急性低溫脅迫對許氏平鲉鰓組織抗氧化能力和組織結構的影響

摘"要：為探究急性低溫脅迫對許氏平鲉（Sebastes schlegelii）鰓抗氧化能力及組織結構的影響，以16 ℃為對照組，對許氏平鲉進行2 ℃急性低溫處理，比較分析許氏平鲉在急性低溫脅迫0 h、2 h、6 h和12 h后鰓組織中超氧化歧化物（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、總抗氧化水平（T-AOC）、丙二醛（MDA）的活性以及組織狀態的變化。研究結果顯示，許氏平鲉鰓組織中SOD隨著脅迫時間的延長呈現先升高后降低的趨勢，12 h時鰓組織中SOD活性顯著低于對照組；CAT活性呈現先降低后升高的趨勢；T-AOC與對照組相比明顯降低；MDA活性趨勢為先上升后下降。組織學分析表明急性低溫脅迫下鰓組織出現了不同程度的損傷，例如鰓小片末端彎曲、腫脹、基部增生和縮短等現象。研究表明急性低溫脅迫能夠影響許氏平鲉鰓組織的抗氧化酶活性，造成氧化損傷，破壞鰓的組織結構。

關鍵詞：許氏平鲉（Sebastes schlegelii）；急性低溫脅迫；鰓；氧化應激；組織結構

水溫是魚類的非生物脅迫主要因素之一，對魚類的生命活動調控造成影響，水溫的降低會導致魚類的機體產生氧化應激反應，同時在應激反應中會大量產生活性氧（Reactive oxygen species，ROS），導致細胞及機體受到嚴重的氧化損傷^[1]。在受到氧化損傷時，魚類可通過激活抗氧化酶活性、釋放神經遞質和激素等生理過程，降低損傷程度^[2]，其中抗氧化酶活性在魚體中的活性反映其是否參與機體的應激反應，因此特定酶的活性成為研究魚類在低溫下生理生化反應的重要標志物。魚類有其特定的溫度適應范圍，在超過溫度范圍的急性低溫脅迫下，魚體的器官和組織都會呈現不同程度的損傷，甚至導致死亡，同時鰓的形狀、結構在急性低溫脅迫下也會發生不同程度的變化。

許氏平鲉（Sebastes schlegelii），又稱黑鲪、黑頭、黑鲉，屬鲉形目（Scorpaeniformes），平鲉科（Sebastidae），平鲉屬（Sebastes），為近岸暖溫性底層魚類，常棲息于水質清澈的巖礁區的泥沙底質水域近底層，無遠距離洄游習性，不善集群，在我國主要分布在黃海、渤海和東海^[3]。許氏平鲉的最適生長水溫為14～22 ℃，其肉質細嫩，味道鮮美，經濟價值較高，而且繁殖能力強，能夠適應不同的水域環境，是發展網箱養殖和人工放流的主要種類之一^[4]。目前關于低溫脅迫對許氏平鲉的影響主要集中在性腺分化^[5]、肝臟代謝和血液指標^[6]等方面。在水體環境變化時，鰓組織能第一時間感知并向機體傳遞信號，與其他組織器官相比，鰓組織對水溫的變化更敏感^[7]，因此闡明急性低溫脅迫對許氏平鲉鰓組織的影響，對于揭示其響應機制具有重要意義。本研究測定許氏平鲉鰓組織在急性低溫脅迫下的抗氧化能力指標，并觀察鰓組織的形態變化，旨在探究許氏平鲉對急性低溫脅迫的生理響應機制，為許氏平鲉的養殖提供一些參考數據。

1"材料與方法

1.1"試驗材料

試驗用魚來自大連天正實業有限公司同一批次繁育的許氏平鲉，選取外形完整且活力正常的魚作為試驗樣品，隨機選取60尾（平均體質量77.75 g±20.85 g、平均體長16.69 cm±3.12 cm）進行試驗。在水溫15 ℃，pH值7～8的條件下暫養一周，暫養期間，保證水中的溶氧在（7.0±0.2）mg/L。試驗開始前24 h停止投喂，試驗期間不投喂。

1.2"試驗設計

試驗開始前，用制冷機將試驗水槽（1 000 L）中海水從室溫勻速下降并恒定在2 ℃，取急性低溫脅迫前的魚作為對照組（12尾），試驗開始后，將48尾魚轉移到水槽中，其他條件保持不變，分別在0 h（放入水槽后5 min）、2 h、6 h和12 h進行魚體取樣，每次隨機選取12尾，對照組和各時間點命名分別為LTC、LT0、LT2、LT6和LT12。取樣前，將各個時間點的試驗魚體放入MS-222的水溶液（200 mg/L）中快速麻醉，用濾紙擦凈魚體表水分后置于冰板上解剖，每個對照組和試驗組取9尾魚的鰓樣品，快速液氮速凍，并轉移至-80 ℃冰箱保存，用于酶活性分析，另外3尾魚的鰓樣品固定于4%的多聚甲醛中，用于組織學切片觀察。

