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胆固醇对生长中期草鱼生产性能、功能器官健康以及肌肉品质的作用及其机制

【摘要】:本文旨在研究胆固醇对生长中期草鱼生产性能、功能器官健康和肌肉品质的作用及机制。试验选取540尾平均体重为225.37±0.43g的草鱼,随机均分为6个处理,分别饲喂含有不同胆固醇水平的饲粮(0.041-1.526%)60天,考察胆固醇对生长中期草鱼生产性能和肌肉品质的作用。生长试验结束后,分别实施14天的嗜水气单胞菌和3天鱼害粘球菌攻毒试验,通过考察草鱼前肠、中肠、后肠、头肾、脾脏、皮肤和鳃中抗菌物质、炎症反应、抗氧化损伤能力、细胞凋亡和紧密连接蛋白相关指标以及相关信号分子探讨胆固醇对鱼类功能器官免疫功能和结构完整性的作用和作用机制。结果表明:饲粮中适宜水平的胆固醇能够增加生长中期草鱼的采食量(FI)、饲料效率(FE)、增重百分比(PWG)和特异性生长率(SGR)(P0.05),表明适宜水平的胆固醇能够提高生长中期草鱼的生产性能。同时,适宜水平的胆固醇增强了生长中期草鱼抵抗肠炎、赤皮和烂鳃的发病率(P0.05),这可能与适宜水平的胆固醇提高功能器官(前肠、中肠、后肠、头肾、脾脏、皮肤和鳃)免疫功能和维持了结构完整性有关。(1)适宜水平胆固醇提高功能器官的溶菌酶(LZ)和酸性磷酸酶(ACP)酶活力及补体C3、C4和免疫球蛋白(Ig M)的含量(P0.05),上调抗菌肽铁调素(hepcidin)、肝脏表达抗菌肽2A和2B(LEAP-2A和LEAP-2B)及黏蛋白2(Mucin2)的基因表达(P0.05),提高生长中期草鱼功能器官的抗菌能力;同时通过抑制功能器官的核转录因子-κB(NF-κB)信号下调促炎细胞因子的基因表达,降低功能器官的炎症反应;适宜水平胆固醇通过激活雷帕霉素靶蛋白(TOR)信号上调抑炎细胞因子的基因表达,缓解了功能器官的炎症反应。然而,胆固醇对前肠、脾脏和皮肤促炎细胞因子白介素-1β(IL-1β)和IL-12p40,对皮肤抗菌肽β-defensin-1,对前肠、中肠和后肠抑炎细胞因子转化生长因子-β1(TGF-β2)和信号分子e IF4E结合蛋白1(4E-BP1),对头肾、脾脏和皮肤抑炎细胞因子IL-4/13A和对前肠、中肠、后肠、头肾、脾脏、皮肤和鳃信号分子抑制蛋白κB激酶α(IKKα)的基因表达没有影响(P0.05)。(3)适宜水平的胆固醇能够降低功能器官活性氧(ROS)、蛋白质羰基(PC)和丙二醛(MDA)含量(P0.05),同时通过激活Nrf2信号上调抗氧化酶的基因表达,提高了抗氧化酶的活力(CAT除外)(P0.05),提高功能器官抗氧化能力;适宜水平胆固醇通过抑制功能器官氨基末端激酶(JNK)信号下调促凋亡蛋白酶激活因子1(Apaf-1)、凋亡相关因子配体(Fas L)和B细胞淋巴瘤蛋白-2相关X蛋白(Bax)、半胱天冬酶-2(caspase-2)、caspase-3、caspase-7、caspase-8和caspase-9的m RNA水平(P0.05),上调了凋亡抑制蛋白(IAP)、抗凋亡蛋白B细胞淋巴瘤/白血病-2(Bcl-2)和髓细胞白血病基因1(Mcl-1)的m RNA水平(P0.05),抑制了功能器官细胞凋亡;适宜水平胆固醇通过抑制功能器官的肌球蛋白轻链激酶(MLCK)信号上调细胞间紧密连接蛋白基因表达,维持了功能器官细胞间结构完整性。然而,胆固醇对前、中和后肠抗氧化酶Mn SOD,对头肾、脾脏和皮肤抗氧化酶GSTP1,对鳃抗氧化酶Cu Zn SOD,对前肠、中肠、后肠、头肾、脾脏、皮肤和鳃信号分子Keap1b和p38丝裂原活化蛋白激酶(p38MAPK)的基因表达没有影响。此外,胆固醇对前肠、中肠、后肠和鳃紧密连接蛋白claudin-b和claudin-3c,对头肾、脾脏和皮肤紧密连接蛋白claudin-11和claudin-12及鳃紧密连接蛋白claudin-15b的基因表达没有影响(P0.05)。另一方面:适宜水平的胆固醇提高了肌肉粗蛋白、粗脂肪含量(P0.05),增加了肌肉中“鲜味”氨基酸天冬氨酸和谷氨酸,甜味氨基酸丝氨酸、苏氨酸和赖氨酸及酸味氨基酸组氨酸的含量(P0.05),提高了风味物质肌苷酸(IMP)含量(P0.05),增加保健脂肪酸C20:5n-3(EPA)和C22:6n-3(DHA)含量(P0.05),提高肌肉的营养和风味。适宜水平的胆固醇降低肌肉蒸煮损失、组织蛋白酶B和组织蛋白酶L活力(P0.05),增加肌肉系水力,增加肌肉多汁性。适宜水平胆固醇降低草鱼肌肉剪切力和羟脯氨酸的含量(P0.05),降低肌肉硬度。适宜水平胆固醇降低草鱼肌肉乳酸含量(P0.05),提高肌肉p H(P0.05),改善肌肉品质。此外,适宜水平的胆固醇能够降低肌肉ROS、PC和MDA含量(P0.05),同时激活酪蛋白激酶2(CK2)/TOR/Nrf2信号上调抗氧化酶的基因表达,增加抗氧化酶活力提高肌肉抗氧化能力,改善肌肉品质。综上所述,适宜水平胆固醇增强了鱼类抵抗肠炎、赤皮和烂鳃的能力,促进了生长。这可能与适宜水平胆固醇提高鱼类功能器官(肠道、头肾、脾脏、皮肤和鳃)免疫功能和结构完整性,提高它们的健康状态有关。本研究还发现,饲粮中过量的胆固醇可损害鱼类功能器官免疫功能和结构完整性,降低生产性能。另外,适宜水平胆固醇通过提高肌肉营养成分和风味物质,改善肌肉理化特性和提高肌肉抗氧化能力改善鱼类肌肉品质。根据PWG和抵抗肠炎、赤皮和烂鳃能力为标识,确定生长中期草鱼饲粮中胆固醇适宜水平分别为0.721%、0.853%、0.826%和0.812%。

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