摘要：为研究人工放流4龄中华鲟Acipenser sinensis对长江口盐度的可能适应性,以淡水为对照,测定了在盐度为5、10急性胁迫下,鱼体在6、12、24、48、96 h时各种血液生化指标的含量。结果表明:与对照组相比,4龄中华鲟进入盐度为5的水中后,6 h时鱼血清中谷丙转氨酶(ALT)含量显著升高(P＜0.05);12 h时,血清中血糖(GLU)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)含量显著升高(P＜0.05),而ALT含量恢复至对照组水平;24 h时,尿素(UREA)含量显著降低(P＜0.05),而GLU、HDL-C含量则恢复至对照组水平。4龄中华鲟进入盐度为10的水中后,6 h时鱼血清中总蛋白(TP)、ALT含量显著升高(P＜0.05);12 h时,血清中TP、GLU、甘油三酯(TG)、HDL-C含量显著升高(P＜0.05),而ALT含量则恢复至对照组水平;24 h时,血清中胆固醇(CHOL)、HDL-C含量显著降低(P＜0.05),而TP、GLU、TG含量则恢复至对照组水平;48、96 h时,血清中HDL-C含量显著降低(P＜0.05),而CHOL含量恢复至对照组水平。本研究表明,在4龄中华鲟盐度适应过程中,蛋白质可能优先于其他物质被动员而发挥调节作用,糖和脂肪则是机体重要的能量来源。
关键词：中华鲟;盐度胁迫;血清;生化指标
中华鲟Acipenser sinensis是中国的一级保护动物,其资源量连年下降,迫切需要采取措施加以保护。已有研究表明,人工放流是一种切实有效的资源增殖方式[1],也被广泛应用于中华鲟等水生生物资源的保护中[2]。近年来,为了持续补充中华鲟资源,国内多家科研院所放流了2～12龄的中华鲟[3-4]。但是自然环境中7～10月龄的中华鲟幼鱼需在长江口咸水区域进行入海前的生理适应,只有完成盐度适应过程后才能从长江口进入大海生活[5-6],2～12龄的中华鲟在人工养殖过程中错过了适应盐度的时间,在长江口区域一旦被放流将面临每日盐度变化高达10的胁迫[6-7]。国外一些增殖放流鲟鱼的经验表明,放流个体的规格越大,其摄食、逃避敌害的能力越强,有较高的放流成活率[8-9],因此,对2龄以上中华鲟的盐度适应性评价十分重要。目前对中华鲟盐度适应方面的研究主要有盐度耐受能力[10]、行为变化[11]、组织与器官对盐度的适应[10-11]、离子转运与调控[7]和激素调节[11]等方面,对盐度胁迫下中华鲟的血液生化指标和营养物质利用方面的研究仍较缺乏。本研究中,作者以4龄中华鲟为研究对象,研究了在盐度为5、10急性胁迫下中华鲟血清生化指标的变化,初步分析了盐度胁迫情况下中华鲟的物质代谢及能量利用过程,结果可为补充鲟鱼的生化指标和深入研究其渗透压调节提供参考。
1.1 材料
试验用鱼为15尾体质量为(18.05±2.16)kg的子一代4龄健康中华鲟,由上海市长江口中华鲟自然保护区管理处提供。
1.2 方法
1.2.1 试验设计 试验分为3组:淡水对照组、盐度5和盐度10的试验组。饲养池塘规格为8 m× 4 m×1.6 m,有效水体容量50 m3(养殖密度为1.84 kg/m3)。池塘配备生物及物理过滤材料和水循环系统。养殖用水为经曝气、净化处理的深井水。用淡水和专配海盐调配成盐度分别为5、10的两个盐度处理组。试验期间,水温为(22±2)℃,溶解氧大于7 mg/L,pH为8.0±0.5,氨氮含量小于0.1 mg/L,亚硝酸盐含量小于0.02 mg/L。
试验开始时将中华鲟转入试验池中,每个处理组放入5尾中华鲟。血样采集期间暂停投喂饲料。
1.2.2 血样的采集和测定 试验开始前随机选取中华鲟5尾,采集血样,作为0 h的血样。试验开始后6、12、24、48、96 h采集血样,从每个处理组取5尾鱼,每尾每次采集2 mL血液。血样采集过程如下:用抄网迅速将鲟鱼捞至含有MS-222(90 mg/L)[12]的水槽中(1.2 m×0.8 m×0.6 m)进行麻醉处理,待鱼安定后立即从尾部血管采血,然后立即将鲟鱼放回池塘中。血样于室温下静置,待血液分层后,于10℃下以4 000 r/min离心10 min,分离血清,将血清保存于-80℃冰箱中待测[13]。
