魚類的運輸應激反應誘發因素、影響及緩解措施

李勇男,劉海英,*,蘇從毅

(1.江南大學食品學院,江蘇無錫 214122;2.無錫中糧工程科技有限公司,江蘇無錫 214035)

魚類的運輸應激反應誘發因素、影響及緩解措施

李勇男1,劉海英1,*,蘇從毅2

(1.江南大學食品學院,江蘇無錫 214122;2.無錫中糧工程科技有限公司,江蘇無錫 214035)

運輸過程中污染、振動的水體、高度擁擠、溫度等突然改變的環境都會引發魚類產生運輸應激反應,對魚體健康造成影響,嚴重時會衰竭而死。對此,本文主要介紹了運輸應激的誘發因素以及對魚類造成的不利影響,并列舉了目前預防和緩解運輸應激的相關措施,提出了運輸應激研究的必要性。

運輸應激,誘發因素,影響,緩解措施

隨著現代養殖業的迅速發展,粗放養殖模式逐漸被集約化養殖所替代。魚類在集約化養殖過程中,極易受到飼養密度、環境變化、水質污染、飼料組成和飼養管理等方面因素影響而產生應激,如脅迫應激、溫度應激等[1]。

應激學說是由加拿大病理生理學家Hans Sely于1936年提出的,認為應激反應是動物體受到一切不利因素的刺激后隨機產生的非特性適應性反應,亦即應激綜合征[2]。輕度應激會對魚類的生長產生影響,如果應激的刺激強度過大或持續時間過長,超過機體的耐受力,就會導致機體免疫力下降,誘發疾病甚至是死亡。

運輸應激則是養殖到銷售環節之間一種較為常見的氧化應激反應。目前,我國魚類的?；钸\輸以有水通氧運輸為主[3],采取通入水體氧氣、空氣或者潑灑制氧劑為主要?；钍侄巍１；钸\輸雖然能使大部分魚保“活”,但是運輸過程中污染、振動的水體、高度擁擠、溫度等突然改變的環境都會引發魚類不同程度的氧化應激反應,對魚體健康產生影響。

1 運輸應激的誘發因素

運輸應激是指動物在運輸過程中,由于禁食、環境變化、顛簸等因素的綜合作用下,產生的適應性或防御性反應[4]。同氧化應激一樣,運輸應激的發生涉及到神經和內分泌兩大調節系統,并伴隨著糖、蛋白、脂肪及水鹽代謝的變化。有研究表明,在運輸脅迫條件下,銀鯧血清皮質醇、血糖與乳酸含量顯著升高[5]。周傳朋等[6]研究團頭魴運輸應激也得到類似結論。

實際上,運輸應激就是在眾多應激源刺激下機體所產生的一種氧化應激反應。其機理為機體受到外界環境刺激時,通過氧化還原反應進行多層次應激性調節和信號轉導,以消除體內產生過多氧自由基,避免氧化損傷。

1.1 氨氮脅迫

運輸過程的水體中,由于魚類排泄物得不到及時清除,氨氮持續累積,其含量會逐漸升高。有研究表明[8],高濃度的氨氮脅迫會對魚鰓絲表皮細胞造成損害,影響鰓的氣體交換功能,并且破壞滲透平衡,引起肝臟腎臟等組織器官病變,降低機體免疫力,嚴重時造成魚體衰竭而死。黃云[9]和劉娥[10]分別對青魚幼魚和草魚幼魚進行氨氮毒性研究,確定青魚幼魚和草魚幼魚的96 h半數致死濃度分別為36.4 mg/L和48.16 mg/L,并發現青魚幼魚在96 h高氨氮脅迫后,魚腮小片基部的毛細血管破裂,鰓小片呼吸上皮細胞也出現大面積脫落,腮絲Na+/K+-ATP酶活性也出現了顯著性變化。

1.2 擁擠脅迫

運輸過程中,為提高經濟利益,經營者往往會增加運輸量,這樣就造成了擁擠脅迫。擁擠脅迫同其他環境脅迫一樣,首先會引起機體神經內分泌活動的變化,然后會影響到生理、生化和免疫反應的變化,最后造成機體抗病力下降,嚴重時會體力衰竭而死。

有關擁擠脅迫對魚類的影響,國內外均有報道。李愛華[11]和王文博[12]對草魚進行擁擠脅迫實驗后,發現草魚的脾臟臟器數和血清殺菌活性顯著降低,致使非特異性免疫功能下降。此外,Eva等[13]還研究了擁擠脅迫中大西洋鮭魚的肌肉和血漿蛋白的變化,發現擁擠脅迫對鮭魚體內的組織代謝產生了一定的影響。

1.3 振動脅迫

運輸過程中,運輸工具會因為環境的因素,不可避免的產生顛簸,引起水體的振動,尤其是國內以陸路運輸為主,由于道路環境的變化性和不可預知性,振動自然就能成為了運輸過程中的一個重要應激源。