1.3"抗氧化指標測定

超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）活性、總抗氧化能力（T-AOC）和丙二醛（MDA）濃度均使用南京建成生物工程有限公司試劑盒測定。測定時，取鰓組織約0.4 g，按質量體積比1∶9加入0.9%的預冷生理鹽水，將組織充分研磨制成10%的組織勻漿，使用離心機在4 "℃下2 500 r/min離心10 min，取上清液立即用于檢測，使用多功能酶標儀檢測吸光度。

1.4"組織學分析

許氏平鲉鰓組織在4%多聚甲醛中固定24 h后，取出組織，并使用去離子水沖洗掉固定液，隨后用乙醇進行逐級脫水、二甲苯透明和石臘包埋處理，之后制成6 μm切片，采用蘇木精-伊紅（HE）染色，中性樹脂封片，在OLYMPUS顯微鏡下觀察并拍照記錄。

2"結果

2.1"超氧化物歧化酶（SOD）活性

許氏平鲉鰓組織中SOD活性隨著脅迫時間的延長呈現先上升后下降的趨勢（圖1），急性低溫脅迫6 h之前，SOD活性無顯著差異（P＞0.05），在脅迫24 h時鰓組織中SOD活性與對照組相比顯著降低（P＜0.05）。

""不同字母表示不同處理組之間存在顯著性差異（P＜0.05），下同。圖1"急性低溫脅迫對許氏平鲉鰓組織SOD活性的影響

2.2"過氧化氫酶（CAT）活性

許氏平鲉鰓組織中CAT隨著脅迫時間的變化呈現先下降后上升的趨勢（圖2），其中LT0組活性最低，與對照組無顯著差異（P＞0.05），急性低溫脅迫2 h至12 h呈上升趨勢，LT12組活性與其它組均存在顯著差異（P＜0.05）。

2.3"總抗氧化能力（T-AOC）

許氏平鲉鰓組織中T-AOC隨著脅迫時間的變化整體呈現下降的趨勢（圖3），在12 h時達到最低點，且與其它時間的總抗氧化能力存在顯著差異（P＜0.05），LT0與對照組的T-AOC無顯著差異，LT2和LT6與對照組相比顯著下降（P＜0.05）。

2.4"丙二醛（MDA）含量

許氏平鲉鰓組織中MDA含量隨著脅迫時間的延長呈現先上升后下降的趨勢（圖4），LT0、LT2和LT6組的MDA含量與對照組無顯著差異，LT12的MDA含量最低，且與其它組均存在顯著差異（P＜0.05）。

2.5"鰓組織結構變化

急性低溫脅迫對許氏平鲉鰓組織結構的影響如圖5所示，對照組許氏平鲉鰓組織未見組織學病變， 鰓絲結構完整，兩側鰓小片排列整齊有序，橢圓形的線粒體豐富細胞位于鰓小片底部和鰓絲連接處，著色較深，扁平上皮細胞和濾氯細胞排列緊密且規則。急性低溫脅迫后0 h的鰓組織與對照組相比，有小部分鰓小片末端彎曲，其他無明顯變化；在2 h后，部分鰓小片末端彎曲明顯且有腫脹的現象；到6 h后，鰓小片末端彎曲和腫脹情況加深，且鰓小片的基部腫脹；在急性低溫脅迫12 h后，上述情況更加顯著，部分鰓小片出現縮短和消失的現象。結果表明，急性低溫脅迫對許氏平鲉鰓組織的顯微結構造成一定的損害。

3"討論

3.1"急性低溫脅迫對許氏平鲉鰓組織抗氧化酶活性的影響

動物正常的機體生理活動離不開自由基（ROS）^[8]，魚類體內的ROS通常維持在一定水平范圍內，急性低溫脅迫會造成魚體內ROS快速且大量累積，影響機體DNA、蛋白質和脂質的功能。魚類含酶和非酶抗氧化防御系統可相互協調清除ROS，在急性低溫脅迫中發揮著關鍵作用^[9]。

超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化氫酶（CAT）作為具有抗氧化防御功能的重要酶，可有效清除活性氧，其動態變化可以準確地反映機體內ROS的代謝及組織的氧化損傷情況^[10]。在本試驗中發現急性低溫脅迫后12 h時鰓組織的SOD含量急劇下降，其原因可能是在低溫環境中水體氧氣溶解度增加或者線粒體流動性下降從而干擾了電子轉移，導致其活性被過量的ROS抑制^[11]。這與軍曹魚幼魚的鰓組織在低溫處理后SOD顯著降低的結果相似^[12]。而本試驗中CAT的變化趨勢與SOD相反，在急性低溫脅迫后12 h時顯著上升，在黑鯛（Acanthopagrus schlegelii）的研究也發現，低溫脅迫后12 h內魚體CAT活性顯著上調，推測CAT的升高與急性低溫脅迫后機體內ROS的大量累積有關，CAT活性逐漸升高以清除體內多余的ROS^[13]。

