魚類體表黏液研究進展

劉曉晨，佟長青，李 偉

（大連海洋大學 食品科學與工程學院，遼寧 大連 116023）

0 引言

魚類體表黏液是魚類保護機體的第一道重要防線，對魚類的生長起著重要的生理作用。魚類體表黏液由上皮黏液細胞進行分泌。黏液細胞是一類分布于鰓、消化道、皮膚的腺體細胞[1]。根據黏液細胞中含有不同類型的黏蛋白和黏多糖，可以將黏液細胞分成不同類型[2]。研究人員利用過碘酸雪夫試劑染色法（Periodic Acid-Schiff stain，PAS）、HID（Highspeed diamine） 染色法和AB（Alcian B1ue） 染色法對黏液細胞的分泌物質進行分型，發現魚類黏液含有中性黏蛋白、糖蛋白、磺基黏蛋白、唾液黏蛋白、蛋白多糖和透明質酸等成分[2-6]。魚類黏液的化學成分復雜，其生物學功能也多種多樣，包括免疫防御、機械屏障、減少身體摩擦力和保持身體濕潤等[7]。目前，對于魚類體表黏液已有較多的研究報道，對魚類體表黏液的化學組成與生物學功能進行了總結，以期為深入研究黏液的結構與功能的關系奠定基礎。

1 魚類體表黏液化學組成

魚類體表黏液參與魚類的免疫防御、滲透壓調節、抗逆性生長、呼吸、繁殖、運動、排泄和信息交流等生物學功能[8-9]。因此，發現在魚類體表黏液中含有糖蛋白、溶菌酶、補體蛋白、凝集素、黃素酶、蛋白水解酶、抗菌肽及免疫球蛋白等化學成分[10]。Goto-Nance R 等人[11]利用離子交換層析和Sepharose S-200 型凝膠過濾層析從泥鰍（Misgurnus anguillicaudatus） 的體表黏液中分離出凝集素（MAL-1），其天然分子量大于300 kDa，SDS-PAGE電泳顯示出40 kDa 和41 kDa 2 個蛋白，MAL-1 可以被胎球蛋白、N-乙酰-D-葡萄糖胺、D-甘露糖和N-乙酰神經氨酸抑制。趙志鳳等人[12]對鯰魚體表黏液活性成分與抑菌特性進行了研究，發現體表黏液中主要含有蛋白質與多糖，分別占黏液干質量的40%左右和4.2%。韓慶等人[13]對洞庭湖鯰魚（Silnrus asotus） 體表黏液化學組成進行了分析，發現體表黏液含有18 種氨基酸、二十碳五烯酸（EFA）、二十二碳六烯酸（DHA） 及花生四烯酸（ARA），還含有豐富的礦物質。Tasumi S 等人[14]從日本鰻魚（Anguilla japonica）體表黏液中分離出2 個乳糖特異性凝集素AJL-1 和AJL-2，分子量分別為160 913 Da 和31 743 Da，AJL-1和AJL-2 屬于Ca2+依賴型凝集素。李志濤等人[15]利用離子交換層析和凝膠過濾層析從鯰魚體表黏液中分離純化出了IgM，具有提高小鼠免疫功能的作用。Guardiola F A 等人[16]研究了5 種硬骨魚體表黏液，包括金頭鯛（Sparus aurata）、歐洲鱸魚（Dicentrarchus labrax）、波紋短須石首魚（Umbrina cirrosa）、細點牙鯛（Dentex dentex） 和布氏石斑魚（Epinephelus marginatus），通過分析研究發現黏液中主要含有凝集素、IgM、溶菌酶、蛋白酶、抗蛋白酶、堿性磷酸酶、酯酶及過氧物酶。Lallès J[17]總結了魚類體表黏液中堿性磷酸酶的作用，認為其具有抗水中微生物導致的發炎作用，同時環境因素、營養因素和膳食補充劑都影響體表黏液中堿性磷酸酶的水平。

總的來說，對魚類體表黏液中寡肽、蛋白質類化學成分研究較多，對含有的糖類物質、脂肪酸類物質研究較少。魚類體表黏液的化學成分構成決定其生理功能，為了更好地理解魚類體表黏液的生理功能，就需要全面研究體表黏液的化學成分。

