高不飽和脂肪酸與淡水類

高不飽和脂肪酸與淡水類

高飽和脂肪酸（h）是指含有20碳原子20和3個鍵的多飽和脂肪酸（uf）。其雙鏈基本上是正結(jié)構(gòu)，由含有單獨(dú)亞甲基（ch2）的單一亞甲基組成，形成“中斷亞甲基-順烯”結(jié)構(gòu)。HUFAs主要包括C20∶5n-3(eicosapentaenoicacid,EPA),C22∶6n-3(docosahexaenoicacid,DHA)和C20∶4n-6(arachidonicacid,ARA),其結(jié)構(gòu)式中第一個數(shù)字代表脂肪酸的碳原子數(shù)目,第二個數(shù)字表示雙鍵的數(shù)目,第三個數(shù)字是從甲基端開始第一個雙鍵出現(xiàn)時碳原子的數(shù)目。一般來說,HUFAs在甘油三酯或甘油磷脂中優(yōu)先存在于甘油主干的sn-2位置。一般認(rèn)為,海水魚類缺乏自身合成HUFAs的能力,因此HUFAs是海水魚類的必需脂肪酸(essentialfattyacid,EFA),淡水魚類則具備這種合成能力,所以無需在其飼料中添加HUFAs。但也有研究者注意到,通過飼料途徑外源性供應(yīng)HUFAs能夠?qū)Φ~類的生長、脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)平衡、健康免疫、繁殖性能等方面產(chǎn)生積極的作用,且在給淡水魚類飼喂魚油的情況下,魚體能夠優(yōu)先沉積HUFAs,表明淡水魚類具有選擇富含HUFAs油脂源的偏好。這一特點(diǎn)也有利于人類從淡水魚類產(chǎn)品中獲取有益于人體健康的n-3HUFAs。因此,在當(dāng)前魚粉和魚油資源短缺,飼料中大量使用HUFAs含量較少的植物性蛋白源和油脂源的背景下,HUFAs的作用應(yīng)受到關(guān)注。本文綜述了HUFAs在魚體內(nèi)的合成代謝和作用機(jī)制,以及其在淡水魚類中發(fā)揮作用的研究進(jìn)展及展望,以期為HUFAs在淡水魚類中的研究和應(yīng)用提供參考資料和新的思路。1金魚中的4-去飽和酶魚類可利用自身的脂肪酸合成酶(fattyacidsynthase,FAS)將乙酰輔酶A(coenzymeA,CoA)合成為飽和脂肪酸(saturatedfattyacid,SFA),主要包括C16∶0和C18∶0,在Δ9去飽和酶的作用下,這些SFAs能夠進(jìn)一步去飽和成為單不飽和脂肪酸(monounsaturatedfattyacid,MUFA),比如C16∶0轉(zhuǎn)化為C16∶1n-7,C18∶0轉(zhuǎn)化為C18∶1n-9(圖1)。由于自身缺乏Δ12和Δ15去飽和酶,魚類無法將C18∶1n-9轉(zhuǎn)化為C18∶2n-6(linoleicacid,LA)和C18∶3n-3(α-linolenicacid,LNA),因此,LA和LNA被認(rèn)為是魚類的EFA,只能通過飼料途徑獲得。魚類(主要是淡水魚類)能夠?qū)18PUFAs轉(zhuǎn)化為HUFAs,這一過程需要一系列的去飽和酶和延長酶的作用。簡要來說,在微粒體中,Δ6去飽和酶將LA和LNA的羧基端第6個和第7個碳原子間的單鍵去飽和為雙鍵,分別形成C18∶3n-6和C18∶4n-3,隨后在延長酶的作用下在脂肪酸羧基端增加兩個碳原子的長度,形成C20∶3n-6和C20∶4n-3,進(jìn)而通過Δ5去飽和酶在羧基端第5和第6個碳間再次去飽和為ARA和EPA,ARA和EPA通過延長酶的作用生成C22∶4n-6和C22∶5n-3,此后,這兩種脂肪酸的碳鏈會再次延長為C24∶4n-6和C24∶5n-3,之后再在此基礎(chǔ)上進(jìn)行Δ6的去飽和,形成C24∶5n-6和C24∶6n-3,在過氧化物酶體中,去除羧基端兩個碳形成C22∶5n-6和DHA,但是Li等發(fā)現(xiàn)籃子魚(Siganuscanaliculatus)體內(nèi)存在Δ4去飽和酶,可將C22∶4n-6和C22∶5n-3直接轉(zhuǎn)化為C22∶5n-6和DHA,從而簡化這一途徑(圖1)。在這一系列反應(yīng)中,這些酶(尤其是去飽和酶)對n-3系列脂肪酸親和性要高于n-6系列的脂肪酸。此外,研究還確認(rèn),DHA是LNA主要的末端產(chǎn)物,而ARA是LA的主要末端產(chǎn)物。2hufs的功能2.1,3-二酰烯coa脂肪酸(包括HUFAs)的一個最重要的作用就是儲存以及通過β-氧化途徑以ATP的形式提供能量。