水產(chǎn)動(dòng)物維生素D3需求、吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)及其與糖脂代謝的關(guān)系

柳聲贊， 羅 智

(華中農(nóng)業(yè)大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，分子營(yíng)養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430070)

維生素D3是一種非常重要的維生素，在調(diào)控腸道和腎臟上皮細(xì)胞中鈣磷元素的吸收以及骨鈣的調(diào)用過(guò)程發(fā)揮了重要作用[1]。此外，維生素D3可調(diào)控先天免疫和獲得性免疫，其免疫調(diào)節(jié)作用對(duì)于機(jī)體抗病能力極為重要[2]。對(duì)于魚(yú)類(lèi)來(lái)說(shuō)，維生素D3的生理功能體現(xiàn)為促進(jìn)魚(yú)體生長(zhǎng)，增強(qiáng)免疫力[3]。如Sivagurunathan等[4]發(fā)現(xiàn)，維生素D3可顯著增加金頭鯛(Sparus aurata)全魚(yú)鈣磷比例，而維生素D3缺乏則會(huì)導(dǎo)致其骨骼發(fā)育異常，礦化程度降低。近年來(lái)有學(xué)者研究了維生素D3對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)控作用，確定了水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)維生素D3的最佳需求量，因此，有必要對(duì)近期維生素D3的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，總結(jié)維生素D3對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物機(jī)體代謝的調(diào)控作用和機(jī)制，以期增進(jìn)我們對(duì)維生素D3營(yíng)養(yǎng)生理功能的理解。

1 水產(chǎn)動(dòng)物機(jī)體維生素D3來(lái)源、需求量及影響因素

1.1 維生素D3來(lái)源

維生素D是一種機(jī)體必需的脂溶性營(yíng)養(yǎng)素，為固醇類(lèi)衍生物，包含維生素D2-D7共7個(gè)成員，其中最重要且在動(dòng)物體內(nèi)廣泛存在的為維生素D3[5]。在動(dòng)物機(jī)體內(nèi)，維生素D3需要轉(zhuǎn)化為有激素活性的1α,25-二羥基維生素D3(1α,25(OH)2-VD3，1,25D3)繼而執(zhí)行調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝的功能[6]。一些陸生動(dòng)物表皮內(nèi)存在7-脫氫膽固醇(7-DHC)，可以在太陽(yáng)光的照射下產(chǎn)生維生素D3并在肝臟和腎臟中進(jìn)一步代謝為1,25D3[7]。除此之外，陸生脊椎動(dòng)物可以通過(guò)食物獲取維生素D3，食物中獲取的維生素D3或25-羥基維生素D3(25OH-VD3，25D3)經(jīng)過(guò)肝臟和腎臟的代謝產(chǎn)生1,25D3[8]

相對(duì)于陸生動(dòng)物，水產(chǎn)動(dòng)物受到陽(yáng)光照射量和自身限制的影響而幾乎不能合成維生素D3。Garefino等[9]的研究表明，海水綠蠵龜(Chelonia mydas)暴露于太陽(yáng)光照后血漿中維生素D3的含量升高，表明綠蠵龜可通過(guò)紫外線的照射產(chǎn)生維生素D3。然而，越來(lái)越多的研究認(rèn)為，魚(yú)類(lèi)因不能接收到充分的太陽(yáng)輻射而幾乎不能自身合成維生素D3。Sunitarao等[10]使用和太陽(yáng)光紫外線等效的300 nm紫外光照射莫桑比克羅非魚(yú)(Oreochromis mossambicus)，發(fā)現(xiàn)魚(yú)體內(nèi)的7-DHC含量有所降低，同時(shí)維生素D3的含量顯著上升，不過(guò)15 h照射的轉(zhuǎn)換效率僅為0.13%，表明魚(yú)類(lèi)雖然可以像陸生脊椎動(dòng)物一樣通過(guò)光化作用合成維生素D3,但卻不是自然條件下體內(nèi)積累維生素D3的主要方式。Sugisaki等[11]的研究表明金魚(yú)體內(nèi)7-DHC不能合成1,25D3。然而魚(yú)類(lèi)肝臟和肌肉等組織中儲(chǔ)存著大量的維生素D3[12]。對(duì)于甲殼類(lèi)和貝類(lèi)，由于是底棲類(lèi)動(dòng)物且具有外殼，通常認(rèn)為其難以合成維生素D3。因此，水產(chǎn)動(dòng)物需通過(guò)食物獲取維生素D3。人工養(yǎng)殖條件下，飼料中維生素D3是水產(chǎn)動(dòng)物機(jī)體所需維生素D3的主要來(lái)源。

