多组学分析揭示了动态的糖脂重编程及免疫稳态在喂养配方饲料的 Mandarin 鱼（Siniperca chuatsi）早期肝胰腺适应过程中的作用

《Aquaculture Reports》：Multi-omics profiling reveals dynamic glucolipid reprogramming and immune homeostasis governing early hepatopancreatic adaptation in mandarin fish ( Siniperca chuatsi) fed formulated diets

基因表达与代谢组学揭示 Mandarin鱼短期人工饲料适应的免疫代谢重编程机制。通过转录组和代谢组多组学分析，发现1周和3周人工饲料喂养显著激活肝胰腺胆固醇合成（DHCR7, SQLE, HMGCS1上调）和脂肪酸代谢（SREBF2, PPARα调控），同时抑制糖异生（PCK2, PGM下调），并伴随抗氧化基因GSTZ1上调及炎症基因IL1RA、HSPA5下调。代谢物分析显示甘油磷脂（PC, PE）和抗氧化代谢物（Formononetin 7-O-glucuronide）积累，而胆汁酸代谢物减少。多组学整合表明糖脂代谢抑制与脂质代谢激活协同免疫调节，形成短期适应的核心机制。

　　在这项研究中，科学家们关注了在短期使用配方饲料后，橘色鱼（*Siniperca chuatsi*）的肝胰脏表现出的复杂代谢和免疫适应机制。橘色鱼是一种重要的肉食性鱼类，在水产养殖中长期依赖活饵喂养，但这种喂养方式存在诸多问题，如活饵供应不稳定、病原体传播风险以及生态可持续性问题。因此，研究人员试图通过分析短期配方饲料喂养对橘色鱼肝胰脏的影响，来探索其适应性机制，从而为水产养殖中配方饲料的优化提供理论依据。

### 1. 背景与意义

橘色鱼因其经济价值和广泛分布，在水产养殖中具有重要地位。然而，传统的活饵喂养方式在实际应用中面临诸多挑战。这些挑战促使行业逐步转向使用配方饲料，以提高养殖效率并减少对生态环境的影响。尽管配方饲料在提升生长性能方面具有潜力，但其在短期内可能导致一系列生理和代谢的应激反应。研究这些应激反应及其适应机制，有助于理解配方饲料如何影响橘色鱼类的生理机能，并为制定更有效的饲料配方提供科学依据。

### 2. 研究方法与设计

为了全面评估配方饲料对橘色鱼肝胰脏的影响，研究团队设计了一项多组学整合分析实验。实验采用六组相同的网箱进行，其中三组持续接受活饵喂养，另外三组则逐步过渡至配方饲料喂养。实验开始前，所有鱼苗均处于标准养殖条件下，以确保实验的可比性。在实验的第1周和第3周，研究人员对两组鱼（配方饲料组和活饵组）进行了取样，分析其肝胰脏的组织学、基因表达和代谢变化。

实验中使用了多种分析手段，包括组织学检查、RNA提取与测序、差异基因表达分析（DEGs）、蛋白质-蛋白质相互作用网络分析（PPI）、实时定量PCR（qPCR）以及代谢组学分析。这些方法的结合，使得研究人员能够从基因和代谢层面全面解析配方饲料对橘色鱼肝胰脏的适应性影响。

### 3. 实验结果与分析

#### 3.1 生长性能的变化

研究发现，经过三周的配方饲料喂养后，橘色鱼的体重和体长显著增加，这表明配方饲料在短期内能够有效促进其生长。然而，在第一周的喂养期间，两组鱼的生长性能并无显著差异，这说明肝胰脏对新饲料的适应过程需要一定时间。同时，配方饲料组的肝体指数（hepatosomatic index）显著高于活饵组，表明肝胰脏的代谢负担在配方饲料喂养下有所增加。

#### 3.2 组织学变化

组织学分析显示，配方饲料喂养的橘色鱼肝胰脏在第1周和第3周均出现了不同程度的组织紊乱和血管充血现象。此外，肝胰脏中出现了微小脂滴沉积，这可能是由于代谢紊乱或脂质代谢的异常所致。这些变化在第3周更加明显，表现为肝窦扩张和充血的加重，但并未出现明显的坏死或纤维化。同时，肝胰脏中的甘油三酯（TG）和总胆固醇（T-CHO）含量在配方饲料喂养的两个时间点均显著升高，这表明肝胰脏在应对配方饲料时发生了显著的脂质代谢变化。

#### 3.3 基因表达变化

基因表达分析显示，配方饲料喂养显著上调了肝胰脏中与胆固醇合成相关的基因，如*DHCR7*、*DHCR24*、*SQLE*，同时下调了与炎症相关的基因*IL1RA*和内质网应激标志物*HSPA5*。这些基因的表达变化可能反映了肝胰脏在应对配方饲料时的适应性策略，包括增强胆固醇合成能力、减少炎症反应以及调节内质网应激。

#### 3.4 差异基因表达与代谢物分析

差异基因表达分析揭示了配方饲料喂养后肝胰脏中显著改变的代谢通路。在第1周，共有2020个差异表达基因被鉴定，其中1084个基因被上调，936个基因被下调。在第3周，这一数字增加到5453个差异表达基因，其中2723个基因被上调，2730个基因被下调。这些差异基因主要涉及糖脂代谢、免疫调节和脂质代谢等通路。此外，代谢组学分析显示，配方饲料喂养导致了124种显著改变的代谢物，包括甘油磷脂的上调和胆汁酸代谢的下调，这可能与肝胰脏的膜重塑和脂质代谢异常有关。

