環(huán)境因子脅迫對(duì)魚(yú)類(lèi)生理生化和免疫指標(biāo)影響的研究進(jìn)展

謝國(guó)強(qiáng)

（河南省水產(chǎn)科學(xué)研究院， 鄭州 450044）

魚(yú)類(lèi)在水體一定環(huán)境指標(biāo)下生長(zhǎng)， 其生活環(huán)境的變化對(duì)魚(yú)類(lèi)的生長(zhǎng)、繁育、攝食、行為均有直接或間接的影響。 水體中的溫度、pH值、鹽度、氨氮、亞硝酸鹽、底質(zhì)等對(duì)魚(yú)類(lèi)的健康生長(zhǎng)至關(guān)重要。 近年來(lái)，隨著極端天氣頻發(fā)以及集約化養(yǎng)殖的快速發(fā)展，極易導(dǎo)致養(yǎng)殖水體溫度驟變或水體底質(zhì)惡化， 在水體中相關(guān)環(huán)境因子的突然改變， 嚴(yán)重影響著魚(yú)類(lèi)的正常生長(zhǎng)和生理代謝， 從而對(duì)魚(yú)類(lèi)產(chǎn)生一定程度的環(huán)境脅迫。

環(huán)境脅迫指一種環(huán)境因子或多種環(huán)境因子綜合作用對(duì)其生存狀態(tài)產(chǎn)生的壓力， 打破原來(lái)魚(yú)類(lèi)與環(huán)境之間所形成結(jié)構(gòu)完整性和功能平衡性， 影響?hù)~(yú)類(lèi)體內(nèi)的正常生理代謝功能， 機(jī)體的物質(zhì)代謝和能量代謝出現(xiàn)紊亂。 通常情況下，脅迫可分為急性環(huán)境脅迫和慢性環(huán)境脅迫，無(wú)論哪種脅迫，都會(huì)對(duì)魚(yú)體造成一定程度的傷害。 本文總結(jié)了近年來(lái)相關(guān)環(huán)境因子脅迫對(duì)魚(yú)類(lèi)抗氧化酶以及免疫指標(biāo)影響的研究進(jìn)展，旨在為漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1 抗氧化酶概述

當(dāng)水體環(huán)境發(fā)生變化會(huì)引起魚(yú)體內(nèi)多種生理應(yīng)激反應(yīng)， 魚(yú)體受到應(yīng)激反應(yīng)后產(chǎn)生大量活性氧自由基（ROS），對(duì)魚(yú)類(lèi)的生長(zhǎng)和生理代謝水平有著直接的影響。 然而作為抗氧化酶，如：過(guò)氧化氫酶(Catalase，CAT)、 超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase，SOD)、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(Glutathione peroxidase，GSH-PX)等均有清除生物體內(nèi)過(guò)量ROS的能力，對(duì)增強(qiáng)生物機(jī)體抗氧化、 防御能力以及提升其免疫力具有重要作用[1]。其中，SOD 、CAT是抗氧化酶系統(tǒng)中極其重要的功能酶， 二者聯(lián)合起來(lái)有清除ROS 的能力。 有研究表明，當(dāng)魚(yú)類(lèi)機(jī)體受到外界脅迫時(shí)，SOD和CAT在清理過(guò)量自由基時(shí)具有一定的協(xié)同性，當(dāng)其活性下降時(shí)，表明其清除ROS的能力下降[2]。 總抗氧化能力(T-AOC)通常用于衡量抗氧化系統(tǒng)功能，在一定程度上可以反應(yīng)生物機(jī)體清除ROS的能力[3]。 丙二醛（MDA） 是衡量生物機(jī)體氧化脅迫程度的指標(biāo)之一，可以反映機(jī)體細(xì)胞膜過(guò)氧化的程度，它還能加劇細(xì)胞膜的損傷， 反映組織細(xì)胞受ROS 攻擊的程度[4]。溶菌酶（LZM）是魚(yú)體非常重要的免疫因子，其活性與水溫、鹽度等環(huán)境因子密切相關(guān)，通常情況下，環(huán)境因子的急劇變化會(huì)顯著抑制機(jī)體的免疫功能。 免疫球蛋白M(IgM)是魚(yú)體內(nèi)一種重要的免疫球蛋白，主要分布在血液中，IIM是反應(yīng)魚(yú)類(lèi)機(jī)體免疫應(yīng)答的重要指標(biāo)，與LZM相似，當(dāng)其受到外界環(huán)境急劇變化時(shí)，其免疫功能會(huì)受到顯著抑制[5]。

