蚕豆投喂通过诱导肌肉纤维化改善尼罗罗非鱼肌肉质构的分子机制研究

《Food Chemistry: Molecular Sciences》：Effects of faba beans ( Vicia faba L.) on muscle texture and fibrosis biomarkers of Nile tilapia ( Oreochromis niloticus)

本研究针对尼罗罗非鱼肌肉质构改良的需求，通过80天蚕豆投喂实验，结合质构分析、组织学观察和转录组测序技术，发现蚕豆可显著提升肌肉硬度、咀嚼度等质构指标，并诱导胶原沉积及相关纤维化基因（如col1α1、comp）表达上调，同时抑制抗纤维化基因decorin的表达。该研究为鱼类肌肉品质调控提供了新的分子靶点和理论依据。

　　

在追求高品质水产品的今天，消费者对鱼肉的质地和口感提出了更高要求。尼罗罗非鱼（Oreochromis niloticus）作为全球重要的养殖鱼种，其肌肉质地的改良一直是水产研究的热点。有趣的是，投喂蚕豆（Vicia faba L.）能够使罗非鱼肌肉变得紧实、富有弹性，形成独特的"脆肉"品质，但这一现象背后的分子机制尚不明确。以往研究多集中于生长性能或营养组成的变化，而对肌肉纤维化这一潜在关键过程的探索仍属空白。

发表在《Food Chemistry: Molecular Sciences》上的这项研究，由上海海洋大学农业农村部淡水水产种质资源重点实验室的团队完成，首次从纤维化角度揭示了蚕豆改善罗非鱼肌肉质构的分子通路。研究人员设计了一项为期80天的饲养实验，将尼罗罗非鱼分为两组：对照组投喂商业配合饲料，实验组则全程投喂蚕豆。通过系统评估生长性能、肌肉质构参数、肌纤维微观结构、胶原含量及转录组变化，他们发现蚕豆投喂虽抑制了鱼体增重，却显著提升了肌肉硬度、回复性、胶粘性和咀嚼性等关键质构指标。

在技术方法上，研究团队综合运用了质构分析仪（TPA）量化肌肉力学特性，组织切片与图像分析（ImageJ）统计肌纤维密度与直径，羟脯氨酸（HYP）检测法测定总胶原含量，以及RNA-seq转录组测序结合RT-qPCR验证筛选差异表达基因（DEGs）。

3.1. 生长性能

蚕豆投喂组罗非鱼的终末体重（1.08±0.18 kg）和增重率（0.40±0.18）显著低于对照组（1.59±0.26 kg，0.91±0.26），但体长和存活率无显著差异，表明蚕豆可能通过氨基酸不平衡或抗营养因子（如植酸、蛋白酶抑制剂）影响了蛋白质沉积效率。

3.2. 肌肉质构

实验组的硬度（767.41±229.53 g）、回复性（0.30±0.04）、胶粘性（336.63±82.85 g）和咀嚼性（7.45±2.03 mJ）均显著优于对照组（400.37±160.00 g，0.25±0.04，180.76±58.23 g，3.95±1.31 mJ），而粘附性降低，说明蚕豆有效提升了肌肉的紧实度和耐咀嚼性。

3.3. 肌纤维微观结构

蚕豆组肌纤维密度（63.6±13.3 根/mm²）和肌纤维面积占比（54.4±0.1%）显著升高，直径（93.0±12.1 μm）则显著小于对照组（49.7±11.3 根/mm²，48.1±0.1%，120.5±23.2 μm），提示蚕豆可能通过调控蛋白合成与降解平衡诱导肌纤维增生。

3.4. 肌肉总胶原含量

蚕豆组胶原含量（3.5±0.6 μg/mg）显著高于对照组（2.4±0.2 μg/mg），表明细胞外基质（ECM）中胶原过度沉积，符合纤维化特征。

3.5. 转录组分析

RNA-seq鉴定出323个差异表达基因（227个上调、96个下调），KEGG富集分析显示这些基因主要涉及FoxO信号通路（调控自噬与蛋白降解）、mTOR通路（抑制蛋白合成）及细胞因子-受体相互作用。关键纤维化标志基因如I型胶原α1链（col1α1）、软骨寡聚基质蛋白（comp）、纤维蛋白（fibrosin）和多功能蛋白聚糖（versican）表达显著上调，而抗纤维化基因核心蛋白聚糖（decorin）下调。RT-qPCR验证结果与测序数据一致。

3.6. 纤维化相关基因时序表达

在投喂40天和80天时，蚕豆组col1α1、comp、fibrosin和versican的表达持续高于对照组，decorin则显著抑制，且变化在40天时已显现，说明纤维化响应在投喂早期即被激活。

讨论与结论

本研究首次提出"肌肉纤维化"可能是蚕豆改善罗非鱼质构的核心机制。蚕豆投喂通过扰动FoxO/mTOR通路平衡，导致蛋白降解增强、合成抑制，进而引起肌纤维增生和胶原沉积。上调的comp基因可促进胶原纤维有序排列，增强组织硬度；而下调的decorin则削弱了对TGF-β1（转化生长因子-β1）的抑制作用，进一步加速纤维化进程。尽管活性氧（ROS）可能作为上游信号参与调控，但纤维化与质构改善的因果关系仍需深入验证。

该研究为水产养殖中肌肉品质的定向调控提供了新靶点，例如通过调控decorin或comp表达可能实现质构的精准改良。未来结合多组学技术（如蛋白组、代谢组）和细胞模型，有望解析ROS与纤维化的级联调控网络，为培育高质构罗非鱼新品种奠定理论基础。