脂肪酸的β-氧化是通過一個完整的酶促反應(yīng)過程在線粒體(和過氧化物酶體)發(fā)生和完成的。在不同酶的作用下,脂肪酸通過一系列的反應(yīng)剪切釋放出兩個碳原子單位,即乙酰CoA。簡要來說,激活的脂肪酸在肉堿?；D(zhuǎn)移酶的作用下以脂酰基肉堿酯的形式進(jìn)入到線粒體,隨后轉(zhuǎn)化回脂酰CoA,隨后經(jīng)歷一系列的脫氫、水合、再脫氫、硫解四個步驟產(chǎn)生乙酰CoA和NADH。乙酰CoA通過三羧酸循環(huán)產(chǎn)生NADH,NADH再經(jīng)過氧化磷酸化得到ATP。就HUFAs而言,在哺乳動物大鼠中發(fā)現(xiàn),EPA容易被線粒體β-氧化,并且能夠促進(jìn)線粒體的生成,但是DHA并非線粒體β-氧化很好的底物,其β-氧化分解需要過氧化物酶體的參與。推測這是因?yàn)镈HA的Δ4乙烯鍵的嵌入需要一個特殊的機(jī)制,即需要通過兩次延長后才能去飽和,該鍵的移除也是如此。這樣,DHA的最初2,3(α,β)位置的脫氫作用需要NADPH-依賴性的2,4-二酰烯CoA還原酶和一個3順式-2反式異構(gòu)酶,以促進(jìn)β位置碳的完全氧化。過氧化物酶體中的這些過程在魚類已有報道。此外,研究還表明,飼料中添加ARA飼喂大鼠,ARA可在體內(nèi)形成ARA池,并酯化到甘油三酯中,過量的ARA隨后通過β-氧化進(jìn)行降解,且這一過程主要發(fā)生在過氧化物酶體中,而在肝臟中,ARA的降解過程和EPA不同,具體機(jī)制有待進(jìn)一步研究。2.2壓肉劑HUFAs,特別是n-3HUFAs是細(xì)胞膜磷脂的主要組成部分,其主要位于甘油磷脂中甘油主干的sn-2的位置。在魚體的磷脂中,DHA的含量一般是EPA的兩倍。對于不同的磷脂類型,磷脂酰乙醇胺中DHA含量最高,磷脂酰絲氨酸也含有較高水平的DHA,DHA含量最低的是磷脂酰膽堿,而對于磷脂酰肌醇,則ARA含量最高,事實(shí)上,磷脂酰肌醇對于C20HUFAs親和力都很高,如高EPA的磷脂酰肌醇較為普遍,且其脂肪酸組成易受飼料EPA/ARA比例的影響,也有發(fā)現(xiàn)其可積累C20∶3n-6。含DHA的磷脂在魚類中樞系統(tǒng)和精液中含量較高,這是因?yàn)镈HA擁有最多的雙鍵,這種順勢的連續(xù)雙鍵造成一種特殊的緊密構(gòu)象,促進(jìn)形成類似六邊形的結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致膜蛋白質(zhì)構(gòu)象的變化,在視覺和中樞神經(jīng)過程中起到重要的作用,且有助于膜抵抗溫度和壓力的變化。另一方面,盡管在膜功能上作用重大,但由于其具有較多的不飽和鍵,HUFAs也容易受到自由基的攻擊,從而影響細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和流動性以及細(xì)胞和組織的生理狀態(tài)。當(dāng)然,魚體也具備相應(yīng)的防御機(jī)制以避免出現(xiàn)不良后果,魚體存在一些內(nèi)源酶,如超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD),過氧化氫酶(catalase,CAT)或者谷胱甘肽過氧化物酶(glutathionperoxidase,Gpx)等,用于保護(hù)細(xì)胞膜HUFAs不受氧化損害。SOD由一組金屬酶組成,能夠歧化O2-·為H2O2,H2O2則能夠被CAT或者Gpx清除。因此,維持HUFAs供應(yīng)與體內(nèi)抗氧化機(jī)制的平衡狀態(tài)非常重要。2.3類十二烷酸類藥物C20HUFAs,特別是ARA和EPA是一系列類二十烷酸的合成前體。在磷脂酶A2的作用下,這兩種脂肪酸從磷脂膜中釋放出來,經(jīng)兩種主要的酶:環(huán)氧合酶和脂氧合酶,分別生成環(huán)氧衍生物,包括前列腺素(PG)、環(huán)前列腺素(PGI)和凝血噁烷(TX),以及線性含氧衍生物,包括過氧羥基-和羥基-脂肪酸,白三烯(LT)和脂氧素(LX)。這些類二十烷酸在許多組織中應(yīng)對胞外各種刺激時產(chǎn)生,是一類細(xì)胞自分泌的類激素復(fù)合物,具有一個短的半衰期。類二十烷酸在很多生理過程中均有作用,這些生理過程包括凝血作用和心血管緊張、免疫和炎癥反應(yīng)、繁殖、腎臟和中樞功能等。