2 相關(guān)環(huán)境因子脅迫對(duì)魚(yú)類(lèi)生理生化指標(biāo)的影響

2.1 溫度

魚(yú)類(lèi)作為變溫動(dòng)物， 溫度的變化對(duì)魚(yú)的生長(zhǎng)及生理代謝有直接影響。 管敏等[6]研究發(fā)現(xiàn)溫度驟變使史氏鱘 (Acipenser schrenckii）SOD、CAT 活性、GSH含量、 MDA 含量和LZM活性均發(fā)生不同程度的變化，IgM 含量呈先下降后升高的趨勢(shì)，這也表明急性低溫脅迫對(duì)史氏鱘幼魚(yú)肝臟機(jī)能產(chǎn)生了不利影響，并顯著抑制了其抗氧化防御能力和免疫功能。 在溫度脅迫對(duì)雙帶隱帶麗魚(yú)(Apistogramma bitaeniata)抗氧化酶和免疫指標(biāo)的研究中發(fā)現(xiàn)， 在養(yǎng)殖過(guò)程中遇到溫度驟變時(shí)， 在24 h內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)救是及時(shí)有效的；20℃和32℃組SOD 和CAT 活性、GSH 和MDA 含量的變化趨勢(shì)基本一致， 而與32℃處理組比20℃處理組更能促使雙帶隱帶麗魚(yú)產(chǎn)生更多的LZM， 表明32℃處理組在受到高溫脅迫后對(duì)雙帶隱帶麗魚(yú)幼魚(yú)產(chǎn)生了一定的保護(hù)機(jī)制； 各處理組IgM 含量變化不顯著[7]。在溫度對(duì)大口黑鱸幼魚(yú)不同組織抗氧化酶影響的研究中， 在21～33℃條件下， 大口黑鱸SOD和CAT 活性在鰓中含量最高且變化較大， 鰓中SOD和CAT 活性隨著溫度升高而先降低后升高，而29℃組活性最低；與SOD和CAT 活性相似，MDA 含量在鰓中較高，其中鰓和腸中的MDA含量均在21℃組含量最高。 肝臟、鰓和腸中均有較高GSH，整體隨溫度升高而呈先降低后升高的趨勢(shì)。 肝臟中T-AOC處于較高，肌肉中最低，整體隨溫度升高呈波動(dòng)性變化，在29℃組最低[8]。 研究發(fā)現(xiàn)將大口黑鱸幼魚(yú)置于31℃、34℃和37℃的水中，34℃和37℃處理組成活率均低于50%，在48 h 時(shí)，31℃和34℃組SOD、GSH-PX、CAT、LZM活力均顯著高于對(duì)照組[9]，因此，在日常養(yǎng)殖過(guò)程中，應(yīng)將水溫控制在34℃以下。 在急性溫度脅迫對(duì)銀鯧(Pampus argenteus)幼魚(yú)抗氧化酶和免疫指標(biāo)的研究中發(fā)現(xiàn)， 在銀鯧幼魚(yú)肝臟中，22℃組SOD和CAT活性均呈先上升后下降的趨勢(shì)，GSH-PX和MDA均出現(xiàn)不同程度的變化， 這也意味著急性溫度脅迫對(duì)銀鯧幼魚(yú)的肝臟造成了一定程度的損傷， 并對(duì)其抗氧化能力和免疫應(yīng)答反應(yīng)產(chǎn)生了一定的影響。 在對(duì)翹嘴鱖（Siniperca chuatsi）幼魚(yú)進(jìn)行96 h溫度脅迫過(guò)程中，翹嘴鱖幼魚(yú)肝臟SOD和CAT活性呈先降低后升高再降低的變化趨勢(shì)，其SOD和CAT活性在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中變化趨勢(shì)比較一致， 相似的結(jié)果在在吉富羅非魚(yú)（Oreochromis niloticus）中也有出現(xiàn)。高溫脅迫對(duì)美洲鰣（Alosa sapidissima）的研究中發(fā)現(xiàn)[10]，在肝中，28℃和30℃組CAT、 GSH-Px、SOD活性隨時(shí)間增長(zhǎng)均呈上升變化，MDA含量呈先升后降的變化趨勢(shì)；在血清中，30℃組SOD活性和MDA含量均隨時(shí)間增長(zhǎng)呈先升后降再升的變化，在96 h時(shí)均顯著大于24℃和28℃組（P＜0.05），而24℃和28℃組均較穩(wěn)定，28℃組CAT和GSH-Px活性均隨時(shí)間增長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)，24℃組基本穩(wěn)定，30℃組在48 h呈下降趨勢(shì)， 表明高溫脅迫對(duì)美洲鰣抗氧化酶產(chǎn)生了較大影響。

