论文部分内容阅读
团头鲂(Megalobrama amblycephala)是我国特有的经济淡水鱼类,随着养殖业压力的增大,提高日粮碳水化合物水平是降低饲料成本的有效方法之一。但是日粮糖水平过高不利于鱼体生长和肝脏健康。甜菜碱是动物机体高效的甲基供体,作为饲料添加剂在养殖动物中具有促进生长、降低体脂含量、提高免疫力、改善肉质和肠道菌群等多方面的作用。先前的研究发现高糖日粮降低了肝脏甜菜碱含量,但是没有探究背后的机理,另外,关于日粮补充甜菜碱对肠道菌群以及相关代谢的报道较少。因此,深入了解甜菜碱在机体内的代谢和甜菜碱对机体产生的影响具有重要的意义。本研究以团头鲂幼鱼为研究对象,首先,通过研究高糖日粮和甜菜碱日粮下鱼体生长性状、肝脏健康、血清代谢物和相关代谢酶基因的变化,揭示了高糖日粮降低团头鲂肝脏甜菜碱含量的机理,以及对生长等性状的影响。其次,通过探究高糖日粮和甜菜碱日粮对鱼体肠道微生物、TMA和TMAO代谢、胆汁酸代谢的影响,来揭示甜菜碱对TMAO代谢和NAFLD发生的影响。主要研究结果如下:1.高糖日粮降低团头鲂肝脏甜菜碱含量的机理通过对团头鲂幼鱼(初始体重为5.47±0.085g)进行不同饲料(标准饲料、高糖饲料、长期甜菜碱饲料(16周)和短期甜菜碱饲料(4周))的16周饲养试验来检测鱼体的生长性状、肝脏健康、血清代谢物和相关代谢酶基因的变化。结果显示,高糖日粮显著降低了鱼体末体重(BW~F)、增重率(WG)、特定生长率(SGR),显著提高了饵料系数(FCR)和肝体比(HSI)以及全鱼粗脂肪含量(p<0.05);长期甜菜碱组显著升高了BW~F、WG、SGR(p<0.05),显著降低了HSI和肌肉粗脂肪含量(p<0.05)。同时组织切片结果表明高糖组肝脏脂肪积累明显,而甜菜碱组改善了脂肪堆积情况。另外,血清代谢物和相关代谢酶基因表达结果显示:与CD组相比,HCD组的代谢物S-腺苷蛋氨酸(SAM)显著升高(p<0.05),同时甜菜碱、蛋氨酸、S腺苷高半胱氨酸(SAH)和肉碱的含量显著降低(p<0.05);与HCD组相比,LBD组的高半胱氨酸、甜菜碱、蛋氨酸、甘氨酸、SAM、SAH和肉碱的含量显著升高(p<0.05);与LBD组相比,SBD组的高半胱氨酸、蛋氨酸、二甲基甘氨酸、甘氨酸、SAM和肉碱的含量显著降低(p<0.05)。与CD组相比,HCD组的代谢酶基因gk、pfk1、serc、psph和cbs的表达量极显著升高(p<0.001),同时bhmt、metk和ahcy的表达量没有显著变化(p>0.05);与HCD组相比,LBD组的bhmt、metk和ahcy的表达量显著升高(p<0.05),同时gk、pfk1、serc、psph和cbs的表达量极显著降低(p<0.001);与LBD组相比,SBD组的gk、serc、psph、bhmt和ahcy的表达量显著升高(p<0.05)。这些代谢物和基因表达结果说明高糖日粮通过加强葡萄糖生成高半胱氨酸的过程(包括糖酵解、丝氨酸代谢、胱硫醚代谢和高半胱氨酸甲基化),从而消耗甜菜碱,导致肝脏甜菜碱含量降低。日粮补充甜菜碱一方面改善了团头鲂的生长性状和肝脏健康状况、降低全鱼和肌肉脂肪含量,另一方面,补充甜菜碱加强了甜菜碱代谢、高半胱氨酸代谢、蛋氨酸甲基化、转甲基作用和高半胱氨酸循环。虽然短期补充甜菜碱产生的影响介于高糖组和长期投喂甜菜碱组之间,但是会造成机体短暂的内环境失衡,并需要一段时间调整。2.日粮中高糖和甜菜碱对鱼体肠道微生物、TMAO及胆汁酸代谢的影响在前述的饲养试验结束后,检测团头鲂肠道微生物群落的多样性,以及与高糖、甜菜碱相关的特定菌群微生物数量的变化,并结合血清代谢物及相关代谢基因的表达来阐释高糖与甜菜碱对鱼体代谢与健康的影响。肠道微生物结果显示:HaeIII酶切后,与CD组相比,HCD组的香农指数(H′)显著降低(p<0.05),与HCD组相比,HCB和HC4B组显著升高(p<0.05);MspI酶切后,只有HCD组的H′显著降低(p<0.05)。聚类分析显示HCB和HC4B组的样本无论在HaeIII酶切还是MspI酶切后都聚类在单独的亚群中。肠道菌群qPCR分析发现,与CD组相比,HCD组的Lactobacillus sp.丰度显著增加(p<0.05),Clostridium sp.丰度和cutc表达水平显著降低(p<0.05);与HCD组相比,HCB组的grdh表达水平显著升高(p<0.05),Lactobacillus sp.丰度和cnta表达水平显著降低(p<0.05)。血清代谢物分析表明,与CD组相比,甜菜碱和TMA浓度在HCD组显著降低(p<0.05),在HC4B组和HCB组中降低趋势得到一定程度的改善;与CD组和HCD组相比,HCB和HC4B组TMAO浓度显著降低(p<0.05);与CD组相比,HCD组Glu和Lys浓度显著降低(p<0.05);与HCD组相比,12个生糖或生酮氨基酸中的7个氨基酸(Ala、Gln、Glu、Ile、Leu、Pro和Val)在HCB组中显著降低(p<0.05);12个中的5个氨基酸(Gln、Ile、Leu、Trp和Val)在HC4B组中显著降低(p<0.05)。相关代谢基因表达结果显示,与CD组相比,HCD组的cyp7a1、cyp27a1、oatp1和fxr表达水平显著升高(p<0.05),mrp2和tgr5表达水平显著降低(p<0.05)。与HCD组相比,HCB组的fmo3、cyp7a1、cyp27a1、bsep和tgr5表达水平显著升高(p<0.05),oatp1表达水平显著降低(p<0.05)。上述试验结果说明:1)高糖(淀粉)日粮破坏了肠道菌群的多样性,抑制胆碱无氧代谢和TMA含量,但是甜菜碱能改善肠道菌群,提高甜菜碱无氧代谢和TMA水平;2)甜菜碱增强fmo3的表达,但降低血清TMAO浓度;3)高糖日粮破坏胆汁酸的代谢及正常功能从而诱导NAFLD的发生,补充甜菜碱能改善以上情况;4)甜菜碱改善高糖日粮造成的效果可能是因为减少糖类的利用率。综上所述,高糖日粮降低了团头鲂肝脏甜菜碱含量,对鱼体生长性状、肝脏健康、肠道菌群和胆汁酸代谢均有不利影响,添加甜菜碱能缓解以上影响。饲料添加适宜水平的甜菜碱有利于团头鲂的健康养殖。