高脂肪喂养的大嘴鲈鱼（Micropterus salmoides）中，氨和亚硝酸盐的共同暴露加剧了一氧化氮的积累、肝脏葡萄糖和脂质代谢紊乱、肠道屏障功能障碍以及炎症反应

《Aquaculture》：Combined ammonia and nitrite exposure aggravated nitric oxide accumulation, liver glucose and lipid metabolism disturbance, intestinal barrier dysfunction and inflammation in high fat-fed largemouth bass ( Micropterus salmoides)

该研究探究氨（A）与亚硝酸盐（N）联合胁迫对高脂饮食（HFD）大口黑鲈肝脏和肠道健康的影响。结果显示A+N导致肝细胞氧化应激、炎症反应及抗氧化能力下降，AST/ALT水平升高，且在HFD组中效应加剧；同时A+N通过抑制脂解（hsl/lpl）、脂肪酸氧化（pparα/cpt1）促进脂质合成（accα/fas），引发肝脏糖脂代谢紊乱，并破坏肠道屏障（紧密连接）和诱发炎症。研究证实HFD与A+N存在协同毒性效应，对养殖鱼健康具有显著负面影响。

　　

黄文豪|叶立民|张晓天|王驰|季红|于海波

西北农林科技大学动物科学技术学院，中国杨凌712100

摘要

本研究旨在探讨氨和亚硝酸盐（A+N）联合胁迫对高脂饮食（HFD）大口黑鲈肝脏和肠道健康的影响。设置了四个实验组：常规脂肪饮食（RFD）组、HFD组、RFD+A+N组和HFD+A+N组。在RFD+A+N组和HFD+A+N组中，大口黑鲈在6周的实验期间暴露于5 mg/L的总氨（相当于0.07 mg/L的NH₃）和2 mg/L的NO₂^?环境中。结果表明，A+N导致肝脏损伤，表现为血清AST和ALT水平升高、肝脏氧化应激加剧、炎症反应增强以及抗氧化能力下降。此外，HFD喂养的大口黑鲈的AST水平进一步恶化。A+N还导致血清NO₂^?和一氧化氮（NO）显著积累，表明其亚硝酸盐解毒能力不足。进一步分析发现，A+N通过抑制脂质水解（hsl和lpl）、脂质转运（fabp1）以及脂肪酸氧化（pparα和cpt1）过程，同时促进脂质合成（accα和fas），这种影响在HFD喂养的大口黑鲈中更为严重。此外，A+N还促进了糖酵解（gk、hk和pk）和厌氧氧化（ldh）过程，在HFD喂养的大口黑鲈中这种作用更加明显。H&E染色结果和与肠道紧密连接及炎症相关的基因表达水平显示，A+N加剧了肠道损伤，且在HFD喂养的大口黑鲈中这种损伤更为严重。综上所述，A+N导致了一氧化氮积累、肝脏葡萄糖和脂质代谢紊乱、肠道通透性增加以及炎症反应加剧，这些不良影响在HFD喂养条件下更为严重。

引言

氨是水生生态系统中广泛存在的有毒物质，也是水产养殖中的一个重要限制因素（Xu等人，2021b）。高密度集约化水产养殖系统的快速发展导致氨浓度升高，成为一个显著的环境问题（Liang等人，2018）。氨通常以总氨氮（TAN）的形式表示。实际上，氨在水中以离子化（NH₄⁺）和非离子化（NH₃）两种形式存在。氨的毒性主要来源于NH₃，它容易穿透细胞膜（Camargo和Alonso，2006），从而对水生生物造成多种危害，如生长受阻、呼吸系统疾病、行为改变、代谢功能障碍、免疫抑制等（Lin等人，2023；Sinha等人，2022；Zhang等人，2023a）。因此，氨对水生生物的负面影响在水产养殖领域受到了越来越多的关注。亚硝酸盐是氮循环中的关键成分。集约化水产养殖或过度投喂会破坏细菌硝化和反硝化之间的平衡，导致养殖水体中亚硝酸盐积累过多（Ciji和Akhtar，2020；Robles-Porchas等人，2020）。亚硝酸盐浓度升高会影响水生生物的多种生理活动（Kroupova等人，2005；Kroupova等人，2013）。

