大菱鲆和红鳍东方鲀脂肪及胆固醇代谢初步比较研究

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大菱鲆和红鳍东方鲀不但是我国重要的经济养殖鱼类,还因其相对独特的脂肪存储方式正成为脂代谢研究的良好模型。本研究以大菱鲆和红鳍东方鲀为研究对象,对鱼类脂代谢关键基因的组织表达分布、饲料中胆固醇添加的必要性、饲料胆固醇添加对脂代谢的影响及脂代谢相关蛋白MID1相互作用蛋白(Mid1ip1)的功能作用特征进行初步探究。本文的主要研究内容和研究结果如下:1.大菱鲆与红鳍东方鲀脂代谢关键基因的组织表达分布脂质组织分布模式在不同鱼之间具有很大差异。大菱鲆和红鳍东方鲀分别将鳍条周围的皮下组织和肝脏作为主要的储脂部位。本实验初步探究了大菱鲆和红鳍东方鲀部分脂代谢关键基因的组织表达分布。这些基因主要涉及脂肪合成、脂肪酸氧化、甘油酯的生物合成和水解、脂质运输以及相关的转录调控。通过实时荧光定量PCR分别对30尾大菱鲆(10尾混一个样)和15尾红鳍东方鲀(5尾混一个样)脂代谢相关基因的组织表达分布进行分析。本研究结果表明,脂合成相关基因在两种鱼的肠和脑中表达水平较高,而在肝脏和肌肉中的表达水平较低。在大菱鲆的幽门盲囊以及两种鱼的肝脏和肠道中,肉碱酯酰转移酶(CPT1)低表达而过氧化物酶体酰基辅酶A氧化酶(ACOX1和ACOX3)高表达。此外,大菱鲆ACOX1和ACOX3以及乙酰辅酶A羧化酶(ACACβ)的表达量从前肠到盲肠递减。在甘油酯合成过程中,甘油磷酸酰基转移酶(GPAT)在大菱鲆肠道中低表达,在红鳍东方鲀肠道中几乎检测不到,同时二酰基甘油酰基转移酶(DGAT)在两种鱼的肠道中均高度表达。胰脂肪酶(PL)和胆盐激活酶(BSAL)在大菱鲆的幽门盲囊以及红鳍东方鲀的肝脏里具有最高的表达水平。脂肪甘油三酯脂肪酶(ATGL)、肝脂酶(HL)和脂蛋白脂肪酶(LPL)在两种鱼肝脏中的表达量远高于其他组织,而二酰甘油脂肪酶α(DAGLα)和单酰甘油脂肪酶(MGLL)在脑里高度表达。此外,大多数载脂蛋白和脂代谢相关转录因子在肠道中具有较高的表达量,而肌肉中脂肪酸β氧化相关基因的表达水平很低。综上所述,大菱鲆和红鳍东方鲀的肠道可能是进行脂代谢的关键部位之一。并且,大菱鲆前肠中的脂肪代谢更为活跃。在大菱鲆的幽门盲囊以及两种实验鱼的肝脏和肠道中,过氧化物酶体的脂肪酸β氧化相对于线粒体的脂肪酸β氧化占据重要地位。而在两种实验鱼肠道吸收脂肪再合成的过程中,单酰基甘油(MAG)途径相对于甘油-3-磷酸(G3P)途径占据重要地位。2.饲料胆固醇的添加对大菱鲆和红鳍东方鲀生长及脂代谢的影响本实验旨在评估大菱鲆和红鳍东方鲀饲料中胆固醇添加的必要性及饲料胆固醇添加对脂代谢的影响。通过在基础饲料(添加有30%的鱼粉但不添加鱼油)中添加不同含量的胆固醇(0%、0.5%、1%、2%和4%)制成五种实验饲料,并依次命名为Control、CHO-0.5、CHO-1.0、CHO-2.0和CHO-4.0。在大菱鲆和红鳍东方鲀实验中,每组饲料都设置3个重复桶,每桶养殖30尾鱼。由于消化能力存在差异,对大菱鲆每天进行两次表观饱食性投喂而对红鳍东方鲀每天进行三次表观饱食性投喂。随后在室内流动海水系统中开展为期70天的养殖实验。实验结果表明,在本实验条件下与对照组相比,饲料胆固醇添加对大菱鲆和红鳍东方鲀的生长性能无显著影响。