膳食菠萝蜜皮废弃物通过调节免疫基因表达和紧密连接蛋白缓解尼罗罗非鱼氨毒性应激的研究

《Aquaculture International》：Modulatory effects of dietary jackfruit peel waste on haematology, immune, genes responses during ammonia toxicity in Nile tilapia

本研究针对水产养殖中普遍存在的氨(NH3)毒性问题，探讨了膳食中添加菠萝蜜皮废弃物(JPW)对尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)在氨暴露下的保护作用。研究人员通过56天的喂养实验发现，JPW能够显著改善鱼类的血液学指标、增强免疫功能，并调控炎症、凋亡及紧密连接相关基因的表达。结果表明，尤其是在5.0 g/kg的添加剂量下，JPW能有效缓解氨毒性引起的免疫抑制和氧化应激，为水产养殖中天然饲料添加剂的应用提供了理论依据和实践指导。

　　

在水产养殖业中，氨(NH₃)毒性是一个长期存在的环境应激因子，它主要来源于养殖水体中动物排泄物、残饵和动植物残骸的分解。高浓度的氨会导致鱼类生长迟缓、组织损伤、氧化应激和免疫功能障碍，严重时甚至引起大量死亡。尽管鱼类对氨的耐受性因种类而异，但氨污染问题在集约化和半集约化养殖系统中尤为突出，成为制约水产养殖可持续发展的关键因素之一。寻找安全有效的氨毒性缓解策略，已成为水产养殖研究的重要课题。

近年来，植物源饲料添加剂因其天然、无毒副作用的特点受到广泛关注。菠萝蜜(Artocarpus heterophyllus Lam.)是一种热带水果，其可食用部分仅占果实的25%-35%，而果皮等非可食用部分常被作为废弃物丢弃，不仅造成资源浪费，还可能带来环境污染。研究表明，菠萝蜜皮含有丰富的类黄酮、皂苷、单宁、甾体和酚类等生物活性物质，这些成分具有显著的抗氧化和抗炎潜力，但在水产饲料中的应用价值尚未被充分挖掘。

本研究发表在《Aquaculture International》期刊上，由Mohsen Abdel-Tawwab等人完成，旨在系统评估膳食中添加菠萝蜜皮废弃物(JPW)对尼罗罗非鱼在氨暴露条件下的保护作用，特别是对其血液学指标、免疫反应及相关基因表达的调节效应。

为开展本研究，作者主要采用了以下关键技术方法：首先，通过植物化学筛选法分析了JPW的活性成分；其次，设计了包含不同JPW添加水平（0.0、1.0、5.0和10.0 g/kg）的等氮等脂实验饲料，进行56天的饲养实验；随后，对实验鱼进行急性氨暴露（0.5 mg/L，3 h）处理；最后，通过血液学分析、免疫指标测定和实时定量PCR(qRT-PCR)技术，系统评估了JPW对尼罗罗非鱼生理状态和基因表达的调控作用。

血液学指标

研究发现，氨暴露显著降低了尼罗罗非鱼的白细胞(WBC)、红细胞(RBC)、血红蛋白(Hb)和红细胞比容(Hct)水平，表明氨毒性引起了贫血和免疫抑制。然而，随着饲料中JPW添加水平的提高，这些血液学指标均得到显著改善，尤其是在5.0和10.0 g/kg JPW添加组中，WBC、Hb和Hct水平恢复最为明显。这表明JPW能够有效缓解氨毒性对鱼类造血功能和免疫系统的负面影响。

免疫反应

在免疫指标方面，氨暴露导致溶菌酶(LYZ)、呼吸爆发活性(RBA)、补体活性(ACH50)、免疫球蛋白M(IgM)和吞噬活性(PCA)显著下降。而JPW的添加则显著提升了这些免疫参数，且呈现剂量依赖性。值得注意的是，在氨暴露条件下，JPW添加组（尤其是5.0和10.0 g/kg）的免疫指标仍显著高于未添加JPW的对照组，说明JPW对氨毒性引起的免疫抑制具有明显的缓解作用。

免疫相关基因表达

通过qRT-PCR分析发现，JPW添加显著上调了前肾组织中LYZ、IgM和补体C3基因的表达，而氨暴露则抑制了这些基因的转录。主要组织相容性复合体MHC-I和MHC-II基因的表达受氨暴露和JPW添加的交互作用影响，其中MHC-II对氨暴露更为敏感。这些结果从分子水平证实了JPW对鱼类免疫功能的增强作用。

炎症相关基因表达

氨暴露显著上调了白细胞介素IL-1β、IL-8和肿瘤坏死因子TNF-α等促炎因子的基因表达，而JPW添加则有效抑制了这种过度炎症反应。相比之下，抗炎因子IL-10的表达未受显著影响。这表明JPW可能通过调节促炎/抗炎平衡来减轻氨毒性引起的炎症损伤。

凋亡相关基因表达

氨暴露显著上调了肠道组织中p53、Bax、Bcl-2、Caspase-3和Caspase-9等凋亡相关基因的表达，表明氨毒性诱导了细胞凋亡。JPW添加，特别是10.0 g/kg剂量，能够显著抑制这些基因的过度表达，提示JPW具有抗凋亡作用，可能通过维持线粒体功能完整性来实现。

紧密连接基因表达

氨暴露对肠道紧密连接蛋白基因（如Cldn3c、Cldn7、Tjp1、Tjp2、Zo-1和Ocln）的表达产生了复杂影响。JPW添加能够上调Cldn3c和Ocln基因的表达，并对其他紧密连接基因的表达起到稳定作用，表明JPW有助于维持肠道屏障功能的完整性，减少氨毒性引起的肠道通透性改变。

本研究系统阐明了膳食JPW对氨暴露下尼罗罗非鱼的保护机制。研究结果表明，JPW通过其丰富的生物活性成分，能够有效改善鱼类血液学指标，增强免疫功能，并调控炎症、凋亡和紧密连接相关基因的表达。特别是在5.0 g/kg的添加剂量下，JPW表现出最佳的保护效果，显著缓解了氨毒性引起的免疫抑制、氧化应激和组织损伤。

这项研究的创新之处在于首次系统评估了JPW这一农业废弃物在水产饲料中的应用价值，为开发天然、环保的饲料添加剂提供了科学依据。研究结果不仅对提高尼罗罗非鱼的养殖健康管理具有重要实践意义，也为其他水产动物的氨毒性防控提供了新思路。未来研究可进一步探讨JPW活性成分的具体作用机制，以及在不同鱼类和养殖模式下的适用性。