甘露寡糖對鯉魚腸道形態及氨基酸分解代謝的影響

段博文，馬少春

水產品作為重要的蛋白質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，以及其他被認為是健康的營養素，其消費量在不斷增加。但全球氣候變化可能通過降低世界范圍內野生魚類種群和集約化水產養殖系統的生產力來影響水產養殖的發展。水溫升高到一定限度可能有利于水產養殖生產，因為它可以提高魚的生長速度，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會影響魚的體溫、需氧量、健康、飼料利用率和生長（Debnath等，2006）。水溫升高時，無限制的飼料供應會降低魚的采食量和腸道吸收能力，這是因為微絨毛表面積減少，這些影響都會導致生長性能下降（Song等，2010）。可發酵的低聚糖會改變腸道形態，并伴隨氧化應激的一些變化。Dimitroglou等（2008）在常溫下研究發現，低聚寡糖增加虹鱒魚的絨毛吸收表面積、密度和長度。此外，益生元引起的腸道環境變化也會限制氨基酸分解代謝，從而促進脂肪和碳水化合物作為能量來源的使用。在熱應激條件下，每獲得一個三磷酸腺苷（ATP）使產熱下降非常重要。迄今為止，關于在高溫條件下，甘露寡糖對魚腸道形態和降低氨基酸分解代謝潛力的研究報道有限。因此，本試驗研究了在水溫輕度升高時日糧添加甘露寡糖對鯉魚腸道形態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 試驗動物與設計 試驗將20條鯉魚分配到10個水族箱（60 cm×30 cm×36 cm）中，隨機分為兩組，對照組飼喂基礎日糧，試驗組在基礎日糧中添加4 g/kg甘露寡糖，分別在理想溫度下（23.2℃）飼養35 d，高溫下（26.1℃）飼養14 d。基礎日糧和試驗日糧配方見表1。

1.2 試驗飼喂程序 兩種試驗日糧均在常溫23.2℃飼喂35 d。在35 d的飼喂期結束時，每條魚禁食24 h，并對未取樣進行常溫分析的魚進行升溫實驗。每個水族箱的水溫由23.2℃提高到26.1℃，升溫速率為3℃/36 h，升溫時間為2周。每天分別在09：00和17：00各飼喂1次，整個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 基礎日糧和試驗日糧配方g/kg

1.3 水質和血液參數測定 溫度為23.2℃時，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，對照組和試驗組日平均pH為7.6、溶解氧為5.44 mg/L、亞硝酸鹽為0.08 mg/L。35 d常溫飼喂期結束時所有魚禁食24 h，稱量最終體重，并使用過量的苯佐卡因溶液（300 mg/L）將每個魚缸中的1條魚處死，并進行血液采樣。其余一半的魚在高溫試驗后也采樣同樣的處理過程。使用1 mL注射器從心臟穿刺采集血樣，樣品在-20℃密封保存，之后用于測定氨基酸和酰基肉堿。

1.4 腸道組織形態 采血后解剖魚，測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）研究方法對樣品進行光鏡檢查和評價形態學。

1.5 統計分析 采用SPSS統計軟件進行統計分析，所有數據在分析前均進行正態性評價，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為固定因素，所有數據均表示為“均值±標準誤差”。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。

2 結果與分析

2.1 日糧添加甘露寡糖對不同溫度條件下鯉魚腸道組織形態的影響 由表2可知，兩組在常溫和高溫結束時的最終體重分別為（67±2）g和（74±3）g，且在任何時間點均無顯著差異（P＞0.05，未展示數據）。輕度升高溫度后，無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胞數量（P＜0.05），同時有降低褶皺高度的趨勢（P=0.06）。然后，兩個溫度條件下，日糧補充甘露寡糖均使后腸杯狀細胞數量增加（P＜0.05）。日糧處理和溫度對中腸和后腸褶皺寬度、褶皺高度和杯狀細胞數量（中性、酸性及杯狀細胞總數）的影響均無顯著交互效應（P＞0.05）。

2.2 日糧添加甘露寡糖對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、絡氨酸）均顯著升高（P＜0.05），但對鳥氨酸、瓜氨酸、甘氨酸和丙氨酸濃度無顯著影響（P＞0.05）。日糧添加甘露寡糖及日糧與溫度的交互效應對全血游離氨基酸水平均無顯著影響（P ＞ 0.05）。

表2 日糧添加甘露寡糖對不同溫度條件下鯉魚腸道組織形態的影響

表3 日糧添加甘露寡糖對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血液甲苯基化和甲基丙二酰化肉堿水平有降低趨勢外（P＜0.1），對血液肉堿其他組分均無顯著影響（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（P=0.08）。日糧處理和溫度對甲基丙二酰化肉堿組分的影響具有顯著交互效應的趨勢（P=0.09）。

3 討論

動物產熱產生于基礎代謝、運動和飼料誘導的產熱，關于減少熱負荷影響的方法是降低采食量（Mujahid，2011），但這也會降低一些營養物質的吸收。Marchini等（2011）對家禽研究表明，升高環境溫度可降低腸道的吸收表面積。本研究結果發現，在輕度升高溫度后，中腸的褶皺高度的下降趨勢表明吸收表面減少，這個特性可以作為克服溫度升高的負面影響，但不會對魚的生長性能有好處。在日糧能量供應減少的情況下，較高能量需要必須動員機體儲備。如果必須動員脂肪儲存來為檸檬酸循環提供乙酰輔酶A，則需要草酸乙酸來形成檸檬酸并產生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，草酰乙酸的主要來源將是機體儲備的氨基酸。

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

水溫升高后，鯉魚中腸杯狀細胞數量的減少，可以認為黏液素的產生也減少，從而降低腸道對病原體的屏障，減少消化產物在腸道內的移動（Hoerr，2001）。我們推測這一特性是由于熱應激降低了飼料攝入量，從而降低對黏液的需求。杯狀細胞的活動降低可能也會限制熱量的產生，并為身體的其他代謝過程提供營養，但本試驗在后腸中未發現這種效應，這可能與中腸是營養吸收的主要部位有關。在后腸中，日糧補充甘露寡糖增加了杯狀細胞的數量，這表明甘露寡糖有可能降低這部分腸道的細菌負荷，因為后腸通常比中腸含有更多的微生物群（Mondal等，2010）。

4 結論

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