2 魚類體表黏液功能

2.1 免疫防御功能

先天免疫系統是脊椎動物的基本防御機制，因為魚類的特異性免疫在低溫等次優環境中受到限制，所以特別依賴先天防御來初步防止病原體入侵。Saleh M 等人[18]證實了鯉魚皮膚黏液在保護其免受多子小瓜蟲感染方面發揮了關鍵作用，可能與凝集素途徑激活和蛋白水解有關，19 種免疫相關蛋白和信號轉導蛋白的豐度在免疫應答中存在差異。Li T 等人[19]研究了鯰魚體表黏液中含有的抗菌肽CF-14 的特性，在pH 值4.0～12.0，溫度30 ℃條件下具有活性，其抗菌機理為增加細胞膜通透性，引起細菌DNA 外泄。Wang H 等人[20]發現克氏雙鋸魚皮膚黏液含有溶菌酶和蛋白酶，對嗜水氣單胞菌、副溶血弧菌等革蘭氏陰性菌具有很強的抗性，在30～90 ℃下熱處理和pH 值5.0～8.0 的條件下不受影響。Go H 等人[21]發現了豹紋多紀鲀皮膚黏液中一種屬于2 型鐵調節蛋白（Hepcidin） 的抗菌肽TpHAMP2，由23 個氨基酸組成，8 個Cys 殘基形成4 個分子內二硫鍵，具有廣譜抗菌活性。Valero Y 等人[22]研究了大西洋鮭魚皮膚黏黏液中的NK-lysin 抗菌肽的組成型表達。Bunnoy A 等人[23]在鳙魚的皮膚黏液中分離得到KUO11TH 菌株，該菌株與皮氏不動桿菌和萵苣不動桿菌密切相關，在體外對多種淡水魚病原體表現出很強的抗性。Shibuya K 等人[24]發現河鲀體表黏液中表達的角蛋白具有凝集酵母的作用，這是其機體阻擋微生物的一種方式。Yun Chieng C C 等人[25]探究了褐點石斑魚感染哈維氏弧菌后的黏膜反應，檢測到皮膚中杯狀細胞和黏液中含有的核苷二磷酸激酶、蛋白酶亞單位α-I 型、銅鋅超氧化物歧化酶的增加。Abdel-Shafi S 等人[26]探究了非洲鯰表皮黏液中糖蛋白的生物學特性及抗菌活性，分子量為22 kDa 的糖蛋白CFG 對化膿鏈球菌、伊氏李斯特菌和大腸桿菌具有明顯抑制作用。

對于魚類體表黏液中具有免疫防御功能化學成分的研究，在水產養殖中具有廣泛的應用前景。隨著水產養殖規模不斷擴大，養殖密度的增加，魚類疾病發生的概率明顯增加。因此，通過對魚類體表黏液中化學成分的研究，可以為魚類疾病的研究提供基礎數據。

2.2 調節滲透壓作用

魚類生活在水中，需要維持機體中鹽分的數量。黏液在保持機體在一定的滲透壓范圍起到關鍵作用。黏液中的糖蛋白對魚類調節機體滲透壓起著重要作用[27]。Schreiber A M[28]回顧了比目魚皮膚在滲透壓調節方面的作用，認為起著重要作用的是富含線粒體的細胞，并且認為皮膚在離子交換過程中起主要作用。

2.3 運動功能

魚類體表黏液可以潤滑魚的體表，減小其與水的摩擦阻力，有利于魚的運動，可使魚體付出較小的能量，獲得較大的運動速度。Seo E 等人[29]通過對泥鰍皮膚減阻的直接測量，發現黏液層對皮膚摩擦力的減小有很大影響，研究結果加深了對泥鰍黏液層分泌黏液減少皮膚摩擦的功能形態學的認識。

2.4 其他作用

魚類的捕食對象，如浮游幼蟲（Baetis larvae）可以識別細菌分解魚體表黏液釋放出的糖胺聚糖，從而躲避魚類的捕食[30]。魚類體表黏液的分泌與其捕食的對象行為有密切關系。