如上所述,類二十烷酸的產(chǎn)生主要與應(yīng)激相關(guān),這是一種正常的生理過程,而過量的類二十烷酸則往往會導(dǎo)致病態(tài)的發(fā)生。哺乳動物上,ARA是類二十烷酸的主要前體,生產(chǎn)2-前列腺素和4-白三烯,EPA能夠與ARA競爭結(jié)合環(huán)氧合酶和脂氧合酶,產(chǎn)生3-前列腺素和5-白三烯。一般認(rèn)為,ARA所產(chǎn)生的類二十烷酸的活性要遠(yuǎn)高于EPA產(chǎn)生的類二十烷酸,但已有研究發(fā)現(xiàn),內(nèi)皮細(xì)胞中PG3和PG2表現(xiàn)出相似的活性。這些類二十烷酸還能夠影響一些細(xì)胞因子的釋放,例如在哺乳動物上,PGE2抑制腫瘤壞死因子α(TNFα)、白介素(IL)-1,IL-6,IL-2和干擾素(IFN)-γ等的產(chǎn)量,而LTB4增加這些因子的釋放。DHA對環(huán)氧合酶和脂氧合酶的親和力較差,但其衍生物具有抗炎和降脂的作用,如DHA的一個代謝產(chǎn)物10,17s-docosatriene是多核白細(xì)胞浸潤和促炎基因表達(dá)的強(qiáng)抑制劑,同時起到神經(jīng)保護(hù)作用。但有關(guān)魚類HUFAs的這些代謝物質(zhì)的研究不多。2.4脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)和吸收基因檢測HUFAs可通過直接或者間接的途徑影響某些重要基因的表達(dá),如通過影響轉(zhuǎn)錄因子的活性,對一系列基因進(jìn)行調(diào)控。其中一個重要的轉(zhuǎn)錄因子就是過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisomeproliferators-activatedreceptors,PPARs),哺乳動物包含三類PPARs亞型(PPARα,PPARβ和PPARγ),魚類中(比如烏頰魚和比目魚等)也有同樣的發(fā)現(xiàn)。PPARs對于n-3系列HUFAs親和性強(qiáng)于n-6系列HUFAs。PPARα主要分布在哺乳動物肝臟,魚類則主要分布在肝臟和心臟,它對于白三烯B4(LTB4)、8S-羥基二十碳四烯酸(8S-HETE)以及PUFA具有較高的親和性。PPARα能夠促進(jìn)脂肪酸分解基因如乙酰輔酶A氧化酶(acyl-CoAoxidase,ACO)、雙功能酶(bifunctionalenzyme)、硫解酶(thiolase)和長鏈脂肪酸?；鵆oA合成酶(long-chainfattyacidacylCoAsynthetase)的表達(dá),促進(jìn)脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)和吸收基因如脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(fattyacidtransportprotein,FATP)、脂肪酸轉(zhuǎn)位酶(fattyacidtranslocase,FAT/CD36)和肝臟胞漿途徑脂肪酸結(jié)合蛋白(livercytosolicfattyacid-bindingprotein,L-FABP)的表達(dá),還可促進(jìn)脂蛋白A-I和A-II基因的表達(dá),從而導(dǎo)致血漿高密度脂蛋白膽固醇(highdensitylipoproteincholesterol,HDL-c)的增加。PPARγ主要在魚體脂肪組織和腸道表達(dá),參與脂肪細(xì)胞的分化過程,15-脫氧Δ12.14PGJ2對PPARγ具有較高的親和性。PPARγ調(diào)控的基因包括脂肪細(xì)胞分化標(biāo)志基因,即aP2(一種脂肪酸結(jié)合蛋白)和磷酸烯醇丙酮酸羧激酶(phosphoenolpyruvatecarboxykinase,糖生成通路中的一種酶),以及脂蛋白酯酶(lipoproteinlipase,LPL),FATP和FAT/CD36等。過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔助活化因子α(PGC-α)是一類轉(zhuǎn)錄輔助活化因子,可輔助激活PPAR家族基因的表達(dá),并且能夠參與調(diào)控線粒體的生成。