甘露寡糖對(duì)鯉魚腸道形態(tài)及氨基酸分解代謝的影響

段博文，馬少春

水產(chǎn)品作為重要的蛋白質(zhì)和高含量的健康脂肪酸，如二十二碳六烯酸和二十碳五烯酸，以及其他被認(rèn)為是健康的營(yíng)養(yǎng)素，其消費(fèi)量在不斷增加。但全球氣候變化可能通過(guò)降低世界范圍內(nèi)野生魚類種群和集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)的生產(chǎn)力來(lái)影響水產(chǎn)養(yǎng)殖的發(fā)展。水溫升高到一定限度可能有利于水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)，因?yàn)樗梢蕴岣唪~的生長(zhǎng)速度，縮短魚的成熟期，另一方面，研究表明水溫的變化超出最適溫度時(shí)會(huì)影響魚的體溫、需氧量、健康、飼料利用率和生長(zhǎng)（Debnath等，2006）。水溫升高時(shí)，無(wú)限制的飼料供應(yīng)會(huì)降低魚的采食量和腸道吸收能力，這是因?yàn)槲⒔q毛表面積減少，這些影響都會(huì)導(dǎo)致生長(zhǎng)性能下降（Song等，2010）。可發(fā)酵的低聚糖會(huì)改變腸道形態(tài)，并伴隨氧化應(yīng)激的一些變化。Dimitroglou等（2008）在常溫下研究發(fā)現(xiàn)，低聚寡糖增加虹鱒魚的絨毛吸收表面積、密度和長(zhǎng)度。此外，益生元引起的腸道環(huán)境變化也會(huì)限制氨基酸分解代謝，從而促進(jìn)脂肪和碳水化合物作為能量來(lái)源的使用。在熱應(yīng)激條件下，每獲得一個(gè)三磷酸腺苷（ATP）使產(chǎn)熱下降非常重要。迄今為止，關(guān)于在高溫條件下，甘露寡糖對(duì)魚腸道形態(tài)和降低氨基酸分解代謝潛力的研究報(bào)道有限。因此，本試驗(yàn)研究了在水溫輕度升高時(shí)日糧添加甘露寡糖對(duì)鯉魚腸道形態(tài)及全血部分游離氨基酸濃度和酰基肉堿組分的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物與設(shè)計(jì) 試驗(yàn)將20條鯉魚分配到10個(gè)水族箱（60 cm×30 cm×36 cm）中，隨機(jī)分為兩組，對(duì)照組飼喂基礎(chǔ)日糧，試驗(yàn)組在基礎(chǔ)日糧中添加4 g/kg甘露寡糖，分別在理想溫度下（23.2℃）飼養(yǎng)35 d，高溫下（26.1℃）飼養(yǎng)14 d。基礎(chǔ)日糧和試驗(yàn)日糧配方見(jiàn)表1。

1.2 試驗(yàn)飼喂程序 兩種試驗(yàn)日糧均在常溫23.2℃飼喂35 d。在35 d的飼喂期結(jié)束時(shí)，每條魚禁食24 h，并對(duì)未取樣進(jìn)行常溫分析的魚進(jìn)行升溫實(shí)驗(yàn)。每個(gè)水族箱的水溫由23.2℃提高到26.1℃，升溫速率為3℃/36 h，升溫時(shí)間為2周。每天分別在09：00和17：00各飼喂1次，整個(gè)研究期間飼喂量保持不變。所有水族箱置于12：12 h的明暗光周期。