3 魚類體表黏液的應用

3.1 在水產養殖中的應用

韓慶等人[13]對洞庭湖鯰魚體表黏液和肌肉中營養組成進行了對比，發現黏液的成分是其生理功能的反應，因此通過分析其黏液的成分，來調整其飼料的供給量，指導水產養殖。Zhao N 等人[31]首次篩選半滑舌鰨黏液外泌體中的miRNAs，通過實時定量PCR 驗證，3 種miRNAs 的表達水平在健康魚和感染哈維氏弧菌魚之間存在顯著差異，為魚病的早期篩選提供了一種實用的方法。Bulloch P 等人[32]研究了利用F2 異前列腺素（F2-isoprostances） 對梭子魚健康狀態進行無損傷檢測的方法。魚類體表黏液也反應魚的免疫力水平，通過監測黏液中的糖蛋白、溶菌酶、補體蛋白、凝集素、黃素酶、蛋白水解酶、抗菌肽及免疫球蛋白等成分水平，可以確定養殖魚類的健康狀態。

3.2 在藥物研發中的應用

抗菌肽是魚類體表黏液中重要的化學成分之一。劉權偉等人[33]研究了鯰魚體表黏液抗菌肽的結構，并對其抑菌機理進行了探究，發現該抗菌肽通過桶板模型機制發揮抑菌作用。抗菌肽具有廣譜抗菌特性，是代替抗生素的潛在候選者。

Ardeshir R A 等人[34]的研究發現，圓鰕虎魚（Neogobius melanostomus） 和鯉魚（Cyprinus carpio） 皮膚黏液中的活性物質具有通過P53 表達選擇性誘導MCF7 和LNCap 細胞凋亡和細胞周期阻滯的活性。Kwak C 等人[35]的研究發現，乳糖結合的鰻魚皮膚黏液具有對人白血病K562 細胞的誘導凋亡的作用。大頭多齒海鯰皮膚黏液使人肺腺癌上皮細胞株A549 和人結腸癌細胞HT 29 發生細胞膜脫落、染色質凝聚、凋亡小體形成等變化，從而使癌細胞活力顯著降低[36-37]。鯔魚黏液使喉癌細胞形態發生變化，且癌細胞收縮率和死亡率具有濃度依賴性[38]。不同濃度的泥鰍黏液多糖與人早幼粒細胞白血病細胞（HL-60） 共同孵育后，一氧化氮（NO） 含量和乳酸脫氫酶（LDH） 釋放活性增加，表明泥鰍黏液中的新型多糖可誘導HL-60 細胞凋亡[39]。魚類體表黏液中的具有抗腫瘤作用的活性物質，為抗腫瘤藥物開發提供了重要的結構信息。

3.3 在環境治理中的應用

近年來，由于人類生產活動造成工業污染，導致河流、海洋等水系存在重金屬超標的現象。魚類屬于低等水生脊椎動物，其黏液細胞屬于非特異性免疫系統，分布于皮膚、鰓、口腔、消化道的上皮中。因此，在重金屬暴露的條件下，魚類體表黏液細胞中的化學成分會發生變化。張紅梅[40]研究了鉛暴露對黃河鯉魚黏液細胞中化學成分變化的影響，一定濃度的鉛可以增加黏液細胞數量，使黏液細胞中酸性黏多糖增加。張貴生[41]研究稀土元素對鯉魚黏液細胞作用時發現，鑭可以明顯誘導黏液細胞增加。

Omidi F 等人[42]研究了圓鰕虎魚體表黏液作為戈爾甘（Gorgan） 灣污染的生物標志物的可行性，認為免疫相關的溶菌酶具有一定的指標作用。Carbajal A和Geffroy B 等人[43-44]比較了不同污染梯度下突吻歐雅魚皮膚黏液皮質醇值的變化，結果顯示棲息地會影響皮質醇含量，因此突吻歐雅魚黏液中的皮質醇含量可以作為棲息地質量生物標志物。魚類體表黏液化學成分的變化，可以為環境治理提供基礎數據。

4 結語

魚類體表黏液在魚類生長發育過程中起著重要作用。魚類體表黏液中含有糖蛋白、溶菌酶、補體蛋白、凝集素、黃素酶、蛋白水解酶、抗菌肽及免疫球蛋白等化學成分，具有免疫防御功能、調節滲透壓作用與運動功能等。對魚類體表黏液的深入研究，不僅闡明魚類生長發育的基本理論，而且有助于解決魚類養殖、藥物研發和環境治理等領域中的實際問題。