1.2 維生素D3的需求量

缺乏維生素D3對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物產(chǎn)生不利影響，包括生長(zhǎng)性能下降等[13]，飼料中適宜的維生素D3可促進(jìn)水產(chǎn)動(dòng)物的生長(zhǎng)。Lock等[12]總結(jié)了2010年以前部分養(yǎng)殖魚(yú)類(lèi)對(duì)維生素D3的需求量，為了避免重復(fù)，本文僅系統(tǒng)概括最近12年內(nèi)(2011—2022年)有關(guān)貝類(lèi)、蝦蟹類(lèi)以及魚(yú)類(lèi)共23種水產(chǎn)動(dòng)物(包含10種淡水魚(yú)類(lèi)、8種海水魚(yú)類(lèi)、1種棘皮類(lèi)、2種甲殼類(lèi)、2種軟體動(dòng)物)對(duì)維生素D3的最佳需求量 (表1)。

1.3 維生素D3需求的影響因素

飼料脂質(zhì)含量對(duì)于鱸魚(yú)的研究發(fā)現(xiàn)，使用魚(yú)粉作為蛋白源的飼料來(lái)飼養(yǎng)大口黑鱸，其達(dá)到最大增重率所需維生素D3的含量[40]較使用酪蛋白作為蛋白源的飼料來(lái)飼喂歐洲鱸達(dá)到最大增重率所需維生素D3的含量高[24]。由于維生素D3在腸道中以類(lèi)脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的方式被吸收[41]，因此，過(guò)多的脂質(zhì)可能通過(guò)與維生素D3形成競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，從而降低維生素D3的吸收，飼料中維生素D3的添加量需要相應(yīng)地增加，才能滿(mǎn)足最佳維生素D3攝取。

水產(chǎn)動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育階段不同生長(zhǎng)階段的水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)維生素D3的需求不同。Liu等[36-37]研究表明，達(dá)到最大生長(zhǎng)時(shí)幼蟹對(duì)維生素D3需求量較稚蟹要高，而達(dá)到最大蛻殼頻率時(shí)幼蟹的需求量則約為稚蟹的2倍，由此可見(jiàn)，蟹類(lèi)生長(zhǎng)發(fā)育的早期對(duì)維生素D3需求量要高于發(fā)育后期，在魚(yú)類(lèi)中也得出了類(lèi)似的結(jié)論[28-29]。水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng)初期，代謝較強(qiáng)，對(duì)維生素D3的需求量也相對(duì)較高。

水產(chǎn)動(dòng)物生存環(huán)境對(duì)比淡水和海水水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)維生素D3的需求量，發(fā)現(xiàn)海水動(dòng)物需求量通常更低。原因之一可能是海水中鈣等微量礦物元素比淡水豐富，從而使海水動(dòng)物對(duì)維生素D3介導(dǎo)的鈣磷平衡調(diào)節(jié)的依賴(lài)性比淡水動(dòng)物低，因而海水動(dòng)物對(duì)維生素D3的需求量相對(duì)淡水動(dòng)物較低[34]，另一方面，淺海養(yǎng)殖的動(dòng)物相比淡水動(dòng)物能更多的暴露于太陽(yáng)光輻射，可以合成一部分機(jī)體所需維生素D3。

評(píng)價(jià)指標(biāo)通常情況下，增重率(WG)是評(píng)價(jià)維生素D3需求量的常見(jiàn)指標(biāo)。除此之外，不同的檢測(cè)指標(biāo)下水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)維生素D3的需求量會(huì)不同。如Liu等[36-37]以蛻殼頻率、增重率和特定生長(zhǎng)率來(lái)評(píng)價(jià)中華絨螯蟹對(duì)維生素D3的需求量，發(fā)現(xiàn)飼料中維生素D3添加水平要達(dá)到10000 IU/kg，中華絨螯蟹才能達(dá)到最大的蛻殼頻率，而添加水平為5685.43和6496 IU/kg，增重率和特定生長(zhǎng)率分別達(dá)到最大水平。日本花鱸達(dá)到最大WG所需飼料維生素D3含量為431 IU/kg，而肝臟達(dá)到最大維生素D3積累所需水平則為2444.4 IU/kg[25]。

