小檗碱调控高碳水化合物饮食下草鱼生长、糖代谢及肠道菌群的机制研究

本研究探讨了在高碳水化合物饲料中添加不同剂量小檗碱（Berberine）对草鱼（Ctenopharyngodon idella）生长性能、葡萄糖代谢、胆汁酸合成及肠道菌群的影响。研究结果表明，高碳水化合物饲料会导致草鱼出现高血糖、高甘油三酯及糖代谢紊乱，而添加100 mg/kg小檗碱可通过增强糖酵解（HK、PK、PFK活性）、抑制糖异生（PC、G6Pase、PEPCK活性）、调节胆汁酸合成关键酶（CYP7A1、CYP8B1、CYP27A1）及优化肠道菌群结构（如增加Cetobacterium丰度、降低Aeromonas丰度）显著改善上述代谢异常，促进草鱼健康生长。该研究为开发资源节约型高碳水化合物水产饲料提供了理论依据。

　　

随着水产养殖规模的不断扩大，鱼粉资源日益紧张，价格持续攀升，如何降低饲料中鱼粉比例、提高鱼类对碳水化合物的利用率已成为水产饲料研究的重点。草鱼作为全球养殖最广泛的淡水鱼之一，虽然对碳水化合物的利用能力相对较高，但过量摄入仍会导致生长迟缓、糖代谢紊乱等生理问题，影响养殖经济效益。因此，开发能够缓解高碳水化合物饲料不良影响的添加剂具有重要意义。

小檗碱是一种广泛存在于黄连等中药植物中的生物碱，具有抗炎和调节代谢的作用，在改善人类糖尿病方面已显示出潜力。近年来，研究发现小檗碱也可作为功能性饲料添加剂，通过增强糖酵解、抑制糖异生等途径调节鱼类代谢，但其在草鱼中的应用及具体机制尚不明确。为此，研究人员在《Aquaculture Reports》发表了题为“The effects of berberine supplementation in high-carbohydrate diets on growth, glucose metabolism, bile acid synthesis and intestinal flora of grass carp”的研究论文，系统探讨了小檗碱对高碳水化合物饲料下草鱼生长、代谢及肠道健康的影响。

本研究主要采用了生长性能测定、血清生化指标分析、酶活性检测、实时荧光定量PCR（qPCR）及16S rDNA高通量测序等技术方法。实验选用540尾健康草鱼，随机分为6组，分别投喂基础饲料（C组，30.8%碳水化合物）、高碳水化合物饲料（H组，45.8%碳水化合物）以及添加25、50、75、100 mg/kg小檗碱的高碳水化合物饲料（HB1–HB4组），进行为期8周的养殖试验。实验结束后，采集血清、肝脏、肠道等样本，检测相关指标。

3.1. 生长性能

高碳水化合物饲料虽未显著影响草鱼存活率，但降低了增重率（WGR）和特定生长率（SGR），提高了饲料系数（FCR）。添加小檗碱后，SGR和WGR呈上升趋势，并在HB4组达到最高，FCR则降至最低，表明小檗碱改善了草鱼的生长性能。

3.2. 血清生化参数

高碳水化合物饲料显著升高了血清葡萄糖（GLU）和甘油三酯（TG）水平。添加小檗碱后，TG含量显著降低，GLU和总胆固醇（T-CHO）虽无显著变化，但呈下降趋势，说明小檗碱缓解了高碳水化合物引起的高血糖和高脂血症。

3.3. 肝脏糖代谢酶活性

高碳水化合物饲料显著提高了糖酵解酶PK活性及糖异生酶PC、G6Pase、PEPCK活性。小檗碱 supplementation 进一步增强了PK和PFK活性，抑制了PC活性，表明其通过促进糖酵解、抑制糖异生调节葡萄糖代谢。

3.4. 肌糖原和肝糖原含量

高碳水化合物饲料显著提高了肝糖原含量，而对肌糖原无显著影响。添加小檗碱后，肝糖原含量进一步增加，说明小檗碱促进了葡萄糖以糖原形式储存。

3.5. 胆汁酸合成相关酶活性

高碳水化合物饲料显著提高了CYP8B1和CYP27A1活性，但对CYP7A1无显著影响。小檗碱 supplementation 降低了CYP27A1和CYP8B1活性，调节了胆汁酸合成途径。

3.6. 胆汁酸含量

高碳水化合物饲料显著降低了肝脏胆汁酸含量，而对肠道胆汁酸无显著影响。添加小檗碱后，肝脏胆汁酸含量呈先升后降趋势，肠道胆汁酸含量略有增加。

3.7. 胆汁酸合成和糖代谢基因表达

高碳水化合物饲料上调了糖代谢基因（hk、pfk、pck、g6pc、glut2、gys）和胆汁酸合成基因（fxr、cyp8b1）表达，下调了cyp7a1表达。小檗碱 supplementation 进一步上调了hk、pfk、glut2、gys、cyp8b1和fxr表达，下调了pck、g6pc和cyp7a1表达，表明其通过FXR信号通路调节胆汁酸合成和葡萄糖代谢。

3.8. 肠道菌群分析

高碳水化合物饲料降低了肠道菌群多样性和丰富度（Sobs、Ace指数），增加了致病菌Proteobacteria和Aeromonas的丰度。添加小檗碱后，菌群多样性有所恢复，有益菌Cetobacterium丰度增加，致病菌Aeromonas丰度降低。功能预测显示，小檗碱 supplementation 改善了代谢相关功能，如氨基酸代谢、脂质代谢等。

本研究通过多角度分析表明，高碳水化合物饲料会导致草鱼生长性能下降、糖代谢紊乱及肠道菌群失调。而添加100 mg/kg小檗碱可通过多途径显著改善这些不良影响：一是增强糖酵解（提高HK、PK、PFK活性）和抑制糖异生（降低PC、G6Pase活性），促进葡萄糖利用和肝糖原沉积；二是通过激活FXR信号通路，调节胆汁酸合成关键酶（CYP7A1、CYP8B1、CYP27A1）的表达，优化胆汁酸代谢；三是改善肠道菌群结构，增加有益菌Cetobacterium丰度，抑制致病菌Aeromonas增殖，恢复菌群代谢功能。这些发现不仅阐明了小檗碱在草鱼糖代谢调节中的多重作用机制，也为开发高效、环保的高碳水化合物水产饲料提供了重要理论依据和实践指导，对促进水产养殖业的可持续发展具有重要意义。