在小鼠及魚類上的研究均表明,n-3HUFAs能夠促進(jìn)PGC-1α基因的表達(dá)。固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白(sterolregulatoryelementbindingproteins,SREBPs)是一類核轉(zhuǎn)錄因子,能夠促進(jìn)膽固醇和脂肪酸合成基因的表達(dá),比如HMG-CoA合成酶、乙酰CoA羧化酶(acetyl-CoAcarboxylase,ACC)、FAS、硬脂酰CoA去飽和酶(stearyl-CoAdesaturase,SCD)等,小鼠上研究表明,HUFAs抑制脂肪生成是通過下調(diào)SREBP-1的表達(dá)實(shí)現(xiàn)的,并相應(yīng)地降低膽固醇生成和脂肪生成酶的mRNA表達(dá),目前關(guān)于魚類SREBPs的研究還很少,僅在草魚(Ctenopharyngodonidellus)上有克隆的報道。肝X受體(liverXreceptor,LXR)是核受體家族的配體激活的轉(zhuǎn)錄因子,通過與類視黃醇X受體(retinoidXreceptor,RXR)組成二聚體,結(jié)合在LXR響應(yīng)元件(liverXreceptorresponseelement,LXRE)基因上調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄。研究表明,PUFA下調(diào)SREBP-1c啟動子的活性是通過抑制LXR結(jié)合在LXRE上實(shí)現(xiàn)的。LXR在魚類上的作用及調(diào)控機(jī)制已經(jīng)有報道,表明HUFAs可調(diào)控LXR的表達(dá)。HUFAs,特別是n-3HUFAs的部分代謝作用是通過刺激AMP-激活蛋白激酶(AMPK)實(shí)現(xiàn)的,AMPK磷酸化ACC抑制其活性,導(dǎo)致丙二酰CoA含量的減少,進(jìn)而促進(jìn)肉堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶-1(carnitinepalmitoyltransferase-1,CPT-1)的表達(dá),強(qiáng)化脂肪酸β-氧化,抑制脂肪蓄積。同時AMPK也能夠通過激活核呼吸因子-1(nuclearrespiratoryfactor-1,NRF-1)和上游調(diào)控因子PGC-1α促進(jìn)線粒體生物合成。3發(fā)揮3種脂肪酸的作用“海水”型魚類缺乏或僅有少量的Δ6和Δ5去飽和酶或延長酶,因此不能夠或者僅能少量合成HUFAs(EPA,DHA和ARA),所以HUFAs被認(rèn)為是海水魚類的EFA,而大多數(shù)“淡水”型的魚類自身具備這一類酶,能夠以C18PUFA為底物合成HUFAs,所以C18PUFA被認(rèn)為是其EFA。飼料中EFA缺乏會引發(fā)病癥,甚至造成死亡,例如飼料中不添加脂肪會造成草魚的高死亡率,飼料中只添加月桂酸(C12∶0)以及只添加1%LNA則會造成草魚的脊柱彎曲高發(fā)率,而如果再添加LA則完全預(yù)防了這一癥狀。一般認(rèn)為淡水魚類的LNA和LA的添加量分別為飼料干重的1%左右,例如鯉(Cyprinuscarpio)的需求是LA1.0%、LNA0.5%~1.0%,草魚為LA1.0%、LNA0.5%,羅非魚(Oreochromisniloticus)為1.0%或0.5%LA,此外,還有一些冷水性或肉食性淡水魚類需要一定的HUFAs,例如虹鱒(Oncorhynchusmykiss)為0.7%~1.0%LNA和0.4%~0.5%n-3HUFAs,斑點(diǎn)叉尾(Ictaluruspunctatus)為1.0%~2.0%LNA和0.5%~0.75%n-3HUFAs。傳統(tǒng)意義上,某種脂肪酸在魚體內(nèi)不能合成,或合成較少,若不通過飼料中提供會導(dǎo)致嚴(yán)重的缺乏癥,甚至造成死亡,則該脂肪酸就被確定為“EFA”。而目前有觀點(diǎn)認(rèn)為,某些具有生物活性的脂肪酸對于促進(jìn)生長、改善生理狀況能夠產(chǎn)生積極作用,同樣必須添加。通過對野生型和養(yǎng)殖型的淡水魚類體脂肪酸組成進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)野生型的魚體肌肉的HUFAs(ARA,EPA和DHA)含量明顯高于養(yǎng)殖型的,尤其是DHA(表1)。