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蛋氨酸羟基类似物对生长中期草鱼生长、肠道、机体和鳃健康以及肌肉品质的影响及其作用机制

【摘要】:本试验旨在探讨在蛋氨酸缺乏饲粮中添加蛋氨酸羟基类似物(MHA)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其作用机制,并确定生长中期草鱼MHA的适宜添加水平。本试验选择体重为259.70±0.47g的健康生长中期草鱼630尾,平均分为7个处理组,每个处理组3个重复(n=30),各处理组之间初始体重差异不显著(P0.05)。处理1-处理6分别饲喂MHA添加水平为0(基础组)、2.4、4.4、6.4、8.5和10.5 g/kg的饲粮,处理7饲喂添加DL-蛋氨酸(DLM) 6.4g/kg的饲粮,试验为期8周。生长试验结束后,各处理选取体重接近的鱼分别进行为期14天的嗜水气单胞菌攻毒试验和为期3天的柱状黄杆菌攻毒试验。本试验结果表明:添加适宜水平的MHA显著提高了生长中期草鱼的末重(FBW)、特定生长率(SGR)、增重百分比(PWG)、采食量(FI)和饲料效率(FE)(P0.05),促进了鱼体生长;同时显著提高了肝脏和肌肉谷草转氨酶(GOT)和谷丙转氨酶(GPT)活力(P0.05),显著降低了血浆氨含量(PAC)(P0.05),降低了氨基酸分解代谢。适宜水平的MHA促进生长中期草鱼生长可能与其提高机体免疫功能和促进肠道和鳃健康,增强机体健康有关。本研究结果表明:添加适宜水平的MHA显著提高了头肾指数(HKI)和脾脏指数(SPI)、头肾、脾脏、皮肤、肠道和鳃溶菌酶(LZ)和酸性磷酸酶(ACP)活力、免疫球蛋白M (IgM)、补体C3和C4的含量(P0.05),同时显著下调了促炎因子肿瘤坏死因子a (TNF-α)、干扰素γ2(IFN-γ2)、白介素1β(IL-1β)、IL-8(脾脏和前肠无影响)和IL-12p35的mRNA水平(P0.05),显著上调了头。肾和脾脏LEAP-2、P-defensin-1、hepcidin(脾脏无影响)和抗炎因子转化生长因子β1 (TGF-β1)、IL-10、IL-12p40和IL-4/13A的mRNA水平(P0.05),缓解了炎症反应提高了头肾、脾脏、肠道、鳃和皮肤的免疫功能。炎症反应的降低可能与MHA调控生长中期草鱼头肾、脾脏、肠道、鳃和皮肤NF-κB和TOR信号途径有关。进一步研究发现,适宜水平的MHA显著下调了头肾、脾脏、肠道、鳃和皮肤信号分子p38MAPK、IKKβ、NF-κBp65、c-Rel、4E-BP1和4E-BP2的mRNA水平(P0.05),显著上调了头肾和脾脏IκBα、TOR和S6K1的mRNA水平(P0.05)。组织器官的功能正常依赖于其细胞结构完整性和细胞间结构完整性。本试验结果发现:适宜水平的MHA显著降低了生长中期草鱼头肾、脾脏、肠道、鳃和皮肤丙二醛(MDA)、蛋白羰基(PC)和活性氧(ROS)含量(P0.05),显著提高了头肾、脾脏、肠道、鳃和皮肤抗羟自由基(AHR)和抗超氧阴离子(ASA)能力、GSH含量,以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)、谷光氨肽硫转移酶(GST)和谷胱甘肽还原酶(GR)活力(P0.05),显著上调了生长中期草鱼头肾、脾脏、肠道、鳃和皮肤锰超氧化物歧化酶(MnSOD). CAT、GPx1(a)、GPx1b、GPx4(a)、GSTP2和GR及信号分子Nrf2的mRNA水平(P0.05),显著下调了Keap1a的mRNA水平(P0.05),提高了头肾、脾脏、肠道、鳃和皮肤抗氧化能力;同时显著下调了头肾、脾脏、肠道、鳃和皮肤caspase-3、 caspase-7、caspase-8、caspase-9以及信号分子FasL、Apaf-1、Bax和JNK的mRNA水平(P0.05),显著上调了Bcl-2的mRNA水平(P0.05),抑制了细胞凋亡,维持了细胞结构完整性;适宜水平的MHA显著上调了头肾、脾脏、肠道、鳃和皮肤occludin、claudin-b、claudin-c、claudin-3(c)、claudin-7(a)(中后肠无影响)、claudin-12、 claudin-15(a)、ZO-1(脾脏无影响)和ZO-2(脾脏无影响)的mRNA水平(P0.05),显著下调了信号分子MLCK的mRNA水平,维持了细胞间结构完整性。