目前,針對振動脅迫的研究較少,側重點大多在于脅迫后魚體的抗病性方面。同其他環境脅迫一樣,魚體受到振動刺激后,會產生應激反應,引起機體內各項生理指標的變化,若刺激強度超過魚體所能自我調節的閾值,則會引起體內器官的損傷,免疫力嚴重下降。王文博[12]在對鯽魚的振動脅迫實驗中發現,振動刺激后鯽魚血液皮質醇水平顯著升高,血液溶菌酶水平也得到了提高,Demer等[14]用虹鱒做的振動脅迫實驗中也得到相似結論,進一步說明魚體在振動刺激下產生了應激反應。

2 運輸應激對魚類生理活動的影響

2.1 運輸應激對魚類內分泌活動的影響

皮質醇是應激反應系統中,最后分泌的一種激素,皮質醇、血糖和乳酸常被作為應激反應的敏感指標,可以反映魚類應激反應的強弱。彭士明等[15]對銀鯧進行運輸脅迫后發現銀鯧血清皮質醇、血糖與乳酸含量顯著性變化,呈現不同程度的升高。當魚體受到氧化應激刺激時,會通過下丘腦-垂體-腎間組織進行應激調節,下丘腦促腎上腺皮質激素釋放激素(CRH)、垂體促腎上腺皮質激素(ACTH)以及腎上腺糖皮質激素(GCS),都會過度分泌,激活皮質醇相關基因的表達,使皮質醇含量增加[16]。皮質醇含量的異常增高會擾亂魚體糖代謝、免疫等生理功能,影響魚類的健康成長。此外,下丘腦還可以通過神經內分泌系統調節機體糖、蛋白、脂肪及水鹽代謝,協助機體抵抗應激。

2.2 運輸應激對魚類抗氧化功能的影響

抗氧化防御體系可以清除體內多余的自由基,維持體內自由基的平衡,因此自由基的變化也勢必會影響到機體的抗氧化功能?？寡趸烙w系主要由抗氧化酶如超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)及抗氧化物質谷光氨肽(GSH)組成。其中,超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化氧酶(CAT)在抗氧化系統中占有重要地位。超氧化物歧化酶可以將超氧陰離子催化為氧分子和反應活性較低的過氧化氫[17],過氧化氫酶則會高效催化降解過氧化氫,生成水和氧氣,阻斷Fenton反應,防止破壞性極大的羥自由基的產生[18]。

在正常或應激強度較弱的情況下,抗氧化體系可以動員抗氧化酶和抗氧化物質清除過量的自由基,維持自由基產生與清除的動態平衡。而當應激強度過強或時間過長時,會產生大量的自由基,超過抗氧化體系處理自由基的閾值。同時,機體組織會受到嚴重損傷,導致抗氧化物質合成能力下降,抗氧化水平下降,氧化-抗氧化平衡被破壞。劉娥等[10]在對草幼魚進行氨氮亞致死脅迫實驗中發現,在氨氮濃度過高(≥9.0 mg/L)時,草幼魚的肝臟、肌肉組織細胞內的MDA和ROS急劇上升,盡管抗氧化酶的活性在不斷升高,但仍未能清除過多的活性氧自由基。Santos等[19]研究了密度和水質脅迫對歐洲石斑魚生長性能的影響,得出相似的結論。

2.3 運輸應激對魚類組織器官和免疫功能的影響

運輸應激對組織器官和免疫功能的影響主要與氧化應激強度和時間有關。在慢性應激初期,對組織器官的影響較小,但應激刺激會使部分免疫指標代償性升高,如溶菌酶活性、白細胞吞噬活性等。而應激較強或持續時間過長,過量的自由基會嚴重損傷部分組織器官,甚至會導致魚體死亡。有學者研究發現[8],高濃度的氨氮脅迫會導致腎臟發生病變,使腎小管和動脈球退化,腎小囊膨脹、充血、阻塞和出血,肝臟中則會引起充血、退化、甚至出現一些壞死腔。此外,過度分泌的激素會抑制機體的免疫功能,致使免疫器官指數下降,降低免疫細胞和免疫因子活性[20-21]。研究表明[12],對草魚進行高密度的擁擠脅迫后發現血清殺菌活性和脾臟臟器系數顯著降低,非特異性免疫功能受到抑制。

3 緩解魚類運輸應激的措施

目前,有關預防和緩解魚類運輸應激反應的措施與傳統抗氧化應激的方法基本一致,主要有苗種培育和改良、藥物緩解、低溫運輸等方面。

3.1 培育抗應激抗病品種

研究表明,魚類不同個體和品種之間,其應激反應強度存在著差異,并且這種差異具有一定的遺傳性[22]。因此,可以選擇低反應強度的群體作為育種的對象,通過品系選育、雜交育種、現代細胞工程和基因工程等手段,定向培育抗應激魚類新品種或家系。Ruiz-Gomez等[23]和Overli[24]等對虹鱒進行選擇性改良,最終驗證虹鱒在應對應激反應的行為策略方面具有可塑性,并且培育出了高、低應激耐受性兩個不同家系的虹鱒。