評(píng)價(jià)需要量所用的數(shù)學(xué)模型部分研究以獲得最大增重組對(duì)應(yīng)的維生素D3含量為需求量，也有研究則會(huì)在獲得相關(guān)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用數(shù)學(xué)模型回歸擬合分析得出維生素D3需求量。常用數(shù)學(xué)模型有折線回歸模型和二階回歸模型。而不同擬合模型也會(huì)影響評(píng)價(jià)維生素D3的需求量，如Shao等[26]發(fā)現(xiàn)，二階回歸模型下所得的大菱鲆對(duì)維生素D3的最佳需求量是折線回歸模型下的兩倍多。

水中浮游動(dòng)植物豐富度自然狀態(tài)下，浮游動(dòng)植物可以通過(guò)光化學(xué)反應(yīng)合成維生素D3，水產(chǎn)動(dòng)物通過(guò)浮游生物食物鏈獲取并積累維生素D3[42-43]，因此，人工養(yǎng)殖條件下水質(zhì)中浮游動(dòng)植物的豐富度可對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)維生素D3的需求量有影響，水質(zhì)中浮游動(dòng)植物含量越高，水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)飼料維生素D3的需求量越低。

其他影響因素關(guān)于影響?hù)~(yú)類(lèi)腸道對(duì)維生素D3吸收的因素研究較少，部分在動(dòng)物模型或模式細(xì)胞上獲得的研究結(jié)果可供一定程度的參考。如長(zhǎng)鏈脂肪酸可抑制腸道細(xì)胞對(duì)維生素D3的吸收能力，使用混合脂肪酸則可以緩解這種抑制作用[44]。飼料中添加高比值的(單不飽和脂肪酸與多不飽和脂肪酸含量比)脂肪酸可增加血漿中維生素D3含量[45]。由于維生素D屬于甾醇類(lèi)化合物，因此食物中的β-谷甾醇、植物固醇等來(lái)自植物的甾醇類(lèi)化合物可和維生素D3的吸收形成競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，降低腸道維生素D3的吸收[46]。

2 水產(chǎn)動(dòng)物維生素D3吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝機(jī)制

研究表明，魚(yú)類(lèi)在其生命周期中一直在積累維生素D3，且積累量隨著飼料維生素D3含量增加而增加[12,29,31]，在肝臟、脂肪和肌肉會(huì)積累大量的維生素D3[12]。水產(chǎn)動(dòng)物維生素D3通過(guò)消化腸道吸收，經(jīng)過(guò)血液循環(huán)運(yùn)輸?shù)礁闻K，再經(jīng)過(guò)肝臟代謝產(chǎn)生具有激素活性的1,25D3。

2.1 維生素D3的吸收

水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物主要從飼料中獲取維生素D3，腸道是吸收的主要器官。腸道維生素D3吸收機(jī)制和脂類(lèi)類(lèi)似[44]，因?yàn)槟c道中維生素D3在吸收前和磷脂、膽固醇和甘油酯等形成膠團(tuán)，維生素D3在膠團(tuán)中占比越多，則吸收越多，膠團(tuán)化的維生素D3以類(lèi)膽固醇的形式參與轉(zhuǎn)運(yùn)[41]。脂蛋白是盲鰻(Myxini)、灰斑竹鯊(Chiloscyllium griseum)和藍(lán)子魚(yú)(Siganus)等海水魚(yú)類(lèi)25D3跨膜運(yùn)輸?shù)闹饕獧C(jī)制[47]。水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物腸道維生素D3的吸收機(jī)制尚處于推測(cè)狀態(tài)，有關(guān)哺乳動(dòng)物腸道維生素D3的吸收機(jī)制未完全闡明。如Reboul等[48]研究表明，抑制腸道細(xì)胞系Caco-2中SR-BI和NPC1L1后，維生素D3的吸收顯著降低，腎臟細(xì)胞系HEK過(guò)表達(dá)SR-BI、NPC1L1和CD36則會(huì)顯著增加維生素D3的吸收，在小鼠(Mus musculus)腸道中過(guò)表達(dá)SR-BI也會(huì)顯著增加維生素D3的吸收，表明膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)載體SR-BI、CD36和NPC1L1參與腸道維生素D3的吸收。此外，維生素D3還可通過(guò)被動(dòng)擴(kuò)散的方式參與轉(zhuǎn)運(yùn)，但不是主要方式[48]。在腎小管維生素D3穩(wěn)態(tài)調(diào)控上，存在megalin和cubilin受體蛋白介導(dǎo)的維生素D3-DBP復(fù)合體胞吞吸收方式[49-50]。腸道也是魚(yú)類(lèi)和蝦蟹類(lèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收的主要部位，因此，水產(chǎn)動(dòng)物尤其是魚(yú)類(lèi)或許也通過(guò)上述方式吸收維生素D3，但仍需要進(jìn)一步研究以探討水產(chǎn)動(dòng)物腸內(nèi)詳細(xì)吸收機(jī)制。