鯉的研究表明,當(dāng)飼料中添加魚油,魚體極性磷脂優(yōu)先儲存n-3HUFAs,飼喂植物油飼料則不能提高鯉體內(nèi)的n-3HUFAs含量,飼喂魚油則更容易沉積,特別是在腹部肌肉組織中,而相比于亞麻油,基于魚油的育肥飼料更能促進(jìn)養(yǎng)殖鯉HUFAs含量的增加。這從某種角度上表明,淡水養(yǎng)殖魚類未獲得足量的HUFAs或HUFAs消耗得較多,因此,可能需要通過飼料途徑為其供應(yīng)適量的HUFAs。4hufs對淡水中養(yǎng)分影響的研究4.1nahs和n-3hif-sh-5,3.3研究表明,飼料中添加HUFAs(或魚油)能夠促進(jìn)淡水魚類的生長,但添加過多則會產(chǎn)生負(fù)面效果。研究認(rèn)為,淡水魚類的HUFAs需求水平因種類而異,草魚n-3HUFAs需求為0.52%,銀鯽(Carassiusauratusgibelio)n-3HUFAs需求水平為0.4%,斑點(diǎn)叉尾n-3HUFAs需求為0.5%~0.75%,虹鱒n-3HUFAs需求為0.4%~0.5%。另外,吉紅等用不同DHA/EPA比率(4.93,2.05,1.08,0.49,0.21)飼料對草魚進(jìn)行飼喂,發(fā)現(xiàn)0.21比率組草魚終末體質(zhì)量、相對生長率和特定生長率最高,暗示DHA和EPA的功能存在差異。n-6HUFAs,如ARA,在淡水魚類上的研究則很少受到關(guān)注,本研究室用含不同濃度ARA(0.03%,0.30%,0.60%)飼料飼喂草魚,發(fā)現(xiàn)各組間在生長上沒有差異,但是0.30%ARA組草魚飼料系數(shù)顯著降低,且蛋白質(zhì)效率顯著提高。同樣,草魚飼料中添加0.52%n-3HUFAs或者魚油也表現(xiàn)出節(jié)約蛋白質(zhì)的作用。本研究室在對草魚進(jìn)行為期三個月的n-3HUFAs飼喂后,進(jìn)行了肝胰臟的轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)n-3HUFAs能夠影響36個注釋蛋白質(zhì)代謝相關(guān)基因的表達(dá),上調(diào)了包括胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶等蛋白質(zhì)消化基因,核糖核酸RNA、RNA聚合酶II核心啟動序列和真核翻譯起始因子(eIF-4A)等蛋白質(zhì)翻譯基因,下調(diào)了泛素蛋白-連接酶、氧化應(yīng)激引起的生長抑制和蛋白泛素化等蛋白質(zhì)分解基因的表達(dá)(1)。這些結(jié)果將有助于全面了解n-3HUFAs促進(jìn)生長以及在脂質(zhì)節(jié)約蛋白作用中的機(jī)制。4.2水生動物代謝相關(guān)基因的表達(dá)研究已證實(shí),HUFAs可調(diào)控淡水魚類脂質(zhì)蓄積,具體表現(xiàn)為降低腹腔脂肪、肝脂、肌肉以及全魚脂肪含量等。究其機(jī)制,和哺乳動物類似,認(rèn)為HUFAs可在轉(zhuǎn)錄水平上對淡水魚類脂質(zhì)合成、分解、甚至脂肪細(xì)胞凋亡等環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)控。研究表明,飼喂n-3HUFAs能夠顯著降低草魚和鯉肝胰臟LPL的活性或基因表達(dá),表明HUFAs抑制了外源性脂質(zhì)進(jìn)入肝胰臟,保證了肝胰臟脂質(zhì)水平的恒定。李超等發(fā)現(xiàn)n-3HUFAs能夠顯著抑制草魚肝胰臟LXRα以及脂肪組織PPARγ、SREBP-1c、FAS和ACC等脂肪合成相關(guān)關(guān)鍵基因的表達(dá)(2)。與此類似,Tian等發(fā)現(xiàn),ARA能夠顯著降低脂肪組織和肝胰臟PPARγ、FAS等基因的表達(dá)。這些研究結(jié)果表明,無論是n-3HUFAs還是n-6HUFA均能在轉(zhuǎn)錄水平上影響淡水魚類草魚的脂質(zhì)代謝。脂肪分解可分為甘油三酯水解和脂肪酸β-氧化兩個環(huán)節(jié)。哺乳動物上,PPARα激活脂質(zhì)分解相關(guān)基因,主要是過氧化物酶體和線粒體的β-氧化關(guān)鍵基因。研究表明,給草魚飼喂一定量的n-3HUFAs能夠提高脂肪組織和肝胰臟組織的PPARα基因的表達(dá)豐度。