。正常海水鹽度下, TP等的濃度在整個實驗周期中保持相對穩(wěn)定。鹽度15急性脅迫下, 與對照組相比, ALB與GLB濃度在所有時間點均無顯著性差異(>0.05), 因此, TP濃度表現(xiàn)為整體呈波動變化, 濃度未發(fā)生顯著性變化。鹽度8急性脅迫下, TP濃度呈先下降后逐漸升高趨勢: 脅迫3 h后TP濃度顯著低于對照組水平(<0.05), 在6 h、12 h和24 h又恢復至對照組水平, 然后在48 h和72 h又逐漸升高, 且顯著高于對照組水平及組內(nèi)其他時間點水平(<0.05); 其中, ALB濃度在3 h顯著下降后又在6 h顯著升高, 而后又在12 h和24 h降至對照組水平再逐漸升高, GLB濃度則在整個實驗周期中保持與對照組相近水平, 僅在72 h顯著升高(表1)。

圖1 急性低鹽脅迫對大黃魚血清葡萄糖濃度的影響

注: 不同字母代表有顯著性差異(<0.05); 相同則無顯著差異

表1 急性低鹽脅迫對大黃魚血清總蛋白、白蛋白及球蛋白濃度的影響

注: 不同字母代表有顯著性差異(<0.05); 相同則無顯著差異

2.4 急性低鹽脅迫對血清甘油三酯(TG)和總膽固醇(CHOL)的影響

對照組大黃魚血清TG濃度在整個實驗周期內(nèi)保持相對穩(wěn)定, 而實驗組的TG濃度變化趨勢在不同低鹽脅迫下不同。鹽度15脅迫下, 血清TG濃度在3 h顯著下降后很快恢復至接近對照組水平(>0.05)并保持; 鹽度8脅迫下, TG濃度呈先升高再逐漸下降后突然大幅升高趨勢, 脅迫3 h后血清TG濃度顯著升高后開始下降并在24 h內(nèi)保持相對穩(wěn)定, 而后在48 h大幅升高至對照組的1.8倍并保持(圖2)。

不同低鹽急性脅迫下大黃魚CHOL濃度變化趨勢也不同。脅迫鹽度為15時, CHOL表現(xiàn)為先短暫升高后逐漸恢復至對照組水平, 僅在3 h時顯著高于對照組(<0.05), 并從6 h開始到實驗結束期間均維持在對照組水平(>0.05); 脅迫鹽度為8時, CHOL濃度呈先升高后降低再升高趨勢, 具體地, 脅迫初期(0～6 h)CHOL濃度逐漸升高, 6 h的濃度顯著高于對照組(<0.05), 而后降低至對照組水平, 并在48 h顯著提升并保持(圖3)。

圖2 急性低鹽脅迫對大黃魚血清甘油三酯濃度的影響

注: 不同字母代表有顯著性差異(<0.05); 相同則無顯著差異

圖3 急性低鹽脅迫對大黃魚血清膽固醇濃度的影響

注: 不同字母代表有顯著性差異(<0.05); 相同則無顯著差異

2.5 急性低鹽脅迫對血清丙氨酸氨基轉移酶(ALT)和天門冬氨酸氨基轉移酶(AST)的影響

經(jīng)不同幅度、不同持續(xù)時間的脅迫后, 15和8組大黃魚血清ALT活性均整體顯著升高(<0.05), 在實驗周期內(nèi)兩個組均呈現(xiàn)先顯著上升再顯著下降的趨勢(<0.05), 其峰值均出現(xiàn)在12 h 時, 含量分別為16.67和25.83 U/L, 表現(xiàn)出鹽度相關性, 即突降鹽度幅度越大, ALT含量升高幅度也越大, 而對照組ALT含量在整個實驗周期內(nèi)未見顯著變化(圖4)。

經(jīng)不同幅度、不同持續(xù)時間的低鹽脅迫后, 15和8兩個組大黃魚血清AST活性均整體顯著升高(< 0.05), 也表現(xiàn)為先顯著上升再顯著下降的趨勢(< 0.05), 并表現(xiàn)出鹽度相關性, 但二者的峰值出現(xiàn)時間不同, 分別為24 h和12 h, 其含量分別為對照組的2.3和3.1倍(圖5)。