2.2 維生素D3的轉(zhuǎn)運(yùn)

各種形式維生素D3在血液中與維生素D3結(jié)合蛋白(vitamin D binding protein, DBP)結(jié)合進(jìn)行運(yùn)輸，經(jīng)血液循環(huán)到達(dá)肝臟、腎臟或其他器官進(jìn)行代謝或發(fā)揮調(diào)控作用[51]。在魚(yú)類(lèi)中，目前已確定了斑馬魚(yú)(Danio rerio)的DBP，該蛋白在不同動(dòng)物類(lèi)群之間相對(duì)保守[52]。吸收的維生素D3和其代謝物通過(guò)結(jié)合到DBP后在血液中轉(zhuǎn)運(yùn)[53]，DBP和其他白蛋白一起結(jié)合了血液循環(huán)中99%的維生素D3[53]。目前尚未有蝦蟹類(lèi)或軟體類(lèi)DBP的研究報(bào)道。

2.3 1,25D3在水產(chǎn)機(jī)體內(nèi)合成和代謝機(jī)制

食物中攝入的維生素D3必須經(jīng)過(guò)兩步氧化步驟轉(zhuǎn)化為有活性的1,25D3才能作為激素參與到細(xì)胞生命過(guò)程。對(duì)于哺乳動(dòng)物而言，維生素D3的兩步氧化過(guò)程分別發(fā)生在肝臟和腎臟中。魚(yú)類(lèi)則不同，Takeuchi等[54]的研究表明，草魚(yú)和牙鲆(Paralichthys olivaceus)的肝臟中存在1,25D3合成第二步所需的酶即CYP27B1，且活性比腎臟中的強(qiáng)，25D3在肝臟中生成后會(huì)繼續(xù)在肝臟中立即合成1,25D3，表明魚(yú)類(lèi)肝臟可以替代腎臟完成活性維生素D3合成的第二步。Bevelander等[55]克隆出金頭鯛cyp27a1基因，與哺乳動(dòng)物不同的是該基因在金頭鯛肝臟中的表達(dá)量非常低。Peng等[56]發(fā)現(xiàn)，敲除斑馬魚(yú)的cyp2r1基因后顯著降低了體內(nèi)25D3的合成量，第二步cyp27b1和cyp24a1等維生素D3代謝相關(guān)基因已經(jīng)得到確認(rèn)。此外，斑紋隱小鳉(Kryptolebias marmoratus)和斑點(diǎn)叉尾鮰(Ictalurus punctatus)體內(nèi)和人類(lèi)(Homo sapiens)的直系同源基因cyp2r1已得到確定[57-58]。圖1指出了魚(yú)體內(nèi)維生素D3的代謝過(guò)程。

圖1 維生素D3在水產(chǎn)動(dòng)物體內(nèi)的代謝過(guò)程Fig. 1 Vitamin D3 metabolism process in aquatic animals