生化指标采用荷兰威图全自动生化分析仪SELECTRA_E进行测定,质控和测试试剂均为Randox试剂,检测项目(检测方法)分别为总蛋白(TP,双缩脲法)、白蛋白(ALB,溴甲酚绿法)、谷丙转氨酶(ALT,IFCC速率法)、谷草转氨酶(AST,IFCC速率法)、尿素(UREA,UV酶法)、血糖(GLU,GOD-PAP法)、甘油三酯(TG, GPO-PAP法)、胆固醇(CHOL,CHOD-PAP法)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C,直接法)和低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C,直接法)。
1.3 数据处理
试验数据均以平均值±标准误表示。使用SPSS 20.0软件进行单因素方差分析,采用Duncan's检验法进行组间多重比较,以P＜0.05表示有显著性差异。
2.1 盐度胁迫对中华鲟血清 TP、ALB、ALT、AST、UREA含量的影响
从图1可见:4龄中华鲟进入盐度为5的环境后,与对照组相比,6 h时鱼血清ALT含量显著升高(P＜0.05);24～96 h时血清UREA含量较对照组和盐度10组显著下降(P＜0.05);其他各采样时间点各指标均无明显变化(P＞0.05)。4龄中华鲟进入盐度为10的环境后,与对照组相比,6 h和12 h时鱼血清TP含量显著升高(P＜0.05),而后开始下降,24～96 h时无显著性差异(P＞0.05); 6 h时鱼血清ALT含量显著升高(P＜0.05);96 h时鱼血清AST含量显著下降(P＜0.05);其他各采样时间点各指标均无明显变化(P＞0.05)。
2.2 盐度胁迫对中华鲟血清GLU含量的影响
从图1可见:试验至12 h时,各组鱼血清GLU含量升高,之后逐渐下降,并于48 h时降到最低,此后略有回升;与对照组相比,12 h时盐度5和 10组鱼血清 GLU含量明显升高(P＜0.05),其他各采样时间点均无明显变化(P＞0.05)。
2.3 盐度胁迫对中华鲟血清TG、CHOL、HDL-C和LDL-C含量的影响
试验至12 h时,各组鱼血清TG含量升高,之后开始下降,并于24 h时降至最低,随后保持相对平稳;24 h时,各组鱼血清总CHOL含量降低,随后保持平稳(图1)。
从图1可见:4龄中华鲟进入盐度为5的环境后,与对照组相比,12 h时鱼血清HDL-C含量显著上升(P＜0.05);其他各采样时间点各指标均无明显变化(P＞0.05)。4龄中华鲟进入盐度为10的环境后,与对照组相比,12 h时,血清 TG、HDL-C含量显著上升(P＜0.05);24 h时血清CHOL含量显著降低(P＜0.05);24～96 h时血清HDL-C含量显著降低(P＜0.05);其他各采样时间点各指标均无明显变化(P＞0.05)。
目前对盐度胁迫下鲟鱼的血液指标变化和能量利用的研究仅见于短吻鲟Acipenser brevirostrum[14],该研究发现,盐度胁迫过程中短吻鲟幼鱼的血浆蛋白质、血糖与对照组差异并不显著,且脂肪是重要的能量来源,这与本试验的结果有所不同。本研究中,当4龄中华鲟进入盐度为10的环境后,血清中TP、GLU、TG的含量均先显著升高,随后逐渐恢复到至对照组水平。依据鱼类的迁移过程,鱼类的生活史可分为淡咸水洄游型、江海洄游型、咸淡水迁移型和纯淡水生活型[15],有别于短吻鲟的咸淡水迁移型,中华鲟属于江海洄游型。一些学者对同属于江海洄游型的大马哈鱼的研究表明,在入海迁移的早期,机体对糖原利用、脂肪动员活动会有所增强[16-18],部分支持了本研究的结果。所以,不同的迁移类型可能是鱼类盐度胁迫适应过程中,血液指标变化和能量利用方式有所不同的主要原因之一。
图1 盐度胁迫对中华鲟血清TP、ALB、ALT、AST、UREA、GLU、TG、CHOL、HDL-C和LDL-C含量的影响
Fig.1 Effects of salinity stress on total protein,albumin,alanine aminotransferase,aspartate aminotransferase,urea, glucose,triglyceride,cholesterol,high-density lipoprotein cholesterol,and low-density lipoprotein cholesterol levels in serum of Chinese sturgeon
注:同一时间内,标有不同小写字母表示组间有显著性差异(P＜0.05)。
Note:In same time,the means with different letters show significant differences between two groups(P＜0.05).