3 討論

3.1 鹽度驟降對大黃魚血清GLU濃度的影響

葡萄糖是動物組織能量代謝的主要來源, 維持血糖濃度的相對恒定對機體的正常生命活動至關重要[13]。鹽度脅迫下, 魚體通過滲透壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定, 而這些調(diào)節(jié)過程都需要消耗大量的能量, 其主要由血糖代謝等提供[14]。本研究中大黃魚血清GLU濃度均在低鹽脅迫后整體顯著下降, 且隨著脅迫時間的延長, 鹽度8實驗組比鹽度15組有更大的降幅, 這與Imsland等[2]的研究結果相似, 大西洋比目魚(L.)在25和15鹽度脅迫下血糖濃度隨時間推移呈下降趨勢, 這可能是由于低鹽度脅迫導致魚體增加能量消耗以調(diào)節(jié)滲透壓, 血清中的GLU濃度被快速消耗。另外, 本研究中兩個實驗組中大黃魚血清GLU濃度均在初始階段下降后出現(xiàn)小幅升高, 這與施氏鱘[15]()及斜帶石斑魚[16]()上的相關研究結果相似, 這可能與鹽度脅迫導致魚體組織對葡萄糖的利用率降低同時肝臟糖原異生作用增強有關, 具體機制仍需后續(xù)進一步研究。

圖4 急性低鹽脅迫對大黃魚血清丙氨酸氨基轉移酶含量的影響

注: 不同字母代表有顯著性差異(<0.05); 相同則無顯著差異

圖5 急性低鹽脅迫對大黃魚血清天門冬氨酸氨基轉移酶含量的影響

注: 不同字母代表有顯著性差異(<0.05); 相同則無顯著差異

3.2 鹽度驟降對大黃魚血清蛋白的影響

血清中的總蛋白在維持血漿膠體滲透壓和pH值中發(fā)揮著重要作用, 還兼具免疫、運輸及營養(yǎng)等功能[17], 總蛋白包括白蛋白和球蛋白兩類, 其中, 白蛋白主要發(fā)揮營養(yǎng)作用[18]。有研究表明, 鹽度脅迫會導致大麻哈魚()幼魚血清的TP含量降低[11]。本研究中大黃魚血清TP、ALB及GLB含量在15低鹽脅迫下均保持相對恒定, 而脅迫鹽度達到8時, ALB和GLB含量均發(fā)生變化并導致TP含量呈先下降后逐漸升高趨勢, 表明大黃魚對輕度鹽度脅迫有較好的耐受能力, 此時主要通過消耗GLU來抵御鹽度脅迫, 對TP含量影響較小, 而較強程度的鹽度脅迫對大黃魚影響較大, 除了大量的GLU外, 還有部分蛋白質(zhì)用作供能物質(zhì)被消耗, 導致TP含量下降, 隨著時間的延長, 魚體血清中GLU含量開始回升并主要用于能量供給, 此時TP的含量開始逐漸升高。

3.3 鹽度驟降對大黃魚血清甘油三酯和膽固醇的影響

甘油三酯是魚類能量儲存的主要形式[19]。研究表明, 饑餓[19]、溫度[9]及鹽度[20]脅迫下水生動物的TG含量均在初始階段出現(xiàn)下降, 后逐漸恢復正常水平。本研究中大黃魚血清TG含量在15鹽度脅迫組呈下降后逐漸恢復至對照組水平, 這與以上研究結果相似, 而8鹽度組在脅迫后期TG含量顯著高于對照組, 這可能與脂肪的糖異生途徑有關, 組織中的TG通過血液進入肝臟中以用作能源物質(zhì)被消耗。膽固醇主要通過肝腸循環(huán)在肝臟內(nèi)發(fā)生酯化反應, 是血液中脂蛋白的重要組成部分, 起到運輸?shù)鞍踪|(zhì)的作用[21]。本研究中大黃魚血清CHOL含量在鹽度15脅迫下基本維持在對照組水平, 而鹽度8脅迫組整體呈上升趨勢, 這可能與魚體的蛋白質(zhì)糖異生作用增強有關, 引起血液中起運輸功能的CHOL明顯增多。