代謝產(chǎn)生的1,25D3進(jìn)入血液循環(huán)到達(dá)其他細(xì)胞，作為細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)細(xì)胞活動(dòng)，也可作用到肝細(xì)胞本身從而調(diào)節(jié)肝細(xì)胞代謝。1,25D3調(diào)節(jié)細(xì)胞活動(dòng)有兩種機(jī)制，第一種是作為第一信使通過(guò)與維生素D3的膜受體(membrane vitamin D receptor,mVDR)結(jié)合誘導(dǎo)下游激酶級(jí)聯(lián)信號(hào)通路的產(chǎn)生而對(duì)外界信號(hào)產(chǎn)生快速響應(yīng)。另一種則是作為配體與細(xì)胞質(zhì)中維生素D3的核受體(nuclear VDR,nVDR)結(jié)合后移位至細(xì)胞核并與核RXR(retinoid X receptor)形成轉(zhuǎn)錄因子復(fù)合物，該轉(zhuǎn)錄因子復(fù)合物可識(shí)別并結(jié)合目標(biāo)基因啟動(dòng)子序列上的維生素D3響應(yīng)元件(VDRE)，從而調(diào)控目標(biāo)基因的表達(dá)[59]。

維生素D3膜受體有兩種類(lèi)型，第一種是新型維生素D3膜受體 (membrane associated, rapid response steroid-binding, 1,25D3-MARRS)，維生素D3結(jié)合到MARRS后可誘導(dǎo)下游產(chǎn)生激酶信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，維生素D3與另一種膜受體結(jié)合則會(huì)伴隨細(xì)胞膜穴樣內(nèi)陷的產(chǎn)生，從而產(chǎn)生下游的非基因組信號(hào)通路[60-61]。Larsson等[62]報(bào)道大西洋鱈(Gadus morhua)和鯉的腸上皮細(xì)胞基底側(cè)膜可能具有24,25D3的受體，此受體可在數(shù)秒內(nèi)導(dǎo)致腸細(xì)胞內(nèi)Ca2+的釋放，表明該受體介導(dǎo)了由24,25D3誘導(dǎo)產(chǎn)生的快速非基因組途徑響應(yīng)。Larsson等[63]還發(fā)現(xiàn)虹鱒(Oncorhynchus mykiss)腸上皮細(xì)胞基地側(cè)膜具有1,25D3受體，并可響應(yīng)1,25D3而增加細(xì)胞內(nèi)Ca2+含量。Nemere等[64]發(fā)現(xiàn)，鯉腸上皮細(xì)胞基底側(cè)膜上也具有1,25D3受體，且該受體可響應(yīng)1,25D3而在5 min內(nèi)顯著增加腸上皮細(xì)胞中PKC (protein kinase C)的酶活性。目前尚未分離鑒定得到水產(chǎn)動(dòng)物1,25D3-MARRS和其他膜受體的基因序列，但可推測(cè)1,25D3是魚(yú)類(lèi)機(jī)體代謝和生長(zhǎng)的重要信號(hào)分子。

