阿魏酸对杉虎斑幼鱼生长、抗氧化能力、肠道健康和免疫功能的影响

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阿魏酸(Ferulic acid,FA)属于天然的植物化学物质,是一种低毒酚酸,可在植物界中广泛获得。阿魏酸具有多种生理活性功能,如抗菌、抗炎、抗氧化、抗癌、抗病毒和保肝等。高密度的集约化养殖与不恰当的投喂会损害鱼类的免疫系统,使其易受病原体的感染。如今,有许多关于饲料中添加免疫刺激剂可以作为预防和治疗水生动物感染性疾病的有效措施的研究报道。草本植物及其衍生物是一种有前景并廉价的抗生素替代物,已被证明可以改善鱼类的免疫、生长性能与肠道健康。到目前为止,还没有任何关于FA对石斑鱼影响的研究报道。因此,本研究以杉虎斑(Epinephelus fuscoguttatus♀×Epinephelus polyphekadion♂)为研究对象,探讨饲料中添加FA对杉虎斑幼鱼生长、抗氧化能力、肠道健康和免疫功能的影响,并确定FA的最佳添加水平。本文的主要研究结果及研究结论如下:1.阿魏酸对杉虎斑生长性能、抗氧化能力、免疫、肝脏形态和相关基因表达的影响本研究旨在探究饲料中添加FA对杉虎斑生长性能、血清生化指标、肝脏形态、抗氧化能力、非特异性免疫以及生长、免疫、抗氧化与凋亡相关基因表达的影响,并确定FA在杉虎斑饲料中的最适添加量。配制FA水平分别为0、40、80、160、320、640和1280 mg/kg(Diet1(对照组)、Diet2、Diet3、Diet4、Diet5、Diet6和Diet7)的7组等氮等脂试验饲料,并分别饲喂给初始体重为9.51±0.01 g的杉虎斑,每个处理组3个重复,每个重复30尾鱼,进行为期10周的养殖试验。研究结果显示:与对照组相比,饲喂含80 mg/kg FA试验饲料的杉虎斑呈现出最优的生长性能和饲料利用率(P<0.05),而1280 mg/kg FA添加组与之相反。FA添加水平为80~160 mg/kg时,血清中低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)和碱性磷酸酶(AKP)的水平显著下降,而高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)的水平显著升高(P<0.05)。同时,饲粮中添加80~160 mg/kg FA显著增加血清中补体C3(C3)、免疫球蛋白M(Ig M)和溶菌酶(LYZ)的含量(P<0.05)。此外,80~160 mg/kg FA添加组显著增强血清和肝脏中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)与谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)的活性以及总抗氧化能力(T-AOC)的水平,而显著减少丙二醛(MDA)的含量(P<0.05)。另外,FA添加水平为40~320 mg/kg时,杉虎斑的肝脏组织形态得到明显改善。在基因表达方面,饲粮中添加80~160 mg/kg FA显著增加肝脏、头肾和脾脏中免疫相关基因(IL-1β、IL-8、TNF-α和IFN-γ)的转录水平,并提高肝脏中生长和抗氧化相关基因(GH、IGF-1、GHR1、GHR2、Nrf2、Cu/Zn SOD和Mn SOD)的表达水平,而细胞凋亡相关基因(Caspase-3和p53)与keap1b的表达显著下调(P<0.05)。综上所述,饲料中适宜添加FA(80~160 mg/kg)可提高杉虎斑的生长性能、抗氧化能力和免疫功能,并改善肝脏形态和健康状况。然而,高剂量(超过640 mg/kg)的FA会对杉虎斑造成不利的影响,尤其是生长性能。2.阿魏酸对杉虎斑肠道消化酶活性、抗氧化能力、组织形态、免疫功能与菌群的影响本研究旨在评估饲料中添加FA对杉虎斑肠道的消化酶活性、抗氧化能力、形态、免疫及菌群的影响。结果表明,与对照组相比,饲料中添加80~160 mg/kg的FA显著提高了消化酶(脂肪酶、胰蛋白酶、淀粉酶和胃蛋白酶)和抗氧化酶(SOD、GSH-Px和CAT)的活性以及免疫参数(Ig M、C3和LYZ)的水平,并显著降低MDA的含量(P<0.05)。此外,饲喂含80~160 mg/kg FA饲料的杉虎斑,其肠道的绒毛长度、绒毛宽度和肌层厚度均显著地增加(P<0.05)。在肠道基因表达方面,饲料添加80~160 mg/kg FA显著上调了免疫相关基因(IL-1β、IL-8、TNF-αI、L-10和TGF-β1)、抗氧化相关基因(Mn SOD、Cu/Zn SOD和Nrf2)和紧密连接蛋白基因(ZO-1、Occludin和Claudin-3)的转录水平,而显著下调keap1b基因的转录水平(P<0.05)。在肠道菌群方面,添加80和1280mg/kg FA的饲料显著提高α多样性指数(Simpson和Shannon)与厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)的相对丰度,而显著降低变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度(P<0.05)。另外,在添加80mg/kg FA的处理组中,杉虎斑肠道菌群中厚壁菌门(Firmicutes)与拟杆菌门(Bacteroidetes)的比值(F/B)与不动杆菌属(Acinetobacter)的相对丰度显著减小,而乳酸杆菌属(Lactobacillus)和双歧杆菌属(Bifidobacterium)的相对丰度显著增加(P<0.05)。综上所述,这些结果表明在饲粮中适量添加FA可作为一种改善杉虎斑肠道健康的营养策略。3.杉虎斑Galectin-8基因克隆及其在不同阿魏酸水平饲料下的表达响应Galectin-8是半乳糖凝集素家族的成员,对β-半乳糖苷类能够特异性识别,具有多种生物学功能。为研究杉虎斑Galectin-8基因的序列特征、组织表达情况与饲料中添加FA对其表达的影响,使用c DNA末端快速扩增技术(Rapid amplification of c DNA ends,RACE)首次克隆得到了其全长c DNA序列。该序列长1368 bp,其中5’UTR为16 bp,3’UTR为394 bp,开放阅读框(ORF)长960 bp,共编码319个氨基酸。该氨基酸序列在N端和C端上各具有一个糖识别结构域(CRD),分别由136和133个氨基酸组成,由长为36个氨基酸的连接肽所连接,并包含两个保守基序H-NPR和WG-EE。同源性与系统发育进化树分析表明,杉虎斑Galectin-8与鞍带石斑鱼的一致性最高,为98.43%,并与其他硬骨鱼类聚为一支。RT-q PCR结果显示,Galectin-8在杉虎斑脾脏中表达量最高,其次是中肾、心脏、肠道、肝脏、头肾和鳃,而在脑、胃、皮肤和肌肉组织中微量表达。饲料中添加40~320 mg/kg的FA时,肠道、肝脏、头肾和脾脏的Galectin-8表达量显著上调(P<0.05),这表明FA可作为免疫刺激剂增强杉虎斑的先天性免疫。然而,杉虎斑Galectin-8的免疫功能尚不清,需要进一步的研究来阐明,以了解其在抵抗病原体入侵中的作用。
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