ATGL(adiposetriglyceridelipase)是催化脂肪水解第一個環(huán)節(jié)的關(guān)鍵酶,它能特異性地水解甘油三酯為甘油二酯和一個游離脂肪酸,HSL(hormonesensitivelipase)則負(fù)責(zé)將甘油二酯水解為甘油一酯和一個游離脂肪酸。研究發(fā)現(xiàn),草魚在攝食n-3HUFAs后,ATGL基因的表達(dá)水平在第1周和第2周顯著高于對照組,隨后則無顯著差異,推測ATGL基因受外界因素的調(diào)控可能是瞬時的,當(dāng)游離脂肪酸的量或能量供應(yīng)達(dá)到機(jī)體的要求水平后,ATGL基因的轉(zhuǎn)錄強(qiáng)度又會恢復(fù)至正常水平。此外,Liu等在體內(nèi)外研究中發(fā)現(xiàn),n-3HUFAs能夠促進(jìn)草魚脂肪細(xì)胞甘油和游離脂肪酸的釋放,升高脂解相關(guān)基因ATGL、HSL和細(xì)胞因子TNFα、瘦素的基因表達(dá)。吉紅等克隆了草魚PGC-1α,飼喂n-3HUFAs后發(fā)現(xiàn)其在第7天表達(dá)水平極顯著升高,隨后又迅速下降,推斷n-3HUFAs可能通過誘導(dǎo)PGC-1α等線粒體相關(guān)基因的表達(dá)影響其線粒體的生成以及脂肪酸的β-氧化,并且PGC-1α受外界因素影響是瞬時的,當(dāng)其所調(diào)控的代謝達(dá)到機(jī)體需要的水平后,其轉(zhuǎn)錄強(qiáng)度又會恢復(fù)到正常水平。劉品等采用脂肪細(xì)胞體外培養(yǎng)平臺進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)EPA可以抑制草魚前體脂肪細(xì)胞的分化,該抑制作用與其調(diào)控LPL,PGC-1α等脂代謝基因的表達(dá)有關(guān)。但是關(guān)于HUFAs影響淡水魚類線粒體β-氧化能力的相關(guān)報道則很少。4.3納米海魚抗氧化能力魚體血液指標(biāo)被廣泛用來評價魚類的健康狀況、營養(yǎng)狀況及對環(huán)境的適應(yīng)狀況,而血清轉(zhuǎn)氨酶及堿性磷酸酶活力的高低則反映了肝臟的健康水平。於葉兵等用不同油脂(魚油、豆油、豬油、花生油和混合油)飼喂異育銀鯽發(fā)現(xiàn)魚油組血液谷草轉(zhuǎn)氨酶(AST)、谷丙轉(zhuǎn)氨酶(ALT)活性以及甘油三酯(TG)含量最低,高密度脂蛋白膽固醇(HDL-c)最高。研究表明,草魚n-3HUFAs能夠顯著降低血清的堿性磷酸酶(ALP)以及低密度脂蛋白(LDL)的活性,而0.30%的ARA添加能夠顯著降低草魚血清的AST和ALT的濃度。以上研究表明HUFAs可改善試驗(yàn)魚肝臟健康狀況。HUFAs因其高度不飽和性而容易發(fā)生脂質(zhì)過氧化,這在魚類中表現(xiàn)得尤為突出。采用魚油飼料飼喂草魚會導(dǎo)致線粒體和過氧化物酶體的脂肪酸過氧化,在鯉和銀鯽上的研究指出,魚油飼喂會導(dǎo)致組織和血清硫代巴比妥酸反應(yīng)物升高,與之對應(yīng)的是,魚體總抗氧化能力(T-Aoc)等指標(biāo)也出現(xiàn)升高。飼料中添加不同濃度n-3HUFAs飼喂草魚,血清和肝臟的SOD活性和MDA含量都出現(xiàn)上升,且變化趨勢相同,吉紅等設(shè)計了用DHA不同方式處理鯉的實(shí)驗(yàn),包括DHA灌喂(短期)、DHA飼養(yǎng)(長期)和DHA直接處理肝細(xì)胞(離體),發(fā)現(xiàn)DHA直接或短期作用下,鯉肝胰臟或肝細(xì)胞處于氧化應(yīng)激狀態(tài),其抗氧化能力誘導(dǎo)性升高;而DHA長期飼喂后,在正常油脂水平下機(jī)體表現(xiàn)出對DHA造成的氧化應(yīng)激的適應(yīng)。另一方面,魚油氧化酸敗會破壞魚體的抗氧化系統(tǒng),鯉攝食氧化魚油后,肝胰臟抗氧化酶SOD和GSH-Px活性減弱,破壞其抗氧化機(jī)能。張媛媛等用魚油、豆油、菜籽油和亞麻油為脂肪源飼喂異育銀鯽,發(fā)現(xiàn)AST、ALT以及ALP在魚油組最高,表明肝胰臟可能受損,作者推測是因?yàn)轸~油組飼料被氧化所致。飼料中添加抗氧化性的維生素(VE)會緩解魚體因HUFAs引起的氧化應(yīng)激。