另一種維生素D3受體為核維生素D3受體[58]。眾多研究報(bào)道了水產(chǎn)動(dòng)物體內(nèi)nVDR的基因全序列以及對(duì)維生素D3的表達(dá)響應(yīng)。Suzuki等[65]首次克隆出牙鲆體內(nèi)vdrα和vdrβ兩種亞型，二者在氨基酸序列上具有86%的同源性，其中vdrα同人、小鼠和大鼠(Rattus norvegicus)的vdr具有70%以上的同源性。Maglich等[66]報(bào)道紅鰭東方鲀(Takifugu rubripes)體內(nèi)亦有vdrα和vdrβ兩種亞型，其中vdrα在各組織中廣泛表達(dá)而vdrβ僅在腸道中表達(dá)。Whitfield等[67]克隆出七鰓鰻(Petromyzontidae)vdr基因，該vdr基因在COS-7細(xì)胞中表達(dá)后對(duì)1,25D3具有很大的結(jié)合活性，且結(jié)合后能反式激活包含有大鼠和人類(lèi)vdre序列的報(bào)告基因，此研究首次報(bào)道魚(yú)類(lèi)VDR能調(diào)控哺乳動(dòng)物基因表達(dá)，說(shuō)明VDR在脊椎動(dòng)物中的作用具有保守性。Sugiura等[68]報(bào)道虹鱒腸道和腎臟vdr基因的表達(dá)受到低磷飼料的調(diào)節(jié)，與維生素D3協(xié)同調(diào)節(jié)機(jī)體磷穩(wěn)態(tài)平衡。Lock等[69]報(bào)道三文魚(yú)體內(nèi)具有全長(zhǎng)以及兩個(gè)亞型變體的vdr表達(dá)。Howarth等[70]克隆出青鳉(Oryzias latipes)體內(nèi)vdr的兩種旁系同源物vdrα和vdrβ，其中VDRβ與1,25D3的結(jié)合活性高于VDRα，為人類(lèi)體內(nèi)VDR的等效直系同系物。Craig等[71]報(bào)道斑馬魚(yú)肝臟和腸等器官中都有VDR蛋白表達(dá)，其中1,25D3可誘導(dǎo)腸道VDR蛋白表達(dá)。劉群等[72]從虹鱒腎臟中克隆出了vdrα的全長(zhǎng)cDNA序列。Kollitz等[73]研究表明鰩(Rajiformes)和多鰭魚(yú)的VDR具有1,25D3結(jié)合活性，并能和人類(lèi)的RXR形成反式激活復(fù)合體激活報(bào)告基因的表達(dá)。Cheng等[22]報(bào)道了黃顙魚(yú)體內(nèi)vdr基因表達(dá)量會(huì)隨飼料維生素D3含量增加而先增加后降低。Liu等[37]報(bào)道了中華絨螯蟹肝胰腺中vdr基因的表達(dá)量隨著飼料維生素D3的添加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。Huang等[74]克隆出皺紋盤(pán)鮑體內(nèi)vdr基因序列，且vdr在肝胰腺和外套膜中的表達(dá)量顯著高于其他組織，vdr基因干擾實(shí)驗(yàn)表明，維生素D3可通過(guò)VDR抑制細(xì)胞凋亡和誘導(dǎo)細(xì)胞自噬。Goks?yr等[75]報(bào)道大西洋鱈體內(nèi)也具有vdrα和vdrβ兩種亞型。上述這些研究均表明水產(chǎn)動(dòng)物內(nèi)廣泛存在vdr基因的表達(dá)，其中魚(yú)類(lèi)通常具有vdrα和vdrβ兩個(gè)亞型，這些nvdr基因可響應(yīng)維生素D3而調(diào)節(jié)機(jī)體生命活動(dòng)，為VDR調(diào)節(jié)水產(chǎn)動(dòng)物機(jī)體代謝研究奠定了基礎(chǔ)。圖2總結(jié)了水產(chǎn)動(dòng)物機(jī)體內(nèi)維生素D3發(fā)揮作用的機(jī)制。上述眾多研究已經(jīng)證實(shí)水產(chǎn)動(dòng)物體內(nèi)vdr基因響應(yīng)維生素D3的表達(dá)，為后續(xù)研究奠定基礎(chǔ)。維生素D3轉(zhuǎn)化成1,25D3，通過(guò)VDR調(diào)控水產(chǎn)動(dòng)物體內(nèi)糖脂代謝，因而對(duì)機(jī)體生長(zhǎng)代謝具有重要作用。

圖2 1,25D3作為第一信使和VDR配體調(diào)控魚(yú)類(lèi)生命活動(dòng)的機(jī)制Fig. 2 Mechanisms of calcitriol as the first messenger cooperating with VDR ligand to regulate life activity

3 維生素D3調(diào)控水產(chǎn)動(dòng)物體內(nèi)糖和脂類(lèi)代謝

以往有關(guān)維生素D3的研究主要集中在對(duì)機(jī)體鈣磷平衡和骨骼代謝以及機(jī)體免疫的影響[25,76]。然而最近有關(guān)維生素D3調(diào)控機(jī)體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝也引起重視。從營(yíng)養(yǎng)學(xué)的角度，糖類(lèi)的分解代謝可為細(xì)胞活動(dòng)提供能量，而脂類(lèi)是機(jī)體內(nèi)的儲(chǔ)能物質(zhì)，因此很有必要弄清楚維生素D3和糖、脂代謝的關(guān)系。

