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维生素A对生长中期草鱼生产性能、肠道、机体和鳃健康以及肌肉品质的作用及作用机制

【摘要】:本文旨在研究维生素A(VA)对生长中期草鱼生产性能、肠道、机体和鳃健康以及肌肉品质的作用及作用机制。试验选择初始体重为262.02±0.45 g的健康草鱼540尾,随机分成6个处理组,饲喂不同水平的VA饲粮进行10周的生长试验,考察VA对生长中期草鱼生产性能以及肌肉品质的影响。生长试验结束后分别选取15尾鱼进行2周的嗜水气单孢菌攻毒试验和3天的鱼害链球菌攻毒试验,研究VA对鱼类肠道、机体和鳃结构完整性和免疫功能的作用及作用机制。结果表明:适宜水平的VA提高了中期草鱼增重率(PWG)、特定生长率(SGR)、采食量(FI)和饲料效率(FE)并且提高了了抵抗肠炎、赤皮和烂鳃发生的能力。进一步研究发现:VA提高草鱼抵抗肠炎、赤皮和烂鳃发生的能力与其维持了肠道、机体和鳃结构完整性有关:①适宜水平的VA上调了生长中期草鱼肠道、机体和鳃核因子E2相关因子2(Nrf2)基因表达、下调了锚定蛋白kelch样环氧氯丙烷相关蛋白1a (Keap1a)(皮肤和鳃包括Keap1b)基因表达,上调了铜锌超氧化物歧化酶(CuZnSOD)、锰超氧化物歧化酶(MnSOD)(肠道除外)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶亚型la (GPx1a)(脾脏和鳃除外)、GPx4a 和 GPx4b (前中肠和鳃除外)、谷胱甘肽硫转移酶亚型r(GSTr)(头肾除外)和谷胱甘肽还原酶(GR)以及中后肠GSTpl和GSTo1亚型及皮肤GPx1b基因表达,提高了相应抗氧化酶的活力,从而提高了自由基清除能力,并降低了活性氧(ROS)含量,降低了脂质过氧化和蛋白质氧化损伤;同时,适宜水平的VA上调了草鱼肠道雷帕霉素靶蛋白(TOR)和核糖体蛋白S6激酶1(S6K1)基因表达及下调了eIF4E结合蛋白(4E-BP1),同时下调了机体和鳃p38丝裂原活化蛋白激酶(p38MAPK),下调了肠道、机体和鳃Fas配体(FasL)基因表达,下调了半胱天冬酶-8(caspase-8)介导的死亡受体凋亡途径,并下调了肠道、机体和鳃促凋亡蛋白酶激活因子1(Apaf-1)(皮肤除外)和B细胞淋巴瘤蛋白-2相关X蛋白(Bax)基因表达以及上调了抗凋亡蛋白B细胞淋巴瘤/白血病-2(Bcl-2)基因表达,下调了caspase-9 和 caspase-3介导的线粒体凋亡途径,降低了肠道、机体和鳃细胞凋亡,维持了肠道、机体和鳃细胞结构完整性;②适宜水平的VA下调了生长中期草鱼肠道、机体和鳃肌球蛋白轻链激酶(MLC K)基因表达,上调了肠道、机体和鳃细胞间紧密连接蛋白闭锁连接蛋白-1(ZO-)、 occludin、 claudin-b、claudin-c、claudin-12 和 claudin-15a (鳃除外)亚型基因表达、肠道和鳃claudin-3基因表达、中后肠和鳃claudin-7以及后肠claudin-11基因表达,维持了细胞间结构完整性。此外,适宜水平的VA提高草鱼抵抗肠炎、赤皮和烂鳃发生的能力也与其提高了肠道、机体和鳃免疫功能有关:①适宜水平的VA提高了生长中期草鱼肠道、机体和鳃非特异性免疫因子溶菌酶(LA)和酸性磷酸酶(ACP)活力以及补体C3和C4含量;上调了肠道、机体和鳃抗菌肽铁调素(Hepcidin)、β-防御素(p-defensin-1)以及肝脏表达抗菌肽2A (LEAP-2A) (前、中肠除外)和LEAP-2B(前、中肠除外)基因表达,提高了肠道、机体和鳃免疫力;②适宜水平的VA下调了草鱼肠道、机体和鳃促炎症信号分子抑制蛋白κB激酶β (IKKβ). IKKy(不通过IKKa).核因子-;B p65 (NF-κB p65) (前肠除外)、NF-KBP52 (肠道和鳃除外)和肠道c-Rel基因表达以及上调了肠道、机体和鳃抑制子IκBα基因表达,下调了促炎细胞因子肿瘤坏死因子α (TNF-a) (脾脏除外)、干扰素Y2(IFN-y2)(脾脏除外)、白介素-1β (IL-1β)、IL-6 (前肠和鳃除外)、IL-8、前中后肠IL-12p35和IL-15基因表达以及中后肠IL-17D基因表达,并下调了草鱼中肠和后肠p38MAPK基因表达,上调机体和鳃TOR和S6KI基因表达,下调机体和鳃4EBP-1基因表达,从而上调了抗炎细胞因子IL-10(前肠和皮肤除外)、IL-11、转化生长因子β1 (TGF-β1)(前肠除外)和TGF-β2(前肠除外)基因表达以及前中后肠IL-4/13A和IL-4/13B基因表达,降低了炎症反应,提高了鱼类肠道、机体和鳃的免疫功能。同时,适宜水平的VA提高生长中期草鱼肌肉蛋白品质、脂肪品质、胶原蛋白含量、保水性、PH和肌肉硬度,并且上调了Nrf2基因表达、下调了Keap1a基因表达,上调了CuZnSOD、MnSODσ CAT、GPx1a、GPx1b、GPx4a、GPx4b 和 GSTr基因表达,提高了相应抗氧化酶的活力,并且降低了ROS,降低了脂质过氧化和蛋白质氧化损伤,表明适宜水平的VA改善了中期草鱼的肌肉品质,且VA改善鱼类肌肉品质可能与其增强肌肉的抗氧化能力有关。综上所述,适宜水平的VA能够提高中期草鱼的生产性能以及增强肠炎、赤皮和烂鳃病的抵抗能力。抵抗肠炎、赤皮和烂鳃病能力的提高与VA维持了鱼类肠道、机体和鳃结构完整性和提高了免疫功能有关:①VA可能通过上调Nrf2信号上调了CuZnSOD等抗氧化酶基因表达和活力从而降低了氧化损伤,并上调了抗凋亡蛋白Bcl-2以及下调了主要的促凋亡相关蛋白基因表达,抑制了细胞凋亡,维持了细胞结构完整性;②可能通过下调MLCK信号调控了细胞间紧密连接蛋白基因表达,维持了细胞间结构完整性;③提高了主要抗菌物质活力和含量、上调了主要抗菌肽的基因表达提高了抗菌能力,并上调了主要抗炎细胞因子,下调了主要促炎细胞因子及相关信号分子NF-κB p65等的基因表达,降低了炎症反应,提高了鱼类肠道、机体和鳃的免疫功能。同时,VA能提高鱼类肌肉营养成分以及保水性、胶原蛋白含量等,改善肌肉品质,且这一结果可能与VA增强鱼类肌肉的抗氧化能力有关。在本试验的条件下,根据体增重、抗肠炎发生率、头肾ACP、脾脏补体C3、抗鳃蛋白羰基(PC)以及肌肉剪切力为标识,中期草鱼(262-997 g)对VA的需要量分别为1929、2048、2016、2281、2054和2093IU/kg日粮。

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