对血清中蛋白质及其代谢的研究显示,在盐度为10的条件下胁迫6～12 h时,中华鲟机体蛋白质合成增加,表现为脂蛋白含量和相关酶(如ALT)含量的升高。一些学者对施氏鲟Acipenser amur盐度驯化过程中血清TP、转氨酶等变化的研究中也获得了类似的结论[13]。血清中的蛋白质主要为ALB、脂蛋白、酶等。ALB是血液胶体渗透压的主要维持者[19-20],不会轻易发生改变,本研究结果中也证实了此观点;脂类需经脂蛋白包装后才能经血液运载至目标组织或器官[21],本研究中盐度胁迫12 h时鱼血清TG和HDL-C含量显著上升,提示12 h前机体的脂蛋白合成增加;酶等调节蛋白在机体代谢调节和能量利用过程中发挥着重要作用,如转氨酶在氨基酸代谢和蛋白质合成过程中发挥作用[21]。本研究中盐度胁迫6 h时鱼血清ALT含量显著升高,提示在盐度胁迫初期相关酶合成增多。一般情况下,血清中蛋白质含量降低的原因主要为蛋白质降解,蛋白质降解后产生游离氨基酸,氨基酸在转氨酶的作用下进行氨基转换或进行脱氨基作用转化生成氨或尿素[21]。但从本研究的测定结果来看,12～48 h内各采样时间盐度为10的组鱼血清ALT、AST和UREA含量均未发生显著变化,表明在盐度为10的条件下胁迫12 h后中华鲟机体可能未进行额外的氨基转换和脱氨基活动,而蛋白质含量的降低是被用于生成某些游离氨基酸,一些学者对鲟鱼进行较高盐度的急性胁迫时也发现,肌肉总游离氨基酸的含量会显著上升[22]。目前对盐度胁迫状态下鱼类游离氨基酸代谢的研究还不多,值得进一步研究。此外,当4龄中华鲟进入盐度为5的环境后,机体血清中6 h时的ALT含量和24 h时的UREA含量发生了显著变化,推测4龄中华鲟在盐度5胁迫的适应过程中,机体动员了部分蛋白质来参与渗透压调节,但对尿素含量发生变化的原因需要进一步探讨。
对血糖的检测结果表明,在盐度为5和10的胁迫条件下,血糖含量的升高滞后于蛋白质的变化,但其对低盐度(5)胁迫也较为敏感,表现为鱼体进入盐度为5的环境12 h后血糖显著升高。表明在12 h时机体调动了糖原的分解,导致血糖含量升高,随后被机体所利用。鱼类血糖含量主要受皮质醇等激素调节[23],有研究表明,在盐度10胁迫下的中华鲟幼鱼在3～12 h时皮质醇含量显著升高[11],推测盐度胁迫下皮质醇的分泌与中华鲟血糖含量的升高密切相关。由于肾脏的肾髓质、血液中的血红蛋白、脑及神经系统等依靠血糖供能[21],而鱼类的肾脏等组织和器官与渗透压调节关系密切[24],血糖的升高可以为相关组织和器官生理代谢提供需要的能量。
脂肪是机体重要的能源物质,脂肪通过血液运输至各个器官进行代谢并为机体提供能量[21]。对短吻鲟的研究中发现,脂肪是盐度胁迫过程中重要的能量来源[14],本试验中也获得了相似的结果。对鱼血清中脂类的研究显示,在盐度10胁迫过程中,脂类滞后于蛋白质发生作用,至12 h时机体对脂肪的动员加强,高密度脂蛋白收集血液中胆固醇的活动加强,随后脂类物质被机体分解和利用。胆固醇是类固醇激素(如皮质醇等)合成的前体[21],由高密度脂蛋白(HDL)和低密度脂蛋白(LDL)转运,其中HDL收集血液中的CHOL形成HDL-C,在血液中与LDL进行交换,形成LDL-C,随后运输至肾上腺、性腺等器官加以利用[21]。本试验中,在盐度为10的条件胁迫下,鱼血清中CHOL和HDL-C含量的变化提示,12 h之前血液中CHOL有可能被收集并随后运输至肾脏中用于合成皮质醇。当4龄中华鲟进入盐度为5的环境后,血清TG含量变化不显著,仅12 h时血清HDL-C含量发生了显著变化,推测在低盐度(5)胁迫下,机体未直接动员脂肪参与渗透压的调节,而HDL-C含量的变化是其对低盐度胁迫的一种生理响应。
从急性盐度胁迫对4龄中华鲟的血液指标和生理变化的影响来看,机体的蛋白质可能优先被动员并参与了适应性调节,而血糖则是主要的能量提供者。在对盐度(10)环境适应的过程中,鲟鱼的脂肪也是部分能量的提供者,胆固醇通过高密度脂蛋白的转运发挥了调节作用。综上所述,在4龄中华鲟对盐度适应的过程中,蛋白质可能优先于其他物质被动员而发挥调节作用,糖和脂肪则是机体重要的能量来源。