在第3周，配方饲料喂养的鱼表现出更多的代谢物变化，包括9,10-二羟基十八碳烯酸（9,10-DiHOME）和12,13-二羟基十八碳烯酸（12,13-DiHOME）的上调，这可能是由于脂质过氧化引起的。同时，表单酮-7-O-葡萄糖苷（Formononetin 7-O-glucuronide）的增加表明肝胰脏的抗氧化能力有所增强，以应对配方饲料带来的氧化应激。

### 4. 讨论与机制分析

#### 4.1 脂质沉积与血管充血作为早期应激反应

研究指出，配方饲料喂养导致了肝胰脏中的微小脂滴沉积和血管充血，这可能是由于脂质代谢紊乱或脂质运输受阻所致。这些变化表明，肝胰脏在应对配方饲料时需要进行一系列的代谢调整，以维持其正常的生理功能。此外，研究还发现，配方饲料喂养显著提高了肝胰脏中的胆固醇和甘油三酯含量，这可能与胆固醇合成通路的激活有关。

#### 4.2 糖脂代谢与免疫调节的协同作用

研究进一步揭示了糖脂代谢与免疫调节之间的协同作用。配方饲料喂养显著上调了与胆固醇合成相关的基因，如*SREBF2*和*HMGCR*，这表明肝胰脏在应对配方饲料时可能通过增强胆固醇合成来维持其功能。同时，抗氧化基因*GSTZ1*的上调也说明了肝胰脏在应对配方饲料带来的氧化应激时，启动了相应的抗氧化机制。

此外，研究还发现，配方饲料喂养导致了免疫相关基因的下调，如*IL1RA*和*HSPA5*，这可能表明肝胰脏在应对配方饲料时减少了炎症反应，以维持免疫稳态。这些变化可能与肝胰脏作为免疫代谢枢纽的功能有关，它不仅调节营养物质的分配，还参与免疫反应和解毒过程。

#### 4.3 短期配方饲料喂养对肝胰脏代谢的影响

研究还发现，配方饲料喂养显著改变了肝胰脏的代谢物组成，包括甘油磷脂的上调和胆汁酸代谢的下调。这可能与配方饲料中的脂质成分有关，这些成分可能影响肝胰脏的膜结构和脂质代谢。同时，研究还发现，配方饲料喂养导致了某些氧化应激标志物的减少，如9,10-DiHOME和12,13-DiHOME的下调，这表明肝胰脏在应对配方饲料时可能通过增强抗氧化能力来缓解氧化损伤。

#### 4.4 代谢与免疫的协同适应

研究还揭示了配方饲料喂养对橘色鱼肝胰脏代谢与免疫的协同影响。例如，研究发现，配方饲料喂养显著上调了与胆固醇合成相关的基因，如*DHCR7*、*DHCR24*和*SQLE*，这可能与肝胰脏的免疫代谢功能有关。同时，研究还发现，某些氨基酸代谢通路的下调可能有助于维持抗氧化系统的功能，如甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢通路的基因表达减少，这可能意味着这些代谢物被重新分配到其他代谢过程中。

此外，研究还发现，配方饲料喂养导致了某些分支链氨基酸（BCAAs）代谢通路的下调，如*IVD*和*BCKDHA*的表达减少，这可能意味着肝胰脏通过抑制这些代谢通路来维持TOR信号通路的活性，从而促进进食行为和生长性能。

### 5. 研究结论

综上所述，这项研究揭示了配方饲料喂养对橘色鱼肝胰脏的短期适应机制。这些机制包括脂质代谢的增强、糖代谢的抑制以及免疫调节的调整。通过多组学分析，研究人员发现，肝胰脏在应对配方饲料时，会启动一系列基因和代谢物的变化，以维持其正常的生理功能。这些变化不仅涉及脂质代谢和胆固醇合成，还包括抗氧化和免疫调节等关键过程。

研究结果表明，橘色鱼在短期配方饲料喂养后，肝胰脏的代谢和免疫功能发生了显著的调整。这种调整可能有助于其适应新的营养来源，但同时也可能导致一定的代谢负担和应激反应。因此，未来的研究应进一步探索这些适应机制的具体调控网络，以优化配方饲料的成分和喂养方式，提高橘色鱼的生长性能和健康状况。

### 6. 研究的科学意义与应用前景

这项研究的科学意义在于，它揭示了配方饲料喂养对橘色鱼肝胰脏的短期影响，为理解其适应性机制提供了重要的基础。通过分析基因和代谢物的变化，研究人员能够识别出关键的调控基因和代谢物，这些可能成为未来优化配方饲料的重要靶点。

此外，这项研究也为水产养殖行业提供了新的视角。随着配方饲料的广泛应用，了解其对鱼类代谢和免疫功能的影响，有助于制定更科学的饲料配方和喂养策略，以减少对鱼类健康和生长的负面影响。未来的研究可以进一步探讨不同配方饲料成分对橘色鱼代谢和免疫功能的具体影响，以及如何通过调整饲料成分来改善其适应性。

### 7. 研究的局限性与未来方向

尽管这项研究提供了重要的见解，但仍存在一些局限性。例如，研究主要关注了肝胰脏的代谢和免疫变化，但并未全面分析整个鱼类的代谢网络。此外，研究仅限于短期喂养，未涉及长期喂养的影响。因此，未来的研究可以扩展到更长的喂养周期，以全面评估配方饲料对橘色鱼的影响。

另外，研究中使用的配方饲料成分可能对不同鱼类产生不同的影响，因此，未来的研究可以探索不同配方饲料成分对橘色鱼代谢和免疫功能的具体影响。此外，研究还可以结合其他组学方法，如蛋白质组学和表观遗传学，以更全面地解析配方饲料对橘色鱼的适应性机制。

总之，这项研究为理解配方饲料喂养对橘色鱼肝胰脏的短期影响提供了重要的科学依据，同时也为未来优化配方饲料和提高水产养殖效率提供了新的思路。