表1 基礎(chǔ)日糧和試驗(yàn)日糧配方g/kg

1.3 水質(zhì)和血液參數(shù)測(cè)定 溫度為23.2℃時(shí)，水族箱平均pH為7.0、溶解氧為6.52 mg/L、亞硝酸鹽含量為0.10 mg/L。水溫升高至26.1℃時(shí)，對(duì)照組和試驗(yàn)組日平均pH為7.6、溶解氧為5.44 mg/L、亞硝酸鹽為0.08 mg/L。35 d常溫飼喂期結(jié)束時(shí)所有魚禁食24 h，稱量最終體重，并使用過(guò)量的苯佐卡因溶液（300 mg/L）將每個(gè)魚缸中的1條魚處死，并進(jìn)行血液采樣。其余一半的魚在高溫試驗(yàn)后也采樣同樣的處理過(guò)程。使用1 mL注射器從心臟穿刺采集血樣，樣品在-20℃密封保存，之后用于測(cè)定氨基酸和酰基肉堿。

1.4 腸道組織形態(tài) 采血后解剖魚，測(cè)量正常和升高溫度下中腸和后腸的褶皺高度和寬度。參考Rekecki等（2009）研究方法對(duì)樣品進(jìn)行光鏡檢查和評(píng)價(jià)形態(tài)學(xué)。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析 采用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，所有數(shù)據(jù)在分析前均進(jìn)行正態(tài)性評(píng)價(jià)，并采用SPSS中一般線性模型單變量方差分析，其中甘露寡糖處理和溫度效應(yīng)為固定因素，所有數(shù)據(jù)均表示為“均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差”。P＜0.05表示差異顯著，P值在0.05～0.10之間為差異有顯著趨勢(shì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 日糧添加甘露寡糖對(duì)不同溫度條件下鯉魚腸道組織形態(tài)的影響 由表2可知，兩組在常溫和高溫結(jié)束時(shí)的最終體重分別為（67±2）g和（74±3）g，且在任何時(shí)間點(diǎn)均無(wú)顯著差異（P＞0.05，未展示數(shù)據(jù)）。輕度升高溫度后，無(wú)論日糧添加甘露寡糖與否，均顯著降低中腸中性和酸性杯狀細(xì)胞數(shù)量（P＜0.05），同時(shí)有降低褶皺高度的趨勢(shì)（P=0.06）。然后，兩個(gè)溫度條件下，日糧補(bǔ)充甘露寡糖均使后腸杯狀細(xì)胞數(shù)量增加（P＜0.05）。日糧處理和溫度對(duì)中腸和后腸褶皺寬度、褶皺高度和杯狀細(xì)胞數(shù)量（中性、酸性及杯狀細(xì)胞總數(shù)）的影響均無(wú)顯著交互效應(yīng)（P＞0.05）。

2.2 日糧添加甘露寡糖對(duì)不同溫度條件下鯉魚血液氨基酸含量的影響 由表3可知，輕度升溫后全血中游離氨基酸濃度（如纈氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、絡(luò)氨酸）均顯著升高（P＜0.05），但對(duì)鳥氨酸、瓜氨酸、甘氨酸和丙氨酸濃度無(wú)顯著影響（P＞0.05）。日糧添加甘露寡糖及日糧與溫度的交互效應(yīng)對(duì)全血游離氨基酸水平均無(wú)顯著影響（P ＞ 0.05）。

表2 日糧添加甘露寡糖對(duì)不同溫度條件下鯉魚腸道組織形態(tài)的影響

表3 日糧添加甘露寡糖對(duì)不同溫度條件下鯉魚血液氨基酸含量的影響μmol/L

表4 日糧添加甘露寡糖對(duì)不同溫度條件下鯉魚血液酰基肉堿組分的影響 μmol/L

2.3 日糧添加甘露寡糖對(duì)不同溫度條件下鯉魚血液酰基肉堿組分的影響 由表4可知，日糧添加甘露寡糖除了對(duì)血液甲苯基化和甲基丙二酰化肉堿水平有降低趨勢(shì)外（P＜0.1），對(duì)血液肉堿其他組分均無(wú)顯著影響（P＞0.05）。溫度顯著提高了血液丙酰化肉堿含量（P＜0.05），有降低甲基丙二酰化肉堿水平的趨勢(shì)（P=0.08）。日糧處理和溫度對(duì)甲基丙二酰化肉堿組分的影響具有顯著交互效應(yīng)的趨勢(shì)（P=0.09）。

