通过膳食纳米硒缓解幼年虹鳟（Oncorhynchus mykiss）的 stocking density 应激：对生长、抗氧化活性和免疫反应的影响

《Journal of Trace Elements in Medicine and Biology》：Alleviating Stocking Density Stress in Juvenile Rainbow Trout ( Oncorhynchus mykiss) through Dietary Nano-Selenium: Effects on Growth, Antioxidant Activity, and Immune Response

彩虹鳟鱼在高密度养殖下通过补充3 mg/kg硒纳米颗粒（Se-N）可显著改善生长性能、抗氧化酶活性及免疫相关基因表达，主要机制为促进肌原细胞因子（MyoD）表达和抑制热休克蛋白（hsp70）及炎症因子（Lysozyme, IL-1β）的上调。

　　本研究探讨了在不同养殖密度条件下，纳米硒（Se-N）对虹鳟鱼（*Oncorhynchus mykiss*）生长性能、抗氧化活性及免疫反应的影响。虹鳟鱼作为一种珍贵的冷水鱼类，在全球范围内被广泛养殖，其年产量约为814,000吨，位列重要经济鱼类的第17位。近年来，随着水产养殖业的快速发展，虹鳟鱼的养殖密度不断提高，然而这种高密度养殖环境也带来了诸多生理挑战。本研究旨在通过在虹鳟鱼饲料中添加不同剂量的纳米硒，评估其在不同养殖密度下的作用，从而为提高虹鳟鱼养殖效率和健康状况提供科学依据。

在实验设计中，健康的虹鳟鱼幼鱼被随机分配到混凝土跑道池中，采用4×5的因子实验设计。五种实验饲料（NS0、NS1、NS2、NS3、NS4）分别含有0、1、2、3和4毫克的纳米硒。研究结果显示，养殖密度和纳米硒对虹鳟鱼的生长、抗氧化活性、肌肉生成分子调控及免疫反应均产生了显著影响。值得注意的是，在较低和中等养殖密度（SD-L和SD-M）下，养殖密度对生长没有显著影响，但随着养殖密度的增加，纳米硒的作用变得尤为明显。在高密度条件下，NS3组的体重增重（NWG）显著高于NS2、NS4、NS1和NS0组，这表明纳米硒在高密度养殖环境下对虹鳟鱼的生长具有促进作用。

在高密度养殖条件下，虹鳟鱼长期处于慢性压力状态，这种压力会引发一系列生理反应。首先，压力激素如肾上腺素和皮质醇的释放会增加，这可能影响鱼的代谢和免疫功能。其次，慢性压力还会刺激心脏输出、氧气摄取和能量动员，这在一定程度上会加重鱼的生理负担。最后，慢性压力会导致鱼的摄食减少、免疫力下降、生长受阻，甚至死亡。然而，本研究发现，在高密度条件下，NS3组的皮质醇水平显著低于其他组，这可能与更高的抗氧化活性有关。具体来说，NS3组的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）活性均较高，这些抗氧化酶能够有效清除自由基，减少氧化应激对鱼体的损害。

除了抗氧化活性，本研究还关注了纳米硒对虹鳟鱼免疫反应的影响。结果显示，在高密度条件下，免疫相关基因如溶菌酶（Lysozyme）和白细胞介素-1β（IL-1β）的表达显著增加，尤其是在纳米硒含量较低或缺乏的情况下。这表明，高密度养殖环境可能对鱼的免疫系统产生负面影响，而纳米硒的补充有助于增强免疫反应。此外，热休克蛋白70（hsp70）的表达也显著上调，这进一步说明纳米硒在应对高密度养殖引起的应激反应方面具有重要作用。

在分子层面，本研究还探讨了纳米硒对肌肉生成相关基因的影响。结果显示，纳米硒的剂量依赖性调控了肌肉生成调控因子（MRFs）如MyoD的表达，以及生长激素（gh）的表达，而对胰岛素样生长因子-1（igf-1）的影响则较为轻微。这些结果表明，纳米硒在高密度条件下主要通过促进肌肉细胞的增殖（即超生性生长）来提高虹鳟鱼的生长性能，而不是通过细胞体积的增大（即超生长）。这一发现为理解纳米硒在高密度养殖条件下的作用机制提供了新的视角。

此外，本研究还强调了纳米硒在水产养殖中的重要性。硒是一种重要的生物元素，它在维持鱼的细胞氧化平衡方面发挥着关键作用。作为硒半胱氨酸（selenocysteine）的前体，硒能够调节GPx的活性，并在饲料中作为外源性抗氧化剂发挥作用。硒的缺乏会导致鱼的生长受到抑制，而适量的硒补充则有助于提高鱼的生长性能。然而，传统的硒补充方式可能存在一定的局限性，例如无机硒的毒性问题，以及有机硒的生物利用率较低。因此，纳米硒的引入为解决这些问题提供了新的思路。

纳米硒具有独特的物理化学特性，如纳米尺度的尺寸和较高的表面积与体积比，这些特性使其在生物利用度和抗氧化活性方面优于传统的颗粒状有机或无机硒。此外，纳米硒还能够提高饲料的利用效率、营养吸收、肠道形态和存活率，以及促进肌肉组织中硒的积累。这些优势使得纳米硒成为一种具有潜力的水产饲料添加剂，特别是在高密度养殖条件下。

虹鳟鱼属于鲑科鱼类，其肌肉组织中富含多不饱和脂肪酸（PUFAs），这些脂肪酸容易发生脂质过氧化反应。因此，虹鳟鱼对硒的需求较高，以维持其正常的生理功能。研究发现，硒的缺乏会导致虹鳟鱼出现脂质过氧化、共济失调、肌肉萎缩以及血浆和肝脏中GPx活性降低等问题。因此，确保虹鳟鱼饲料中硒的充足供应对于维持其健康和生长性能至关重要。

本研究的结果表明，在高密度养殖条件下，添加3毫克/千克的纳米硒能够显著提高虹鳟鱼的生长性能，同时增强其抗氧化防御能力和免疫反应。这不仅有助于改善鱼的健康状况，还能提高养殖效率。此外，纳米硒对虹鳟鱼的生长促进作用主要通过超生性生长实现，这与MyoD和gh基因的表达上调有关，而对igf-1的影响则较为轻微。这些发现为水产养殖业提供了新的研究方向，特别是在高密度养殖条件下如何通过饲料添加剂来改善鱼的生理状态和生长性能。

综上所述，本研究强调了纳米硒在高密度虹鳟鱼养殖中的重要性。通过在饲料中添加不同剂量的纳米硒，可以有效缓解高密度养殖引起的慢性压力，提高鱼的生长性能和免疫反应。这些结果不仅有助于理解纳米硒在水产养殖中的作用机制，还能为优化养殖条件、提高养殖效率提供科学依据。因此，本研究建议在虹鳟鱼的饲料中添加3毫克/千克的纳米硒，特别是在高密度养殖条件下，以实现更好的生长和健康效果。