在水产养殖水中，氨可被硝化细菌转化为亚硝酸盐，因此两者常常同时存在。高密度养殖水体中的大量有机物加剧了氨和亚硝酸盐的联合胁迫。虽然已经研究了氨和亚硝酸盐各自的毒性，但对其联合毒性的研究仍然不足。一些研究集中于生理指标的变化，以识别两者之间的潜在协同效应（Molayemraftar等人，2022；Valencia-Casta?eda等人，2018）。此外，从整体角度来看，氨和亚硝酸盐联合毒性的机制尚未得到充分阐明。

高脂饮食（HFD）作为一种新兴策略，被用于降低饲料成本和减少资源浪费。然而，其应用给养殖鱼类带来了许多健康问题。研究表明，HFD会导致大口黑鲈生长受阻、脂质积累和氧化损伤（Liang等人，2023）。HFD还会显著增加肝脏细胞凋亡，并对大口黑鲈的肠道形态产生不利影响（Yin等人，2021a）。最新研究指出，环境因素可能在HFD引起的损伤中起作用（Zhang等人，2023b）。水产养殖水体中污染程度的增加进一步加剧了HFD对鱼类的影响（Xu等人，2021b；Zou等人，2023）。然而，关于氨和亚硝酸盐对HFD喂养鱼类的协同影响的相关研究仍然不足。

在本研究中，我们使用大口黑鲈作为实验物种，探讨了在HFD喂养条件下氨和亚硝酸盐联合胁迫对肝脏和肠道健康的影响。我们评估了生长性能、血清生化指标、组织病理学以及与葡萄糖和脂质代谢、氨代谢、炎症和紧密连接相关的mRNA表达。这些发现为环境可持续和健康导向的鱼类养殖提供了参考。

实验部分

饲料和实验鱼

本研究准备了两种等氮饲料：RFD和HFD。饲料成分详见表1。脂质含量和抗氧化剂添加量依据以往研究确定（Xie等人，2020；Yin等人，2021b；Liang等人，2023；Cao等人，2024；Zheng等人，2025）。实验用的大口黑鲈来自位于陕西省安康市的西北农林科技大学安康水产站。

生长和血清生化指标

图1显示，与RFD组相比，HFD组的饲料转化率（FCR）显著升高，而特定生长率（SGR）显著降低（P<0.05）。RFD+A+N组的FCR和SGR与RFD组相比没有显著差异（P>0.05）。HFD+A+N组的FCR和SGR与HFD组及RFD+A+N组相比也没有显著差异（P>0.05）。所有组之间的血清尿素（SR）和血清总蛋白（HSI）水平没有显著差异（P>0.05）。

此外，血清AST、TG和TC水平（见图1）

氨和亚硝酸盐的联合暴露导致HFD喂养的大口黑鲈肝脏损伤、血清尿素和亚硝酸盐积累

由于氨和亚硝酸盐之间的相互转化，它们在水产养殖水中常常同时存在。先前的研究表明，氨和亚硝酸盐（A+N）会损害养殖鱼类的生长性能（Vaage和Myrick，2021；Zhang等人，2021；Zhang等人，2024）。本研究使用5 mg/L的总氨（相当于0.07 mg/L的NH₃）和2 mg/L的亚硝酸盐浓度进行实验，结果发现A+N并未导致SR和SGR发生显著变化

结论

A+N导致肝脏损伤，表现为血清AST和ALT水平升高、肝脏氧化应激加剧、炎症反应增强以及抗氧化能力下降。此外，A+N通过干扰脂质代谢导致脂质积累，并促进糖酵解和厌氧氧化。同时，A+N还损害了肠道屏障功能并引发肠道炎症。更重要的是，这些不良影响在HFD喂养的大口黑鲈中更为严重。而且，HFD喂养进一步加剧了这些不良效应。

作者贡献声明

黄文豪：撰写初稿、方法学设计、实验实施、数据分析。叶立民：方法学设计、实验实施、数据分析。张晓天：实验实施、数据分析。王驰：实验实施。季红：资源协调。于海波：撰写、审稿与编辑、项目监督、方法学设计、资金申请。

未引用的参考文献

Chen等人，2013

Kim和Kang，2017

Liu等人，2022a

Livak和Schmittgen，2001

Zhang等人，2020a

Zhang等人，2022

Zhao等人，2021

Zhou等人，2023

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了陕西省重点研发计划（2023-YBNY-116）的资助。