在集约化养殖过程中,约75%的输入性氮不能被养殖动物所利用,以饲料残饵和水产动物排泄物的形式在水产养殖系统中堆积,导致养殖水体中氨氮超标常态化。氨主要由离子态（NH4+）和非离子态（NH3）存在,与NH4+相比,NH3更易跨过细胞膜并导致有害影响。氨氮对鱼类具有强致毒性,会造成大量死亡。基于现有研究认为,氨氮的致毒性主要是引起鱼体氧化应激和过度炎症反应有关,但是其诱发机制尚不明晰。铁死亡是新近发现的一种铁参与的,依赖于脂质过氧化反应驱动的,细胞氧化还原稳态失衡导致氧化损伤的非凋亡性细胞死亡方式。我们前期研究证实氨氮能诱导黄颡鱼头肾巨噬细胞发生铁死亡。在哺乳动物中已证实,铁死亡是机体氧化应激与炎症反应发生过程中的关键调控信号通路,但在水生动物中的研究寥若晨星。肝脏和脑是水产动物最重要的代谢器官和解毒器官,也是氨氮毒性效应的主要靶器官。氨氮应激下鱼类氧化应激、炎症反应与铁死亡的发生存在怎样的时间关联性,三者时间表达是否存在组织差异性,尚不清楚。本试验以黄颡鱼为研究对象,探究急性氨氮应激下,氧化应激、炎症反应和铁死亡三者在鱼类肝脏和脑中表达的时间关联性,为进一步阐释鱼类氨中毒的机制提供理论参考。1、氨氮应激对黄颡鱼肝脏中氧化应激、铁死亡和炎症反应基因的表达研究本试验通过96 h急性氨氮应激试验,分析不同浓度氨氮、不同应激时间下,黄颡鱼肝脏中氧化应激、炎症反应和铁死亡相关生化指标和关键调控基因的表达研究,为进一步阐释鱼类氨中毒的机制提供理论参考。试验共设3种(0 mg L-1、5.7 mg L-1、28.5 mg L-1)氨氮浓度,进行为期96 h的胁迫试验。本研究表明:高浓度氨氮显著降低黄颡鱼存活率,提高黄颡鱼肝脏中羟基自由基（·OH）含量,显著提高MDA含量和自由铁的含量。显著降低GSH含量且与胁迫浓度无关。胁迫前期显著上调抗氧化酶T-SOD、CAT酶活性,后期下调抗氧化酶T-SOD、CAT酶的活性。在基因表达上,显著上调抗氧化基因SOD和CAT的m RNA表达量。显著上调铁死亡基因TFR1 m RNA的表达量,显著抑制GPX4和System xc-的m RNA表达量。显著上调4个炎症基因的m RNA表达水平。这表明,一方面,氨氮应激导致细胞内自由铁过载,引发Fenton反应,引起羟自由基（·OH）和MDA含量升高,形成脂质过氧化,从而诱发氧化应激。另一方面,氨氮显著降低GSH含量,引起System xc-和GPX4的表达下降,导致花生四烯酸（AA）氧化和NF-κB通路激活,引起炎症反应。2、氨氮应激对黄颡鱼脑中氧化应激、铁死亡和炎症反应基因的表达研究。本试验通过96 h急性氨氮应激试验,分析3个氨氮浓度和不同应激时间下,黄颡鱼脑中氧化应激、炎症反应和铁死亡相关生化指标和关键调控基因的表达研究。结果显示:氨氮显著提高黄颡鱼脑中羟基自由基（·OH）含量和自由铁含量。前期上调T-SOD酶活性和CAT酶活性,后期T-SOD酶活性和CAT酶活性活性下降。高浓度氨氮在12 h时显著上调黄颡鱼脑中GSH含量。从基因表达水平上看,氨氮显著提高SOD m RNA和CAT m RNA的表达量,且启动较快,1 h时已显著高于CON组。氨氮显著提高了脑铁死亡相关基因GPX4 m RNA、System xc-m RNA的表达量,也于1 h开始启动,但有关于Fe转运通路中的关键基因TFR1 m RNA的启动较GPX4、System xc-启动较晚（3 h时开始启动）,氨氮显著上调了炎症关键因子NF-κB p65,TNF,COX-2和LOX-15b的表达量,但LOX-15b基因的m RNA启动晚于其他三个基因。这表明,氨氮显著提高自由铁含量,通过Fenton反应产生自由基参与脂质过氧化,或激活COX-2,LOX-15b等因子参与脂质过氧化,引发炎症反应。当机体受到氨氮刺激,引发细胞免疫,产生羟基自由基（·OH）和MDA,造成机体内抗氧化作用失衡,导致氧化应激的发生。3、氨氮应激下黄颡鱼氧化应激、铁死亡和炎症反应时空关联研究本研究结果显示:黄颡鱼肝、脑组织分别在1 h,3 h,48 h和96 h的时间点上有组织特异性。在时空表达上,肝脏中最早是铁死亡先启动（1 h）,继而发生炎症反应（3 h）,氧化应激最后发生（6 h）。在12 h-24 h时间段,炎症反应占主导地位,48 h-72 h阶段,铁死亡剧烈反应。这表明,黄颡鱼肝脏中首先发生铁死亡,进而炎症反应开始发生,机体启动抗氧化系统以应对氧化应激,当黄颡鱼抗氧化系统不足以应对强烈的氧化应激,会致使抗氧化系统不可逆的损害。而脑中的时空表达顺序为:炎症反应和铁死亡同时发生（1 h）,氧化应激随后启动（3 h）。这表明,氨氮应激下,脑中首先发生炎症和铁死亡,机体随后启动抗氧化系统,当黄颡鱼抗氧化系统不足以应对强烈的氧化应激,继而发生持续性炎症反应。