同时,本试验表明:与DL-蛋氨酸相比,等硫的MHA显著下调了头肾IL-6、IL-15、IL-17D、 p38MAPK和4E-BP1,脾脏IL-15、IL-17D、c-Rel、4E-BP1,以及前肠TNF-a和IL-1β的mRNA水平,显著上调了头肾IL-12p40和IL-11,脾脏IL-12p40和IL-4/13A,以及前肠IL-10的mRNA水平(P0.05),增强了头肾、脾脏和肠道的免疫功能;同时显著下调了头肾caspase-3、 FasL、Apaf-1和Bax,脾脏caspase-3和caspase-9,前肠caspase-3和caspase-7,中后肠caspase-3以及鳃caspase-3的mRNA水平(P0.05),抑制了头肾、脾脏、肠道和鳃的细胞凋亡;显著提高了头肾GSH含量、SOD和GR活力,脾脏GSH含量、AHR、ASA、SOD、GST和GR活力、GPxla和Nrf2的mRNA水平,以及前肠和鳃GSH含量(P0.05),并显著降低了头肾、前后肠和鳃MDA含量以及中肠和鳃PC的含量(P0.05),提高了头肾、脾脏、肠道和鳃的抗氧化能力;等硫的MHA显著上调了头肾claudin-c.ZO-1和ZO-2,前肠occludin以及鳃ZO-1和claudin-3c的mRNA水平(P0.05),维持了头肾、肠道和鳃的细胞间结构完整性。此外,本试验研究发现:适宜水平的MHA能显著提高生长中期草鱼肌肉硬度、系水力、pH、蛋白、脂肪、必需氨基酸(蛋氨酸、天冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、谷氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸和赖氨酸)和多不饱和脂肪酸(C16:1、C18: lc+t、C18:2c+t、C20:4和C22:6)的含量,抗氧化酶活力(SOD、CAT、GPx和GR)和相应基因亚型的mRNA水平(MnSOD、CAT、GPxla、GPxlb、GPx4a、GPx4b和GR)以及信号分子CK2α、CK2β、TOR、S6K1和Nrf2的mRNA水平(P0.05),显著降低了肌肉的乳酸含量、组织蛋白酶B和L的活力以及信号分子Keapla和Keaplb的mRNA水平(P0.05),改善了肌肉品质。以增重百分比、赤皮发病率、肠炎发病率、烂鳃发病率及肌肉失水率确定的生长中期草鱼(259.70-822.67 g)的MHA适宜添加水平分别为5.21、5.76、5.83、5.49和5.57 g/kg饲粮(日粮Met为4.01g/kg或14.3g/kgCP)。综上所述,添加适宜水平的MHA能提高生长中期草鱼生产性能和肌肉品质。生产性能的提高可能与MHA提高生长中期草鱼头肾、脾脏、皮肤、肠道和鳃免疫功能和增强结构完整性促进机体健康有关。MHA提高生长中期草鱼头肾、脾脏、皮肤、肠道和鳃免疫功能可能与其通过调控p38/IKKβ/IκBa/NF-κB (p65和c-Rel)和TOR(S6K1、4E-BP1和4E-BP2)信号途径缓解炎症反应、上调抗菌肽基因表达提高免疫防御分子活力和含量有关;MHA提高生长中期草鱼头肾、脾脏、皮肤、肠道和鳃结构完整性可能与其通过Keapla/Nrf2信号途径增强抗氧化损伤能力和通过JNK(FasLBcl-2和Bax)信号分子抑制细胞凋亡维持细胞结构完整性,以及通过MLCK信号途径调控紧密连接蛋白基因表达增强细胞间结构完整性有关。肌肉品质的提高可能与MHA提高生长中期草鱼肌肉硬度和营养物质(必需氨基酸和多不饱和脂肪酸)的沉积有关。MHA提高生长中期草鱼肌肉硬度可能与其通过调控CK2/TOR/S6K1信号途径促进胶原蛋白的合成有关;MHA提高中期草鱼肌肉多不饱和脂肪酸脂肪酸可能与其通过调控Keapl/Nrf2信号途径提高抗氧化能力有关。同时,MHA对生长中期草鱼生产性能的作用相对于DL-蛋氨酸的效价为128%,且对生长中期草鱼机体健康作用效价优于蛋氨酸,而对肌肉品质的作用与蛋氨酸效价相当。

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