3.1 維生素D3調(diào)控糖類(lèi)代謝及機(jī)制

糖類(lèi)是三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之一，負(fù)責(zé)代謝產(chǎn)生機(jī)體生命活動(dòng)所需的能量或以糖原的形式儲(chǔ)存能量。Miao等[14]研究表明，團(tuán)頭魴血清中胰島素含量隨著飼料中維生素D3添加水平增加而先上升后下降，添加量達(dá)到2000 IU/kg達(dá)到最高，血清葡萄糖呈現(xiàn)先降低后上升的現(xiàn)象，表明添加適量維生素D3可通過(guò)升高胰島素含量而增強(qiáng)團(tuán)頭魴機(jī)體葡萄糖分解代謝過(guò)程。Li等[38]研究表明，飼料中添加1000 IU/kg維生素D3可顯著緩解由高糖飼料導(dǎo)致的皺紋盤(pán)鮑血清葡萄糖含量的上升，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，維生素D3可增強(qiáng)肝胰腺中己糖激酶(HK)基因表達(dá)量和酶活性，提高肝胰腺胰島素受體基因ir和葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)載體基因glut1的表達(dá)量，提高肌肉中ir表達(dá)量和糖原磷酸化酶PYG及糖原合成酶GS的活性，表明維生素D3可通過(guò)增強(qiáng)葡萄糖分解以及糖原合成來(lái)降低血漿葡萄糖含量。

目前尚未有以水產(chǎn)動(dòng)物為研究對(duì)象探究維生素D3對(duì)糖類(lèi)代謝影響的報(bào)道。在小鼠實(shí)驗(yàn)中，Mutt等[77]發(fā)現(xiàn)，飼料維生素D3缺乏會(huì)誘導(dǎo)胰島素抵抗，導(dǎo)致血漿葡萄糖含量升高，補(bǔ)充維生素D3則可通過(guò)激活PI3K-Akt-FOXO1途徑顯著抑制糖異生，并同時(shí)增加肝糖原含量從而防止胰島素抵抗。

3.2 維生素D3調(diào)控脂代謝及機(jī)制

脂類(lèi)是機(jī)體內(nèi)三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之一, 同時(shí)也是機(jī)體內(nèi)最重要的儲(chǔ)能物質(zhì)。國(guó)內(nèi)外研究均表明維生素D3可以調(diào)節(jié)水產(chǎn)動(dòng)物體內(nèi)的脂質(zhì)代謝過(guò)程。Miao等[14]的研究發(fā)現(xiàn)，隨著飼料維生素D3添加水平提升，團(tuán)頭魴血清TG整體呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)，添加水平為1000 IU/kg時(shí)達(dá)到最低，8000 IU/kg時(shí)達(dá)到最高，說(shuō)明飼料適量維生素D3添加具有降低機(jī)體脂質(zhì)沉積的作用，但是添加過(guò)多則適得其反。對(duì)于吉富羅非魚(yú), 喻麗娟等[18]發(fā)現(xiàn)，隨著飼料維生素D3的添加, 全魚(yú)和肝臟中脂質(zhì)含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì), 當(dāng)添加量超過(guò)200 IU/kg后可顯著降低脂質(zhì)沉積。對(duì)于點(diǎn)帶石斑魚(yú)(Epinephelus coioides), He等[28]研究發(fā)現(xiàn)，隨著飼料中維生素D3的添加, 肝臟中脂質(zhì)含量顯著下降,當(dāng)維生素D3添加達(dá)到4000 IU/kg時(shí)具有最佳的降脂效果，表明飼料維生素D3的添加使得肝臟激素敏感性脂肪酶HSL、脂肪酶HL和脂蛋白脂肪酶LPL的活性呈現(xiàn)顯著上升后又顯著下降的趨勢(shì)，hl基因表達(dá)量呈現(xiàn)同樣的趨勢(shì)，表明一定劑量的維生素D3添加可通過(guò)增加脂肪酶的活性降低脂質(zhì)沉積，而過(guò)多的維生素D3則正好相反。Lin等[29]的研究同樣發(fā)現(xiàn)點(diǎn)帶石斑魚(yú)血清中TG含量隨飼料維生素D3水平的增加呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，高密度脂蛋白膽固醇HDL-C呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，添加量達(dá)1000 IU/kg含量最大，表明維生素D3的添加顯著降低肝臟脂肪酸合成酶FAS活性和基因表達(dá)量，肝脂肪酶HL活性和基因的表達(dá)量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，與He等[28]的研究結(jié)論相同。綜上所術(shù)，維生素D3可降低魚(yú)體脂質(zhì)沉積，但是維生素D3在海水魚(yú)類(lèi)和淡水魚(yú)類(lèi)調(diào)控脂質(zhì)代謝具有一定差異。在蝦蟹類(lèi)，Dai等[35]研究發(fā)現(xiàn)，以19 200 IU/kg為界限，凡納濱對(duì)蝦肝胰腺內(nèi)脂肪生成相關(guān)基因srebp、acc1和fas的表達(dá)量隨維生素D3添加水平呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，而脂質(zhì)分解相關(guān)基因cpt1、aco、fabp和fatp的表達(dá)量隨維生素D3添加水平呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，表明維生素D3在一定范圍內(nèi)通過(guò)增加肝胰腺脂肪含量，從而具有促生長(zhǎng)效應(yīng)，同時(shí)維生素D3可降低肝臟脂質(zhì)沉積。對(duì)于貝類(lèi)，Yang等[78]的研究顯示，維生素D3的添加水平為10 000 IU/kg時(shí)，馬氏珠母貝(Pinctada fucata martensii)肝胰腺內(nèi)鞘脂的代謝與添加水平為1000 IU/kg時(shí)有顯著差異。