2.2 氨氮

氨氮是養(yǎng)殖水環(huán)境中主要的污染因子之一，其來(lái)源于蛋白質(zhì)最終的分解代謝產(chǎn)物， 通常以總氨氮來(lái)衡量水中的氨， 其以離子氨 （NH4+） 和非離子氨（NH3）兩種形式存在。 魚(yú)類(lèi)對(duì)氨氮的毒性非常敏感，當(dāng)魚(yú)類(lèi)長(zhǎng)時(shí)間處于氨氮脅迫環(huán)境下并且超過(guò)自身機(jī)體調(diào)節(jié)限度時(shí)， 機(jī)體的非特異性免疫系統(tǒng)就會(huì)被破壞，其中抗氧化系統(tǒng)最容易被破壞，機(jī)體中部分抗氧化物質(zhì)的含量下降，抗氧化酶的活性降低，從而導(dǎo)致魚(yú)類(lèi)免疫力下降嚴(yán)重影響?hù)~(yú)類(lèi)的健康。 在氨氮脅迫對(duì)刀鱭(coilia nasus)稚幼魚(yú)研究中發(fā)現(xiàn)，在脅迫24 h后稚幼魚(yú)T-AOC活力顯著下降， GSH-PX活力上升但不顯著，T-SOD 、CAT活力均顯著上升； 恢復(fù)24 h后各種酶的活性都在向正常水平恢復(fù)， 但是最終都沒(méi)有恢復(fù)到對(duì)照組水平,表明刀鱭在受到氨氮脅迫后對(duì)抗氧化系統(tǒng)產(chǎn)生了一定的應(yīng)激反應(yīng)并影響其生長(zhǎng)。 管敏等在慢性氨氮脅迫對(duì)子二代中華鱘(Acipenser sinensis)研究中發(fā)現(xiàn)，子二代中華鱘血清和肝臟SOD、CAT、T-AOC活性及GSH含量隨氨氮濃度的增加呈逐漸降低的趨勢(shì)， 而MDA含量呈升高趨勢(shì)，血清、肝臟LZM活性及IgM含量均顯著下降，慢性氨氮脅迫顯著抑制了子二代中華鱘的生長(zhǎng)，降低了魚(yú)體的抗氧化能力和免疫能力。在急性氨氮脅迫對(duì)翹嘴鱖幼魚(yú)的研究中發(fā)現(xiàn)， 翹嘴鱖幼魚(yú)肝臟SOD、CAT活性和GSH含量均呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，可能是隨著氨氮脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)， 魚(yú)體內(nèi)ROS含量不斷增加，肝臟組織受到氨氮毒性影響，從而抑制了其抗氧化酶活性，最終導(dǎo)致抗氧化功能被削弱；此外，該研究還發(fā)現(xiàn)翹嘴鱖幼魚(yú)肝臟SOD、CAT和GSH三者具有協(xié)同作用。在慢性氨氮脅迫對(duì)史氏鱘（Acipenser schrenckii）幼魚(yú)的研究中發(fā)現(xiàn)，慢性氨氮脅迫顯著抑制了史氏鱘幼魚(yú)的生長(zhǎng)，降低了魚(yú)體的抗氧化能力和免疫能力；隨著氨氮濃度的增加， 肝臟SOD、CAT、T-AOC活性和GSH含量呈下降趨勢(shì)，MDA含量呈上升趨勢(shì)。免疫指標(biāo)中，LZM活性和IgM含量受氨氮脅迫影響顯著。