總抗氧化能力（T-AOC）是衡量體內各類抗氧化物質與抗氧化酶協同作用下展現出的綜合抗氧化效能的指標，它有效反映了抗氧化系統功能的動態變化，對于全面評估機體抗氧化系統具有至關重要的價值^[14]。在急性低溫脅迫2 h后鰓組織的T-AOC下降，且隨著時間變化越來越顯著，說明長時間的急性低溫脅迫對魚體的總抗氧化能力起到顯著的抑制作用，這與史氏鱘（Acipenser schrencki）幼魚^[15]的研究結果一致。

丙二醛（MDA）是ROS和細胞膜脂質發生過氧化作用的產物之一，它能加劇細胞膜的損傷，從而反映機體抗氧化能力的強弱^[16]。在本試驗中，許氏平鲉鰓組織在急性低溫脅迫下MDA呈先上升后下降的趨勢，在2 h時達到最高點，說明低溫會使魚體內產生大量的脂質過氧化物，使機體受損，在6 h后MDA含量下降，說明魚體內的抗氧化防御系統發揮一定作用。在對臺灣泥鰍（Paramisgurnus dabryanus）的研究中，低溫脅迫后MDA含量也呈先上升后下降的趨勢^[17]，但在軍曹魚的低溫試驗中MDA含量隨著時間逐漸增加^[12]，與本研究存在一定差別，這可能與物種、脅迫溫度及脅迫時間等不同有關。

3.2"急性低溫脅迫對許氏平鲉鰓組織結構的影響

鰓是魚類氣體交換、滲透壓體調節和離子轉運的重要器官，在適應水溫變化以及調節自身生理反應等方面起重要作用^[18]，本研究中，許氏平鲉鰓組織在急性低溫脅迫下出現鰓小片末端彎曲、腫脹、鰓小片增生、肥大、鰓絲腫脹和鰓小片縮短等形態變化，隨著脅迫時間的延長，鰓組織發生的變化越來越明顯，在2 h時出現鰓小片末端彎曲和腫脹的現象，在6 h更加嚴重，鰓小片明顯增生和肥大，從一定程度上說明鰓組織發生了氧化損傷，可能由于急性低溫脅迫后細胞膜上鈉鉀泵的功能受損，導致鰓小片發生水腫等現象^[19]，由于長時間處于低溫環境，魚體的自身調節能力受到限制，無法修復氧化損傷，在12 h時許氏平鲉鰓組織受損更為嚴重，鰓絲結構發現嚴重變化，導致魚體的呼吸功能受到影響，甚至影響機體的存活^[20]。

4"結論

本試驗研究表明，在急性低溫脅迫下，許氏平鲉鰓組織的SOD、CAT、T-AOC和MDA均發生顯著變化，抗氧化酶在機體受到損傷時發揮作用以清除體內過多的ROS，防止發生組織氧化損傷；鰓組織結構在急性低溫脅迫下發生變化，且隨著脅迫時間的增加，組織結構受損越來越嚴重，影響魚體的正常生理活動，本研究為許氏平鲉的養殖提供一定的參考。

參考文獻：

[1]

JIA J，ZHANG Y，YUAN X，et al.Reactive oxygen species participate in liver function recovery during compensatory growth in zebrafish （Danio rerio）[J].Biochemical and Biophysical Research Communications，2018，499（2）：285-290.

[2] YANG S，YAN T，ZHAO L，et al.Effects of temperature on activities of antioxidant enzymes and Na+/K+-ATPase，and hormone levels in Schizothorax prenanti[J].Journal of Thermal Biology，2018，72：155-160.

[3] 徐勝勇，張輝，潘曉哲，等.許氏平鲉群體耳石形態學比較[J].中國海洋大學學報（自然科學版），2012，42（11）：54-61.

[4] 劉立明，杜榮斌，孫穎民，等.黑鲪苗種培育關鍵技術的研究[J].海洋科學，2010，34（3）：1-5.

[5] 張思敏，王孝杰，李吉方，等.溫度對許氏平鲉性腺分化的影響及其機制[J].水產學報，2019，43（7）：1569-1580.

[6] 張思敏，李吉方，溫海深，等.急性溫度脅迫對許氏平鲉肝臟代謝機能和血液指標的影響及生理機制[J].中國海洋大學學報（自然科學版），2018，48（5）：32-38.