在HUFAs影響魚類免疫功能的研究方面,將不同水平菜籽油與魚油混合飼喂青魚的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),血清補(bǔ)體旁路、溶菌酶和SOD等非特異免疫指標(biāo)在不同處理間沒有顯著的差異,但是隨著魚油水平的降低,上述指標(biāo)呈現(xiàn)下降的趨勢。n-3HUFAs長期飼喂草魚能夠顯著提高其腎臟和脾臟非特異性基因TLR22和MyD88的基因表達(dá)水平,類似地,飼料添加ARA也能夠提高這兩個基因在草魚腎臟中的表達(dá),同時降低草魚血清促炎因子TNFα和IL-6的濃度。飼料添加ARA能夠提高感染四膜蟲孔雀魚(Poeciliareticulata)的恢復(fù)率,作者推測上升的ARA水平調(diào)控了魚的免疫應(yīng)答。表明適度的HUFAs供應(yīng)可強(qiáng)化淡水魚類的免疫力,而水平過量則有可能造成負(fù)面影響。HUFAs具有抗應(yīng)激作用。有關(guān)大鱘魚(Husohuso)的研究表明,n-3HUFAs能夠提高應(yīng)激條件下魚的耐受性,降低魚的死亡率,升高魚體血漿離子和葡萄糖的濃度,此外,研究還指出當(dāng)HUFAs與維生素C或E結(jié)合后其抗應(yīng)激能力達(dá)到最大。但對大眼獅鱸(Stizostedionvitreum)的研究發(fā)現(xiàn),飼料添加n-3HUFAs或n-3HUFAs+維生素E不能提高魚在應(yīng)激狀態(tài)下的成活率,而添加n-3HUFAs+維生素C時,魚體抵抗應(yīng)激能力提高。ARA作為一系列類二十烷酸的代謝產(chǎn)物的前體,被認(rèn)為能夠增加魚類的抗應(yīng)激能力,但這些研究大多集中在海水魚類中,淡水魚類中僅在羅非魚中有報道,研究使用環(huán)氧合酶抑制劑乙酰水楊酸(ASA)對羅非魚的ARA代謝進(jìn)行阻斷,發(fā)現(xiàn)ARA或者其代謝產(chǎn)物,但不是前列腺素對于調(diào)控激素分泌、應(yīng)激引起的皮質(zhì)醇分泌以及滲透調(diào)節(jié)酶起到重要作用。該研究還表明,在通過飼料途徑攝入過量的ARA導(dǎo)致體內(nèi)游離ARA增多,且在ASA阻斷環(huán)氧合酶后,這種效果更為明顯。4.4hufas對斑馬魚繁殖的影響Annette等用不同油脂,包括魚油、混合油(魚油∶亞麻油=1∶1)和亞麻油,飼喂斑馬魚(Daniorerio),發(fā)現(xiàn)斑馬魚卵EPA和DHA含量并沒有顯著性的差異,而在飼喂低HUFAs飼料組,魚卵巢的去飽和酶和延長酶基因表達(dá)水平最高,表明HUFAs在斑馬魚繁殖中起到重要的作用。該研究還發(fā)現(xiàn),最高產(chǎn)卵量和孵化率出現(xiàn)于混合油組,表明斑馬魚在繁殖過程中需要平衡的n-3和n-6系列脂肪酸的供應(yīng)。類似的結(jié)果在劍尾魚(Xiphophorushelleri)上也有發(fā)現(xiàn),且過多添加HUFAs會對劍尾魚繁殖產(chǎn)生負(fù)面效果。與此相同,Abdel-Fattah等用不同脂肪源(豆油、魚油和豆油/魚油混合油)在不同鹽度(0,7和14)水中飼喂羅非魚親魚,發(fā)現(xiàn)在鹽度0組,不同油脂對于繁殖特性沒有顯著性的影響,但是在鹽度7和鹽度14組,飼喂豆油組的魚繁殖力下降,表明在淡水中,豆油可以滿足羅非魚繁殖需求,但是在咸水中,則需要提供n-3HUFAs。5存在的主要問題綜上所述,淡水魚類需要攝入一定水平的外源性HUFAs以維持高生長、機(jī)體健康以及繁殖性能。然而,HUFAs在淡水魚類中的需求研究涉及的種類不多,且大多數(shù)研究只在魚油層面上進(jìn)行,具體的n-3HUFAs、n-6HUFAs的需求量,以及n-3/n-6比例的報道較為缺乏。此外,HUFAs在淡水魚類的不同生長階段,不同外界環(huán)境狀況下,以及與其他營養(yǎng)素的協(xié)同作用的報道也很有限。同時,已開展的大多數(shù)研究僅僅局限于作用表象,機(jī)制研究方面僅個別報道深入到了關(guān)鍵基因表達(dá)層面,而當(dāng)代分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)以及組學(xué)技術(shù)尚未在這一方向得到有效應(yīng)用。今后需強(qiáng)化機(jī)制研究,如從通路切入,尋找HUFAs作用相應(yīng)的靶點(diǎn),以深入探討HUFAs的作用,并通過對其機(jī)制的分析,進(jìn)一步強(qiáng)化HUFAs的作用及其效果。