综述：水生动物的应激营养：从定义到实践

《Reviews in Aquaculture》：Stress Nutrition in Aquatic Animals: From Definition to Practice

水生动物在环境、物理、生物及人为多重应激下易引发生长抑制、代谢紊乱和免疫失调。应激营养通过必需氨基酸（如谷氨酰胺、色氨酸）、维生素（C、E）、矿物质（Zn、Se）及植物提取物等调节生理功能，其中短链脂肪酸（SCFAs）和益生菌通过肠道菌群稳态改善抗应激能力。研究需结合多组学技术解析协同机制，并开发智能精准营养方案。

　　水产养殖业面临诸多挑战，其中压力是导致水生动物生长停滞、代谢紊乱、免疫力下降、氧化还原失衡和器官损伤的重要因素。营养干预是应对这些问题的有效策略之一。传统研究主要关注单一压力源对特定水生动物物种的某些方面的具体影响，但在实际应用中，水生动物常常同时暴露于多种、重叠的压力源。因此，有必要研究营养素在抗应激中的具体作用，并考虑其在组合使用时的协同效应。然而，某些营养素的功能可能存在重叠或在治疗效果上存在差异。因此，有必要整合现有的营养研究，以提供更精准且经济的营养策略。本文综述了水生动物应激营养的研究进展，包括压力源的分类、应激反应过程及其综合作用，以及营养策略的发展，为水产养殖中的应激管理提供了新的视角。文章从必需营养素、条件必需营养素和肠道菌群稳态调节的角度定义了应激营养，强调了在应对不同压力源时对营养需求的动态调整。此外，本文还深入探讨了该领域的研究进展、挑战和未来前景。持续的探索将有助于减少水产养殖中与应激相关的损失，并促进这一重要农业部门的食品供应效率。

压力或应激反应是生物体对异常刺激（压力源）进行的一系列非特异性生理活动，这是生物体在长期进化中发展出的一种适应性和保护性机制。一般来说，压力会对生物体产生非特性的保护作用。当压力源被移除后，生物体通常能够快速恢复稳态。然而，慢性压力可能导致生理紊乱，甚至引起组织病理变化。压力源对水生动物的影响可以从分子层面、细胞层面和组织层面展开，这些影响会引发行为、生理和免疫反应，最终损害个体健康，甚至在严重情况下导致群体死亡。随着压力的持续，如活性氧（ROS）、丙二醛（MDA）、皮质醇、免疫球蛋白（Ig）等生物标志物在体内积累，导致氧化损伤并破坏代谢功能和免疫系统。同时，水生动物对多种压力源的综合作用非常敏感，其对环境压力源（见表1）、物理压力源（见表2）、生物压力源（见表3）和人为/自然干扰压力源（见表4）的反应存在显著差异。此外，不同类型的压力源对水生动物的生长性能、生理代谢、免疫反应、抗氧化能力及器官功能的影响也存在差异和特异性，其影响程度也各不相同。因此，有必要明确压力源对水生动物的具体影响，以建立针对性干预的理论基础。

水生动物在面对压力时，其生理和行为反应通常包括即时的应激反应和随后的生理调整。例如，当水生动物暴露于压力源时，它们的行为模式可能会发生变化，而生理应激反应则在行为反应受限（如在高密度网箱养殖中空间受限）或行为适应未能缓解不良影响时被激活。水生动物的生理应激反应可以分为初级、次级和三级反应，这取决于反应发生的组织水平。初级应激反应涉及压力源的识别和生物防御机制的启动，这构成了压力刺激后的神经系统和内分泌系统反应。次级反应则包括由初级应激反应引发的一系列生理、生化和免疫变化，影响呼吸系统、能量代谢、心血管系统、电解质平衡和免疫功能。三级反应则是由次级反应引发的生理改变，表现为个体或群体层面的行为变化、繁殖力下降、疾病抵抗力减弱和生长速率减缓。