2.3 鹽度

鹽度是水生動(dòng)物的限制生態(tài)因子之一， 養(yǎng)殖環(huán)境的鹽度波動(dòng)對(duì)水生動(dòng)物生長(zhǎng)、 發(fā)育及滲透壓調(diào)節(jié)均有重要的影響。 水體鹽度變化會(huì)導(dǎo)致魚(yú)類(lèi)的內(nèi)外滲透壓失衡， 從而使其啟動(dòng)一系列生理調(diào)節(jié)功能以適應(yīng)環(huán)境鹽度的改變。 有研究表明， 大鱗副泥鰍（Paramisgurnus dabryanus）對(duì)一定濃度的鹽度具有調(diào)節(jié)適應(yīng)能力，在大鱗副泥鰍受到鹽度脅迫后，其肝臟SOD和CAT活性均表現(xiàn)為先上升、 后下降的趨勢(shì)，且分別于脅迫12 h和2‰時(shí)達(dá)到最大值，GSH-PX活性在脅迫后的12 h內(nèi)有所升高， 之后所有鹽度試驗(yàn)組均回落至正常水平，MDA含量分別在1‰和7‰時(shí)達(dá)到最大值，且顯著高于淡水對(duì)照組。 在鹽度對(duì)云紋石斑魚(yú)研究中發(fā)現(xiàn)，其SOD 與CAT 活性呈先下降后上升的趨勢(shì)，最終恢復(fù)至正常水平，而MDA含量呈先上升后下降的趨勢(shì)，表明酶活力初期會(huì)受到抑制，隨后恢復(fù)，以抵御脅迫傷害。 溶菌酶活力隨時(shí)間延長(zhǎng)先升高后降低，在非特異性免疫中發(fā)揮重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，黃河鯉幼魚(yú)在養(yǎng)殖用水鹽度0 ～6‰ 范圍內(nèi)適當(dāng)提高鹽度可提高其肝臟抗氧化性能， 各鹽度組黃河鯉幼魚(yú)肝臟組織的SOD、CAT、LZM、GSH-Px 活性隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)均有先升高后下降的趨勢(shì)，且SOD、CAT、GSH-Px 活性在鹽度為6 ‰時(shí)能在脅迫96h 內(nèi)維持較高水平， 各鹽度組的MDA 含量均在脅迫6 h達(dá)峰值， LZM 酶活性在脅迫96h 內(nèi)均顯著高于對(duì)照組。 在對(duì)點(diǎn)籃子魚(yú)（Siganus guttatus）的研究中發(fā)現(xiàn)，點(diǎn)籃子魚(yú)對(duì)低鹽的耐受力比較強(qiáng)， 在鹽度快速改變時(shí)， 點(diǎn)籃子魚(yú)能通過(guò)調(diào)節(jié)自身的抗氧化酶活力來(lái)清除體內(nèi)過(guò)量的ROS； 點(diǎn)籃子魚(yú)直接放入鹽度為10和20的水體中， 其SOD、CAT 和GSH-PX 活性雖有一定程度的升高，但與對(duì)照組無(wú)顯著性差異，直接放入鹽度為5‰的水體中SOD 酶活性與對(duì)照組無(wú)顯著性差異， 而CAT 和GSH-PX 活性與對(duì)照組有顯著性差異，但在24h時(shí)均恢復(fù)到對(duì)照組水平。

3 小結(jié)與展望

相關(guān)環(huán)境因子脅迫使魚(yú)類(lèi)無(wú)法保持正常的生理狀態(tài)， 促使抗氧化水平和免疫指標(biāo)發(fā)生一定程度的變化或無(wú)法恢復(fù)至正常水平，而在日常養(yǎng)殖過(guò)程中，嚴(yán)重影響?hù)~(yú)類(lèi)的正常生長(zhǎng)、發(fā)育、攝食等行為，最終導(dǎo)致抗病力下降、生長(zhǎng)緩慢，甚至出現(xiàn)大面積死亡現(xiàn)象。因此，今后需對(duì)相關(guān)環(huán)境因子對(duì)魚(yú)類(lèi)的影響進(jìn)行更深入的研究， 探究不同環(huán)境因子聯(lián)合對(duì)魚(yú)類(lèi)影響的作用機(jī)制， 根據(jù)抗氧化酶的變化作為水質(zhì)檢測(cè)和魚(yú)類(lèi)健康的重要依據(jù)， 建立環(huán)境因子脅迫對(duì)魚(yú)的反應(yīng)與水質(zhì)監(jiān)測(cè)和相結(jié)合的預(yù)警方案， 為漁業(yè)健康養(yǎng)殖發(fā)展提供重要的科學(xué)依據(jù)。