5.1通過外源性凋亡途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡以HUFAs在魚類脂質(zhì)代謝方面的作用為例,HUFAs除了在抑制脂肪合成、促進(jìn)脂肪分解方面具有關(guān)鍵作用,其對魚類脂肪細(xì)胞凋亡的影響也可能是其抑制魚體脂質(zhì)蓄積的重要途徑。研究表明,大西洋鮭(Salmosalar)攝入過多的n-3HUFAs會導(dǎo)致試驗(yàn)魚肌肉、肝臟和腹腔脂肪的氧化應(yīng)激,導(dǎo)致線粒體膜的損傷,細(xì)胞色素C的釋放以及caspase3酶活的提高等。本研究室用DHA處理脂肪細(xì)胞,并進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析表明,在處理第2天,脂肪細(xì)胞的外源性凋亡途徑中相關(guān)基因全面上調(diào),暗示了DHA可能具有促進(jìn)脂肪細(xì)胞凋亡的作用(1),其機(jī)制有待進(jìn)一步研究。人類醫(yī)學(xué)已在通路方面進(jìn)行了比較深入的研究,比如ARA能夠促進(jìn)人腦內(nèi)皮細(xì)胞凋亡,其機(jī)制是ARA能夠通過脂氧合酶途徑產(chǎn)生類二十烷酸,一方面促進(jìn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的Ca2+釋放,進(jìn)而誘導(dǎo)線粒體細(xì)胞色素C的釋放誘導(dǎo)凋亡,另一方面,通過p38MAPK-MAPKAP-2-Hsp27途徑導(dǎo)致線粒體細(xì)胞色素C釋放進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞的凋亡。魚類的相關(guān)研究還很缺乏。5.2hufas在淡水類安全工程中的臨床研究組學(xué)的研究方法有助于整體性探究HUFAs在魚類上的功能。大西洋鮭對植物油替代魚油的研究表明,魚體在應(yīng)對外界不同油脂源情況下的能量代謝有顯著變化。比如,有研究者采用功能基因組學(xué)的研究手段發(fā)現(xiàn)植物油替代魚油主要是降低了細(xì)胞膜膽固醇的含量,從而對SREBP2進(jìn)行了調(diào)控,進(jìn)而導(dǎo)致脂代謝一系列基因的表達(dá)變化。通過轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)的研究,已發(fā)現(xiàn)腸道異物代謝(CYP1A和EPHX2),抗氧化抵抗(CAT,HPX和PRDX1)和凋亡(Casp3B)基因和蛋白的高表達(dá),該研究者認(rèn)為植物油飼料中可能含有一些污染物,特別是多環(huán)芳烴(PAH)。通過對肝臟轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的分析,發(fā)現(xiàn)飼料脂肪酸的組成除了影響脂肪生成,可能還潛在影響葡萄糖、糖原的沉積和中間代謝,從而表明LC-PUFA在魚類“燃料部分”的重要作用。細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展有利于更方便直接地探究HUFAs在淡水魚類中的生理作用。目前,全球至少有58種淡水魚類細(xì)胞系已經(jīng)建立,此外還有諸多原代細(xì)胞培養(yǎng)體系可供利用。HUFAs在一些魚類細(xì)胞上的研究已經(jīng)展開,例如大西洋鮭的脂肪細(xì)胞、肝細(xì)胞和肌肉細(xì)胞,黑頭軟口鰷(Pimephalespromelas)細(xì)胞系,大黃魚(Larimichthyscrocea)脂肪細(xì)胞,草魚脂肪細(xì)胞,鯉肝細(xì)胞等。細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)結(jié)合現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)將有助于更深入、系統(tǒng)地探究HUFAs在魚類細(xì)胞內(nèi)的代謝通路及影響機(jī)制。以大黃魚脂肪細(xì)胞為例,研究者使用DHA、胰島素和細(xì)胞因子TNFα處理細(xì)胞,