3.2 藥物緩解

利用藥物緩解魚類運輸應激反應是運輸過程中廣泛采用的有效手段。常用的藥物主要有免疫增強劑、麻醉以及鎮靜藥物等。

3.2.1 免疫增強劑 水產免疫增強劑有五類,分別是:人工合成免疫增強劑、維生素類、動植物提取物類、微生物類、微量元素。這幾種免疫增強劑主要是添加到飼料中,魚類攝食后,在魚體內發揮作用,增強魚類的抗應激能力。研究發現[25],飼料中添加酵母核苷酸可以有效提高鯉魚機體超氧化物歧化酶、溶菌酶和血清過氧化氫酶的活性。郝麗娟等[26]在飼料中添加VC能顯著提高牙鲆仔魚高溫應激后存活率。此外,飼料中添加VC還可提高團頭魴HSP70s mRNA的表達水平[27]、降低苗王云鯽因運輸應激引起的血清皮質醇濃度[28],增強魚體抵抗運輸應激的能力。

除此之外,飼料中添加動植物提取物、微生物和微量元素等都可以增強魚體抗應激脅迫能力。劉波[29]、明建華[27]和崔惟東[30]分別在飼料中添加不同比例的大黃蔥醌提取物、大黃素和蝦青素,發現魚體的非特異性免疫力以及抗氧化能力顯著增強。

3.2.2 麻醉、鎮靜類藥物 麻醉以及鎮靜藥物主要有吸入型麻醉劑如MS-222、丁香酚、苯唑卡因等,注射型麻醉劑有克他命、異丙粉等,主要用于大型魚類的麻醉[31],其中以MS-222應用最為廣泛。麻醉、鎮靜類藥物主要是降低魚類的代謝水平和對應激的敏感度,在運輸、疾病治療、科研方面應用廣泛,以緩解操作刺激引起的應激反應,減小對魚體的損傷。但是此類藥物使用后,往往需要一定休藥期以排出體內藥物殘留,不太適合魚類的商業運輸。

3.3 低溫運輸

溫度是影響魚類正常生理機能的重要因素之一。溫度不僅影響魚類的機體代謝,而且還在免疫功能和消化酶活性方面起著重要作用[32]。低溫運輸是指通過降低水體和魚體溫度以達到緩解運輸應激的目的,因為低溫環境下魚體的新陳代謝速率和耗氧量顯著降低,從而抑制了氨氮、二氧化碳等代謝產物的生成和微生物的生長,并且低溫環境下魚體活動量減少,減少碰撞和摩擦,避免了疾病感染和應激反應的產生。張瑞霞等[33]研究了低溫處理對鯽魚生化特性的影響,發現低溫環境(6.5 ℃)下鯽魚的存活率顯著高于對照組(6.5 ℃),并且鯽魚血液的乳酸脫氫酶、谷草轉氨酶、血糖和皮質醇含量均比對照組低,進一步說明低溫環境可以在一定程度上降低魚體的應激敏感度。低溫運輸前要對魚類進行低溫馴化,不適當的低溫馴化會造成魚類死亡。

4 展望

活魚運輸是集約化養殖模式中的重要環節,運輸過程中魚體會受到擁擠、碰撞、水質惡化等多方面影響,產生運輸應激反應,易造成魚類活動異常,生長性能下降,抗病力減弱,降低經濟利益。目前,針對運輸應激作用機制和緩解措施的研究并不完善,今后應加強運輸模型的建立,進行運輸應激對魚類抗氧化功能和免疫功能影響的分子機制的研究,探尋緩解運輸應激更為簡單、有效的措施。只有真正深入了解并掌握應對運輸應激的手段,才能保證集約化養殖業的健康、持續、穩定發展,實現經濟效益最大化。

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Induced factors,effects and mitigation measures of stress response of fish during transportation

LI Yong-nan1,LIU Hai-ying1,*,SU Cong-yi2

(1.School of Food Science and Engineering,Jiangnan University,Wuxi 214122,China2.Wuxi Scientific Research & Design Institute of the State Administration of Grain,Wuxi 214035,China)

The sudden changes of environment,such as pollution and vibration of water,varied temperature and crowded conditions,can cause stress response of fish during transportation. Transport stress can damage fish health and eventually cause death. This paper introduced the causes of stress response and its detrimental to fish,and listed the response measures to alleviate transportation stress as well. In addition,the paper pointed out the necessary and importance for the study on transportation stress of fish.

transport stress;induced factors;effect;mitigation measures

2015-02-09

李勇男(1990-),男,碩士,研究方向:動物營養與飼料科學,E-mail:nanyongli2013@163.com。

*通訊作者:劉海英(1973-),男,博士,副教授,研究方向:水產品加工及貯藏工程研究,E-mail:liuhaiying@jiangnan.edu.cn。

“十二五”農村領域國家科技計劃課題(2011BAD26B04)。

TS254

A

1002-0306(2015)23-0391-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.23.073