目前有關(guān)維生素D3調(diào)控水產(chǎn)動(dòng)物脂類(lèi)代謝的機(jī)制研究較少。斑馬魚(yú)是一種模式水產(chǎn)動(dòng)物，常被用于研究脂質(zhì)代謝的分子機(jī)制。如Peng等[56]發(fā)現(xiàn)，將斑馬魚(yú)體內(nèi)25D3合成基因cyp2r1敲除后，內(nèi)臟脂肪組織脂肪細(xì)胞增多，脂肪蓄積，體外實(shí)驗(yàn)表明，配體1,25D3的缺乏導(dǎo)致斑馬魚(yú)VDR無(wú)法結(jié)合pgc1α的啟動(dòng)子區(qū)域而降低了其基因和蛋白表達(dá)水平，使得下游線粒體生物生成相關(guān)通路NRF-1和ERRα通路受到抑制，脂肪合成和攝取相關(guān)PPARγ通路得到促進(jìn)，補(bǔ)充25D3后相應(yīng)通路又得到緩解，表明正常情況下，1,25D3可通過(guò)線粒體途徑促進(jìn)脂肪組織脂質(zhì)代謝，避免脂質(zhì)沉積。Dai等[79]的研究發(fā)現(xiàn)，維生素D3可顯著緩解由高脂飼料導(dǎo)致的凡納濱對(duì)蝦肝胰腺中肝臟脂質(zhì)合成基因通路相關(guān)基因srebp、acc1和fas的表達(dá)量增加，以及脂質(zhì)分解相關(guān)通路基因cpt1、fabp和fatp的表達(dá)量降低，進(jìn)而緩解高脂飼料導(dǎo)致的肝胰腺脂質(zhì)沉積，表明維生素D3可促進(jìn)凡納濱對(duì)蝦肝胰腺中經(jīng)典自噬通路AMPKKα-PINK1-Parkin的激活而誘導(dǎo)線粒體自噬，以降低肝胰腺脂質(zhì)沉積。

綜上，維生素D3可通過(guò)誘導(dǎo)相關(guān)酶活性的變化而調(diào)控脂質(zhì)代謝，其中維生素D3可通過(guò)誘導(dǎo)自噬而減弱糖或脂代謝對(duì)細(xì)胞的不利影響。

4 總結(jié)與展望

當(dāng)前有關(guān)水產(chǎn)動(dòng)物維生素D3營(yíng)養(yǎng)生理的研究主要集中在對(duì)它的需要量的探討，而有關(guān)水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)飼料維生素D3的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝的研究極其缺乏。同時(shí)，有關(guān)維生素D3對(duì)糖、脂代謝的影響研究還非常零碎，不系統(tǒng)。今后需加強(qiáng)有關(guān)水產(chǎn)動(dòng)物維生素D3的代謝、調(diào)控機(jī)制，以及維生素D3調(diào)控糖、脂代謝機(jī)理的研究，為水產(chǎn)飼料業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展提供更多參考。

（作者聲明本文無(wú)實(shí)際或潛在的利益沖突）