3 討論

動(dòng)物產(chǎn)熱產(chǎn)生于基礎(chǔ)代謝、運(yùn)動(dòng)和飼料誘導(dǎo)的產(chǎn)熱，關(guān)于減少熱負(fù)荷影響的方法是降低采食量（Mujahid，2011），但這也會(huì)降低一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收。Marchini等（2011）對(duì)家禽研究表明，升高環(huán)境溫度可降低腸道的吸收表面積。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在輕度升高溫度后，中腸的褶皺高度的下降趨勢(shì)表明吸收表面減少，這個(gè)特性可以作為克服溫度升高的負(fù)面影響，但不會(huì)對(duì)魚的生長(zhǎng)性能有好處。在日糧能量供應(yīng)減少的情況下，較高能量需要必須動(dòng)員機(jī)體儲(chǔ)備。如果必須動(dòng)員脂肪儲(chǔ)存來(lái)為檸檬酸循環(huán)提供乙酰輔酶A，則需要草酸乙酸來(lái)形成檸檬酸并產(chǎn)生ATP（Owen等，2002）。草酰乙酸只能由葡萄糖或某些氨基酸合成，由于吸收減少，可用的葡萄糖更少，草酰乙酸的主要來(lái)源將是機(jī)體儲(chǔ)備的氨基酸。

本研究中，在禁食血液樣品中有幾個(gè)游離氨基酸在水溫升高后升高，這表明機(jī)體儲(chǔ)備的氨基酸動(dòng)員增加，同時(shí)它們作為能量底物的假設(shè)得到了丙酰肉堿大量增加結(jié)果的支持。如丙酰肉堿反映了甲硫氨酸和異亮氨酸分解代謝產(chǎn)物丙酰輔酶A的濃度（Zhang等，2004）。由于甘露寡糖對(duì)腸道褶皺高度和褶皺寬度無(wú)顯著影響，在試驗(yàn)條件下補(bǔ)充甘露寡糖似乎對(duì)腸道吸收能力沒(méi)有影響，這與Zhou等（2010）的研究結(jié)果相似。甘露寡糖的主要作用方式是避免細(xì)菌菌毛黏附腸道黏膜和隨之而來(lái)的腸道細(xì)菌負(fù)荷的減少，這可能導(dǎo)致單位腸道吸收面積對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收的更高效率。

水溫升高后，鯉魚中腸杯狀細(xì)胞數(shù)量的減少，可以認(rèn)為黏液素的產(chǎn)生也減少，從而降低腸道對(duì)病原體的屏障，減少消化產(chǎn)物在腸道內(nèi)的移動(dòng)（Hoerr，2001）。我們推測(cè)這一特性是由于熱應(yīng)激降低了飼料攝入量，從而降低對(duì)黏液的需求。杯狀細(xì)胞的活動(dòng)降低可能也會(huì)限制熱量的產(chǎn)生，并為身體的其他代謝過(guò)程提供營(yíng)養(yǎng)，但本試驗(yàn)在后腸中未發(fā)現(xiàn)這種效應(yīng)，這可能與中腸是營(yíng)養(yǎng)吸收的主要部位有關(guān)。在后腸中，日糧補(bǔ)充甘露寡糖增加了杯狀細(xì)胞的數(shù)量，這表明甘露寡糖有可能降低這部分腸道的細(xì)菌負(fù)荷，因?yàn)楹竽c通常比中腸含有更多的微生物群（Mondal等，2010）。

4 結(jié)論

在本試驗(yàn)條件下，水溫升高兩周后導(dǎo)致腸道吸收能力下降，分泌黏液的杯狀細(xì)胞數(shù)量減少，氨基酸分解代謝增加。日糧補(bǔ)充甘露寡糖不能改善這一變化，但增加了后腸杯狀細(xì)胞的數(shù)量。