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Changes in serum biochemical parameters in 4-year-old Chinese sturgeon Acipenser sinensis released during salinity adaptation
Abstract：In order to understand salinity adaptation of Chinese sturgeon Acipenser sinensis,some biochemical parameters were measured in serum of 4-years-old Chinese sturgeon exposed to freshwater(as the control)and a salinity of 5 and 10 brackish water at 6,12,24,48 h,and 96 h.The results showed that the serum alanine aminotransferase(ALT)activity was increased significantly in the fish exposed to a salinity of 5 at 6 h,compared with the control(P＜0.05),and recovered to the control level at 12 h.The glucose(GLU),and high-density lipoprotein cholesterol(HDL-C)contents were found to be significantly increased at 12 h(P＜0.05)and recovered to the control level at 24 h.However,urea(UREA)content was significantly decreased at 24 h(P＜0.05).In the fish exposed to a salinity of 10,serum total protein(TP)content and ALT activity at 6 h,TP,GLU,triglyceride(TG), and HDL-C contents at 12 h were significantly increased compared with the control(P＜0.05).Total cholesterol(CHOL)content at 24 h,and HDL-C content at 24,48 h and 96 h were shown to be significantly decreased(P＜0.05).ALT activity at 12 h,TP,GLU,and TG contents at 24 h,and CHOL content at 48 h were found to be recovered to the control levels.The findings indicate that serum protein plays a regulatory role with priority of carbohydrate and lipids which function importantly in energy supply during the adaptation to brackish water in 4-yearsold Chinese sturgeon.
Key words：Acipenser sinensis;salinity stress;serum;biochemical parameter
中图分类号：Q955
文献标志码：A
收稿日期：2012-05-28
基金项目：上海市长江口中华鲟保护区专项(沪鲟保研20090727001);“十二五”国家科技支撑计划项目(2012BAD25B03);公益性行业(农业)科研专项(201203065)
文章编号：2095-1388(2013)01-0067-05