植物蛋白饲料与鱼蛋白饲料对两种虹鳟（Oncorhynchus mykiss）肠道完整性的影响显示了区域差异、品种差异以及饲料类型差异

《Aquaculture》：Effects of a plantmeal vs. fishmeal diet on intestinal integrity between two strains of rainbow trout ( Oncorhynchus mykiss) reveal regional, strain, and diet differences

肠道屏障功能在两种虹鳟鱼品系中受遗传和饲料交互影响，近端肠道显示品系特异性差异，远端肠道饲料效应显著，植物基饲料导致屏障破坏。

　　这篇研究聚焦于两种虹鳟鱼（*Oncorhynchus mykiss*）品系——商业品系（CS）和经过基因选择以提高植物性饲料摄取效率的品系（ARS-Sel）在不同饲料处理下的肠道完整性差异。实验中，鱼被喂养了鱼粉（FM）或富含大豆的植物性饲料（PM），持续19周后，研究人员通过Ussing腔技术评估了四个肠道区域的肠道完整性，并结合生长性能、远端肠道组织病理学以及紧密连接蛋白和调控蛋白的基因表达进行了综合分析。

### 研究背景与意义

随着全球海鲜需求的不断增长，水产养殖业已成为增长最快的动物生产领域之一，其发展速度超过了猪、家禽和牛等传统畜牧业。然而，鱼粉作为传统饲料的主要蛋白质来源，由于其有限的可获得性和在宠物食品和人类药品中的广泛应用，导致饲料成本上升，限制了其在水产养殖中的使用。因此，寻找经济且可持续的替代蛋白质来源成为推动水产养殖业发展的关键议题之一。植物性饲料，特别是大豆成分，因其高蛋白含量、低成本和广泛的可获得性，被视为替代鱼粉的有前景方案。然而，大豆基饲料可能带来一些挑战，如抗营养因子（ANFs）可能对鱼的健康、肠道功能和整体性能产生负面影响。

研究发现，某些大豆基饲料会导致鲑科鱼类出现肠道炎（enteritis）和肠道通透性增加，从而影响营养吸收并增加对病原体的易感性。这些发现强调了深入理解饲料成分对肠道功能影响的重要性，尤其是在植物性饲料日益普及的背景下。本研究通过比较两种虹鳟鱼品系在不同饲料下的肠道完整性，提供了重要的见解，以指导未来在鲑科鱼类中设计更有效的植物性饲料。

### 研究方法与实验设计

研究人员选择了两种虹鳟鱼品系，并将其分为四个处理组：CS鱼粉组（CS FM）、CS植物性饲料组（CS PM）、ARS-Sel鱼粉组（ARS-Sel FM）和ARS-Sel植物性饲料组（ARS-Sel PM）。每组的鱼被饲养在不同的水箱中，水箱数量为12个，每个处理组有3个重复水箱。鱼的饲养方式为每天喂食三次，每周六天，直至19周实验结束。在实验结束时，研究人员采集了鱼的肠道样本，用于Ussing腔实验以评估肠道完整性，并通过组织病理学和基因表达分析进一步探讨肠道功能的变化。

在组织病理学分析中，研究人员评估了多种参数，包括黏膜褶皱结构（MFA）、固有层厚度（LPT）、褶皱基部结缔组织层（CT-SC）、上皮细胞超核空泡化（SVE）、杯状细胞（GC）、嗜酸性粒细胞（EGC）、黏膜下层厚度（ST）和单核免疫细胞浸润（MICI）。此外，还测量了绒毛的宽度和长度，以评估肠道吸收功能的变化。

在Ussing腔实验中，研究人员通过测量跨上皮电阻力（TEER）和电导率（conductance）来评估肠道完整性。TEER值越高，表示肠道屏障功能越强，而电导率则是其反向指标。实验中，研究人员还结合基因表达分析，评估了紧密连接蛋白（如claudin-1、claudin-2、claudin-10E、claudin-15和claudin-30E）和调控蛋白（如ZO-1）的表达变化，以进一步揭示肠道屏障功能的分子机制。

### 研究结果

在生长性能方面，实验结果显示，ARS-Sel品系在鱼粉和植物性饲料下的生长速度均显著高于CS品系。然而，CS品系在植物性饲料组的体重增长和体重百分比增长略优于ARS-Sel品系，这表明CS品系可能对植物性饲料有一定程度的适应性。此外，ARS-Sel品系在植物性饲料组的饲料摄入量低于CS品系，而CS品系在植物性饲料组的饲料转化率（FCR）显著高于ARS-Sel品系，这可能反映了CS品系在植物性饲料下的适应性不足。

