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蛋白对生长中期草鱼生产性能、肠道、机体和鳃健康及肌肉品质的作用及其作用机制

【摘要】:本文研究了蛋白对生长中期草鱼生产性能、疾病抵抗力、肠道健康、机体健康、鳃健康和肌肉品质的作用及其作用机制,并根据不同的标识确定了生长中期草鱼的蛋白质需要量。试验选取体重为264.11±0.76 g健康草鱼540尾,分别饲喂含不同水平蛋白的饲粮(可消化蛋白分别为143.1、176.7、217.2、257.5、292.2和322.8 g kg~(-1))8周。生长试验结束后,用嗜水气单胞菌攻毒14天和鱼害粘球菌攻毒3天,分别考察蛋白对草鱼肠道、头肾、脾脏和皮肤以及鳃免疫功能、抗氧化损伤能力、细胞凋亡相关指标和紧密连接蛋白的作用及其作用机制。本试验结果表明,与低蛋白组(可消化蛋白143.1 g kg~(-1)饲粮)或高蛋白组(可消化蛋白322.8 g kg~(-1)饲粮)相比,适宜水平的蛋白提高了生长中期草鱼增重百分比、采食量、饲料效率和特异性生长率(P0.05),表明蛋白能够提高草鱼的生产性能。同时,适宜水平的蛋白提高了生长中期草鱼攻毒成活率,降低了肠炎发病率、赤皮发病率以及烂鳃发病率(P0.05),表明蛋白能够增强草鱼抵抗肠炎、赤皮和烂鳃发生的能力。鱼体抵抗肠炎、赤皮和烂鳃发生的能力与肠道健康、机体健康和鳃健康有关。进一步研究发现:适宜水平的蛋白增加了生长中期草鱼肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃中溶菌酶和酸性磷酸酶活力、补体C3和C4含量(P0.05),上调了抗菌肽LEAP-2、Hepcidin、β-defensin、抗炎细胞因子转化生长因子-β1 (TGF-β1)和TGF-β2以及信号分子核因子KB抑制因子α(IκBα)、雷帕霉素靶蛋白(TOR)和核糖体蛋白S6激酶1(S6K1)的基因表达(P0.05),下调了促炎细胞因子肿瘤坏死因子α (TNF-α)、白介素~(-1)β (IL~(-1)β)、IL~(-1)2p35和干扰素γ2 (IFN-γ2)以及信号分子核因子转录子-κB (NF-κB) P65、抑制蛋白κB激酶β(IKKβ)、抑制蛋白κB激酶γ(IKKγ)和eIF4E结合蛋白2(4E-BP2)的mRNA水平(P0.05),表明蛋白能够缓解草鱼的炎症反应,提高黏膜免疫和机体免疫功能。同时,适宜水平的蛋白降低了生长中期草鱼肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃中活性氧、丙二醛和蛋白羰基的含量(P0.05),提高了抗氧化酶谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)、谷胱甘肽硫转移酶(GST)和谷胱甘肽还原酶(GR)活力和mRNA水平(P0.05);同时,上调了信号分子核因子相关因子2(Nrf2)的基因表达(P0.05),下调了信号分子Kelch绑定蛋白1b (Keap1b)的mRNA水平(P0.05),增强了抗氧化损伤能力,降低了氧化损伤;同时,上调了B-细胞淋巴瘤蛋白-2(Bcl-2)、凋亡抑制蛋白(IAP)和髓细胞白血病基因~(-1)(Mc1~(-1))的基因表达(P0.05),下调了半胱氨酸天冬氨酸酸性蛋白酶(caspase 3、8、9)、脂肪酸合成酶配体(FasL)、凋亡蛋白酶活化因子~(-1)(Apaf~(-1))和B-细胞淋巴瘤-2相关X蛋白(Bax)的基因表达(P0.05),抑制了细胞凋亡,保证了肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃细胞结构完整性;并可能通过下调肌球蛋白轻链激酶(MLCK)基因表达上调了紧密连接蛋白occludin、紧密连接1(ZO~(-1))、claudin b、7a、7b、12和15a的基因表达(P0.05),维持了草鱼肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃细胞间结构完整性。与此同时,适宜水平的蛋白增加了肌肉蛋白质、脂肪和羟脯氨酸含量、必需氨基酸和游离脂肪酸组成,以及剪切力和pH;降低了肌肉中水分、乳酸、组织蛋白酶B和L,提高了鱼类的肌肉品质。此外,适宜水平的蛋白降低了生长中期草鱼肌肉中活性氧、丙二醛和蛋白羰基的含量(P0.05),提高了CuZnSOD、MnSOD、ASA、AHR、GPx、GST和GR活力和mRNA水平(P0.05),同时,上调了信号分子Nrf2、CK2α、CK2β、TOR和S6K1的mRNA水平(P0.05),下调了信号分子Keap1a和Keap1b的mRNA水平(P0.05),增强了肌肉抗氧化能力,降低了氧化损伤,保证了肌肉的结构完整性。综上所述,饲粮中适宜水平的蛋白能够提高生长中期草鱼的生产性能以及抵抗肠炎、赤皮和烂鳃发生的能力。抵抗肠炎、赤皮和烂鳃发生能力的提高与蛋白通过提高免疫功能和结构完整性从而增强草鱼肠道健康、机体健康和鳃健康有关。蛋白提高草鱼肠道黏膜免疫、机体免疫和鳃黏膜免疫功能与其提高肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃抗菌物质产生,并可能通过TOR信号上调抗炎细胞因子和NF-κB信号下调促炎细胞因子,降低炎症反应有关。蛋白提高草鱼肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃结构完整性可能与其通过Nrf2信号上调抗氧化酶基因表达并提高酶活力,增强了抗氧化能力,降低氧化损伤;通过上调抗凋亡蛋白,下调促凋亡蛋白基因表达,抑制细胞凋亡;并可能通过调控MLCK信号调控细胞间紧密连接蛋白表达,增强细胞间的结构完整性有关。同时,蛋白提高鱼类肌肉品质可能与提高的抗氧化能力有关。在本试验条件下,以生产性能和抵抗疾病发生能力为标识:264-787 g草鱼的蛋白质需要量为286.82 g kg~(-1)(250.66 g可消化蛋白kg~(-1))、283.06 g kg~(-1)(245.88 g可消化蛋白kg~(-1))、292.10 g kg~(-1)(255.47 g可消化蛋白kg~(-1))、294.53 g kg~(-1)(258.88 g可消化蛋白kg~(-1))、241.45 g kg~(-1) (217.68 g可消化蛋白kg~(-1))和286.65 g kg~(-1)(253.73g可消化蛋白kg~(-1))饲粮。

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