3.4 鹽度驟降對大黃魚血清丙氨酸氨基轉移酶和天門冬氨酸氨基轉移酶的影響

丙氨酸氨基轉移酶和天門冬氨酸氨基轉移酶被廣泛用作機體在環(huán)境脅迫下?lián)p傷程度的評價指標[22]。魚類血液中的ALT和AST含量在正常生理狀態(tài)下都比較低, 脅迫引起組織損傷時分別由肝細胞和心肌細胞中釋放[10, 22]。本研究中大黃魚在急性低鹽脅迫下血清中的ALT和AST含量均顯著高于對照組, 表明魚體組織受到了明顯損傷, 這與楊宇晴等[16]在斜帶石斑魚上的研究結果相似, 此外, 鹽度脅迫下的大黃魚血清ALT和AST含量均在顯著升高后顯著下降, 這可能與魚體逐漸適應鹽度變化及網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)對二者的清除有關[16]。血清中ALT和AST含量雖在實驗后期顯著下降, 但仍顯著高于對照組水平, 表明急性低鹽脅迫對魚體造成了長時間的細胞損傷。實驗周期內(nèi), 所有組別大黃魚均未出現(xiàn)死亡, 表明急性低鹽脅迫72 h內(nèi)尚未超出其生理耐受及調(diào)控范圍。

4 結論

大黃魚血清主要生化組分在急性低鹽脅迫下的含量變化表明: 急性低鹽脅迫下大黃魚應激反應強烈, 部分生化指標發(fā)生顯著差異, 實際養(yǎng)殖生產(chǎn)中并避免鹽度驟降; 整個脅迫周期內(nèi)大黃魚均未出現(xiàn)死亡, 且部分指標在實驗后期逐漸恢復至對照組水平, 顯示大黃魚對鹽度變化有較好適應能力, 具備低鹽養(yǎng)殖的理論基礎。

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Effects of a sudden drop in salinity on serum biochemical components in

HE Liang-yin1, 2, LI Jin-shou1, SHI Xiao-li1, 2, ZHOU Feng-fang1, 2, HUANG Wei-qing1, 2

(1. College of Life Science, Ningde Normal University, Ningde 352100, China; 2. Engineering Research Center of Mingdong Aquatic Product Deep-Processing, Ningde 352100, China)

Serum biochemical components were investigated to evaluate the stress response ofto acute low salinity shock.was exposed to 15‰ and 8‰ salinity stress, at different time points (3, 6, 12, 24, 48, and 72 h) and compared with a control group. Serumglucose levels decreased significantly in the 15‰ and 8‰ groups ofwithin 72 h (<0.05) compared to the 23‰ group. The total protein (TP), albumin, and globulin levels in the 15‰ group fluctuated during the 72 h and were not significantly different from the control, whereas the TP level dropped significantly in 3 h (<0.05) but increased gradually under the 8‰ salinity stress. Triglyceride (TG) and cholesterol (CHOL) levels changed significantly during the initial stage, then gradually returned to the control level in the 15‰ group; however, the levels of TG and CHOL increased significantly during the later period under the 8‰ salinity stress. Alanine aminotransferase and aspartate aminotransferase levels were significantly higher than those in the control group under the low salinity stress, and a correlation with salinity was observed for both components. These results suggest that acute low salinity stress causes a stress response in; thus, drastic changes in salinity should be avoided during farming practices.

acute low salinity stress; stress response; serum biochemical components

Oct. 28, 2020

S965.322

A

1000-3096(2022)08-0032-07

10.11759/hykx20201028001

2020-10-28;

2020-11-25

福建省科技廳自然科學基金項目(2018J05062); 福建省中科院STS計劃配套項目(2017T3016); 福建省教育廳中青年教師教育科研項目(JAT170658); 寧德市科技計劃項目(20170046); 寧德師范學院校級專項資助計劃科研項目(2019ZX406)

[Natural Science Foundation of Fujian Province, No. 2018J05062; The STS project of Fujian Province, No. 2017T3016; Middle-aged and Young Scientist of Fujian Provincial Education Department of China, No. JAT170658; The Foundation of Science Committee of Ningde, No. 20170046; The Scientific Research Foundation of Ningde Normal University, No. 2019ZX406]

何亮銀(1987—), 男, 博士, 主要從事水產(chǎn)動物病害與免疫學研究, E-mail: heliangyin@yeah.net; 黃偉卿(1988—),通信作者, 男, 副教授, 主要從事水產(chǎn)增養(yǎng)殖研究, E-mail: 393634584@qq.com

(本文編輯: 楊 悅)