[7] HWANG P P，LEE T H，LIN L Y.Ion regulation in fish gills：recent progress in the cellular and molecular mechanisms[J].American Journal of Physiology-Regulatory，Integrative and Comparative Physiology，2011，301（1）：R28-R47.

[8] 張克烽，張子平，陳蕓，等.動物抗氧化系統中主要抗氧化酶基因的研究進展[J].動物學雜志，2007（2）：153-160.

[9] XU Z，REGENSTEIN J M，XIE D，et al.The oxidative stress and antioxidant responses of Litopenaeus vannamei to low temperature and air exposure[J].Fish amp; Shellfish Immunology，2018，72：564-571.

[10] 洪美玲，陳立僑，顧順樟，等.不同溫度脅迫方式對中華絨螯蟹免疫化學指標的影響[J].應用與環境生物學報，2007（6）：818-822.

[11] ROSSI A，BACCHETTA C，CAZENAVE J.Effect of thermal stress on metabolic and oxidative stress biomarkers of Hoplosternum littorale （Teleostei，Callichthyidae）[J].Ecological Indicators，2017，79：361-370.

[12] 李豫，黃建盛，陳有銘，等.低溫脅迫對軍曹魚幼魚鰓組織抗氧化能力、細胞凋亡和組織結構的影響[J].南方水產科學，2023，19（3）：68-77.

[13] 陳自強，張志勇，祝斐，等.急性低溫對黑鯛抗氧化酶活性和熱休克蛋白含量的影響[J].動物學雜志，2020，55（6）：784-792.

[14] 張倩，黃進強，權金強，等.急性低氧脅迫和復氧對鯽魚氧化應激的影響[J].水產科學，2020，39（5）：649-656.

[15] 管敏，張厚本，王龍，等.急性低溫脅迫對史氏鱘幼魚抗氧化和免疫指標的影響[J].淡水漁業，2018，48（6）：17-22.

[16] 武陽，常青，楊旭.不同濃度甲醛致大鼠肝細胞DNA氧化損傷作用[J].環境科學學報，2009，29（11）：2415-2419.

[17] 陶志英，馬本賀，王海華，等.低溫脅迫對臺灣泥鰍抗氧化系統與能量代謝的影響[J].江西水產科技，2020（6）：3-8.

[18] KOPPANG E O，KVELLESTAD A，FISCHER U.5 - Fish mucosal immunity：gill[M]//BECK B H，PEATMAN E.Mucosal Health in Aquaculture.San Diego：Academic Press，2015：93-133.

[19] HUANG C，FENG L，LIU X A，et al.The toxic effects and potential mechanisms of deoxynivalenol on the structural integrity of fish gill：Oxidative damage，apoptosis and tight junctions disruption[J].Toxicon，2020，174：32-42.

[20] 賓石玉，林勇，曾蘭，等.低溫脅迫對埃及尼羅羅非魚肝、脾和鰓細胞形態的影響[J].廣西師范大學學報（自然科學版），2015，33（3）：123-128.

Effects of acute low-temperature stress on antioxidant capacity and histological structure of gills in Sebastes schlegelii

LI Xinyang，AIlizhati Halifu，GAO Jujie，JIANG Zhiqiang

（Key Laboratory of Mariculture amp;.Stock Enhancement in North China's Sea，

Ministry of Agriculture and Rural Affairs，Dalian Ocean University，Dalian 116023，China）

Abstract：To investigate the effects of acute low-temperature stress on the antioxidant capacity and histological structure of gills in Sebastes schlegelii，an acute low-temperature challenge of 2 ℃ was conducted in S. schlegelii compared to control group at 16 ℃.The comparative analysis was conducted to examine the impacts on superoxide dismutase （SOD），catalase （CAT），total antioxidant capacity （T-AOC），malondialdehyde （MDA），and tissue status in the gill tissues at 0 h，2 h，6 h，and 12 h post-stress exposure. The results showed that SOD in the gill tissues of S. schlegelii showed upward tendency and then decreased with time，the SOD activity in the gill tissue was significantly lower than that in the control group at 12 h; CAT activity showed downward tendency and then increased; T-AOC was significantly lower compared with that of the control group; MDA activity showed a upward tendency and then decreased.Histological analyses showed different degrees of damage to gill tissues under acute low-temperature stress，such as bending of the ends of gill lamellae，swelling，basal hyperplasia and shortening.This study demonstrated that low-temperature stress affected the activity of antioxidant enzymes in the gill tissues of S. schlegelii，causing damage of oxidative capacity and gill tissue.

Key words：Sebastes schlegelii; acute low temperature stress; gills; antioxidant capacity; histological structure

（收稿日期：2024-09-23）