然而与添加1%的胆固醇相比,过量的胆固醇添加(2%和4%)显著降低了红鳍东方鲀的增重率。此外,饲料胆固醇添加降低了两种鱼的摄食率和肝脏粗脂肪含量,然而0.5%的胆固醇添加升高了肌肉中的粗脂肪含量。饲料胆固醇添加显著影响了两种鱼血清、肝脏和肌肉中的脂质相关生化参数,同时显著升高了肝脏中C20:4n-6的含量。此外,饲料胆固醇添加显著上调了肝脏中胆固醇7α羟化酶(CYP7A1)的表达,下调了3-羟基-3-甲基戊二酰-COA还原酶(HMG-COAr)以及脂吸收和脂合成相关基因的表达。然而对肝脏中肉碱酯酰转移酶(CPT1)和载脂蛋白(Apo A1、Apo A4、Apo B100和Apo Eα)的表达无显著影响。本研究结果表明,在本实验条件下,饲料胆固醇添加对大菱鲆和红鳍东方鲀的生长性能无显著影响。与大菱鲆相比,红鳍东方鲀机体成分对于饲料中胆固醇含量的变化具有更强的缓冲能力。本研究结果将为鱼类饲料中胆固醇的科学应用提供理论支持。3.大菱鲆和红鳍东方鲀Mid1ip1基因核心片段克隆、组织表达分析及功能特征Mid1ip1在哺乳动物的脂肪合成和微管稳定中发挥着重要作用,然而在鱼类上却少有研究。为挖掘新的鱼类脂代谢调控基因,本研究克隆了大菱鲆和红鳍东方鲀Mid1ip1的核心片段并对其序列进行了分析。随后利用已有养殖实验的样品,探究大菱鲆Mid1ip1基因表达对饲料溶血卵磷脂添加的响应以及红鳍东方鲀Mid1ip1基因表达对饲料胆汁酸添加和脂质水平的响应,以初步分析Mid1ip1在两种实验鱼脂肪代谢中的可能作用。在大菱鲆基础饲料中梯度添加溶血卵磷脂(0.1%、0.25%和0.5%),并依次命名为LPC-0.1、LPC-0.25和LPC-0.5。在红鳍东方鲀实验中使用两种不同脂肪水平的饲料(适脂8.5%和高脂12.5%),并添加不同水平的胆汁酸(适脂水平饲料中分别添加0.02%和0.10%,高脂饲料中添加0.02%)。实验结果表明,大菱鲆Mid1ip1α以及红鳍东方鲀Mid1ip1(很可能是Mid1ip1β)均与其他海水硬骨鱼具有中等同源性,但和人的同源性较低。大菱鲆Mid1ip1β与斑马鱼和鲤鱼Mid1ip1β具有中等同源性。大菱鲆Mid1ip1α以及红鳍东方鲀Mid1ip1在肌肉和皮肤中的表达都较高,而在肝脏中表达都较低。然而,大菱鲆的Mid1ip1β在各个组织中表达水平都较低。饲料溶血卵磷脂添加对大菱鲆肝脏和肌肉中Mid1ip1基因的表达无显著影响。饲料中1%的胆汁酸添加显著降低了红鳍东方鲀肝脏中Mid1ip1的表达,然而饲料中脂肪水平变化对其无显著影响。在红鳍东方鲀中的研究发现,肝组织中Mid1ip1基因表达和微管蛋白(Tubulin-α)基因表达之间呈显著正相关(R~2=0.812,P=0.000),而Mid1ip1基因表达与脂肪合成的限速酶乙酰辅酶A羧化酶(ACCβ)的基因表达之间无显著相关性(R~2=-0.434,P=0.106)。综上所述,Mid1ip1在大菱鲆和红鳍东方鲀脂代谢中的作用有限,但可能在维持红鳍东方鲀的微管稳定中发挥了重要作用。目前为止,本实验是首次探究饲料营养素添加对鱼类Mid1ip1基因表达的影响。
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