在肠道组织病理学方面，CS植物性饲料组的肠道病理学评分显著高于ARS-Sel植物性饲料组，表明CS品系在植物性饲料下更容易出现肠道炎。此外，ARS-Sel植物性饲料组的绒毛宽度显著高于CS鱼粉组，而ARS-Sel鱼粉组的绒毛长度显著长于CS鱼粉和植物性饲料组。这些结果表明，不同品系在植物性饲料下的肠道结构和功能存在显著差异。

在TEER和电导率分析中，研究发现，不同肠道区域对饲料处理的反应不同。例如，在前近端肠道中，CS鱼粉组的TEER值显著高于ARS-Sel鱼粉组，这可能反映了遗传选择对肠道屏障功能的影响。而在中肠道，ARS-Sel植物性饲料组的TEER值显著高于CS植物性饲料组，表明植物性饲料可能对ARS-Sel品系的肠道屏障功能产生正面影响。相比之下，远端肠道在两种品系中均表现出植物性饲料导致的TEER值降低，这与之前关于大豆基饲料引起的肠道炎（SBMIE）的研究结果一致。

在基因表达方面，研究发现，ARS-Sel植物性饲料组的claudin-15（Cl15）基因表达显著高于ARS-Sel鱼粉组。Cl15是一种与肠道通透性相关的紧密连接蛋白，其表达增加可能与肠道屏障功能的降低有关。此外，其他紧密连接蛋白（如claudin-1、claudin-2、claudin-10E）在不同处理组中未表现出显著差异，这表明它们可能对饲料处理的反应不敏感。

### 讨论与分析

研究结果表明，肠道屏障功能受到饲料和遗传因素的双重影响。在前近端肠道中，CS鱼粉组的TEER值显著高于ARS-Sel鱼粉组，这可能反映了CS品系在鱼粉饲料下的肠道屏障功能更强。然而，在中肠道，ARS-Sel植物性饲料组的TEER值显著高于CS植物性饲料组，这表明ARS-Sel品系可能在植物性饲料下具有更好的肠道屏障功能。远端肠道则表现出显著的饲料效应，两种品系在植物性饲料下的TEER值均低于鱼粉饲料，这与之前关于大豆基饲料引起肠道炎的研究结果一致。

值得注意的是，尽管ARS-Sel品系在植物性饲料下的生长性能优于CS品系，但其远端肠道的屏障功能却显著受损，这表明生长性能与肠道功能之间并非简单的正相关关系。这可能意味着，ARS-Sel品系通过其他肠道区域（如前近端和中肠道）的补偿机制维持了较高的生长率，而远端肠道的受损并未直接影响整体生长性能。这一发现强调了肠道不同区域在营养吸收和屏障功能中的差异化作用。

此外，研究还发现，某些抗营养因子（ANFs）可能对肠道屏障功能产生负面影响。例如，CS植物性饲料组的肠道病理学评分显著高于ARS-Sel植物性饲料组，这可能与ANFs对CS品系肠道的更大影响有关。然而，ARS-Sel品系在植物性饲料下的基因表达变化表明，其肠道可能通过上调某些紧密连接蛋白（如Cl15）来适应植物性饲料，从而维持一定程度的屏障功能。

### 研究意义与未来方向

本研究首次对两种虹鳟鱼品系在不同饲料下的肠道屏障功能进行了比较分析，揭示了遗传背景和饲料成分在肠道功能中的相互作用。这些结果对于未来设计更有效的植物性饲料具有重要意义，尤其是在提高鲑科鱼类对植物性饲料的适应性方面。此外，研究还强调了肠道不同区域在营养吸收和屏障功能中的差异化作用，为深入理解植物性饲料对肠道功能的影响提供了新的视角。

然而，本研究也存在一些局限性。例如，Ussing腔实验虽然能够提供关于肠道屏障功能的直接测量，但其作为体外实验，可能无法完全反映体内复杂的生理调控机制。此外，基因表达水平的变化并不总是与蛋白质活性或紧密连接功能的变化一致，因此需要进一步研究以确认这些变化是否具有实际功能意义。

总体而言，本研究为水产养殖业提供了重要的科学依据，特别是在开发和优化植物性饲料方面。未来的研究可以进一步探讨不同肠道区域在营养吸收和屏障功能中的具体作用，以及抗营养因子对肠道功能的具体影响机制。这将有助于更全面地理解植物性饲料对鱼类肠道功能的影响，并为制定更有效的饲料配方提供支持。