为了应对这些压力，营养干预被广泛认为是有效的策略之一。近年来，功能性氨基酸、植物提取物、有机酸、矿物质、维生素、益生菌和益生元等营养素因其对缓解水生动物应激的积极作用而受到越来越多的关注。本文将这些营养素归类为必需营养素、条件必需营养素和针对肠道菌群稳态调节的营养素。此外，物理干预、饲料限制、饲料形式和饲料储存也是营养策略的重要组成部分。这些实践可以缓解压力引起的免疫力下降、代谢紊乱、组织损伤和食欲减退。然而，由于气候变化导致的多种压力源（如水温升高、海洋酸化和缺氧）同时作用，营养策略的协同效应和持续效果也必须加以考虑。此外，多个信号通路和共调节因子之间的关联也需要进一步阐明，以提供新的营养干预和靶向调节的见解。

水产养殖中压力对水生动物的影响是多层次的，从微观到宏观层面，最终体现在组织和器官功能上。在高强度和长期压力下，某些反应器官可能表现出结构完整性受损和功能减弱甚至丧失。因此，关键反应器官的健康评估是评估压力程度最有效的方法之一。鳃是某些水生动物最重要的器官之一，具有排泄、呼吸、渗透压调节和免疫等多种功能。鳃组织直接暴露于水环境，因此对外部刺激非常敏感。当暴露于环境刺激时，鳃组织首先会适应变化以减轻可能的负面影响。在压力下，鳃小叶末端会略微肿胀，而水生动物会通过增加鳃丝中毛细血管与外部环境之间的距离来减少对内部血管的直接影响。高温和缺氧会促进鳃的重塑，表现为相邻鳃小叶之间形成间鳃细胞质量（ILCM）。然而，当水温升高时，水生动物会通过增加凋亡和减少有丝分裂来减少ILCM，从而增加呼吸表面积并促进氧气交换。尽管鳃具有一定的适应能力，但这种能力是有限的，当环境变化超出水生动物的耐受阈值时，鳃组织可能会受到严重损害，从而影响其关键功能。在实验室工作中，我们观察到盐度和碱度压力对吉氏鲫（Carassius gibelio）的鳃造成显著损伤，包括鳃丝弯曲、肿胀和鳃小叶融合，其损伤程度与盐度和碱度浓度呈正相关。类似的发现也出现在对氨压力下钝吻鮰（Megalobrama amblycephala）的研究中。鉴于鳃是水生动物特有的呼吸器官，且在组织学上相对容易观察，因此评估鳃组织的完整性是判断压力影响的有效指标之一。

肝脏是水生动物最重要的代谢器官之一，压力导致的代谢负担往往与肝脏功能受损相关。压力的直接影响是改变肝脏组织形态，通常伴随细胞空泡化、脂滴增加、细胞核移位和细胞边缘模糊等现象。在一些研究中，发现高温压力会导致吉氏鲫的肝细胞边界模糊、肝细胞空泡化和细胞核消失。在我们之前的研究中，也观察到拥挤压力通过诱导肝细胞凋亡对罗非鱼（Oreochromis niloticus）的肝脏组织形态造成损害，而类似的结果也出现在缺氧压力和盐度压力的研究中。此外，压力还会导致肝脏脂肪沉积和异常脂肪积累，这是因为肝脏是三酰甘油和胆固醇合成的主要场所。当肝脏健康受损时，肝脏的代谢模式会被破坏，导致脂肪过度沉积。研究表明，斑点石鲷（Lateolabrax maculatus）、钝吻鮰和虹鳟鱼（Oncorhynchus mykiss）在长期高温压力下，肝细胞中脂肪滴的积累会引发异常的肝细胞凋亡。此外，重金属污染物是导致水生动物脂肪肝的重要压力源。许多研究证实，包括铜、镉和铅在内的重金属通过毒理学效应影响肝细胞的正常功能，导致代谢失衡并直接引发肝脏脂肪沉积。此外，这些毒性效应还可能被增加的氧化应激和相应的肝细胞解毒能力下降所加剧。例如，镉已被证明可以通过减少酯解相关基因的表达并干扰线粒体功能，降低脂解效率，从而导致鱼体组织中的脂肪积累。总体而言，压力对水生动物肝脏的负面影响是多方面的，主要由代谢失衡引发的连锁反应所驱动。

肠道是水生动物消化和吸收营养的主要场所，同时也是免疫和防御机制的重要组成部分。这些过程的正常进行依赖于完整的肠上皮细胞、肠绒毛和肌层。另一个关键特征是肠道与外部环境的连接，使其更容易受到压力源的影响。压力源会减少肠绒毛的高度，并导致肠道完整性破坏，包括绒毛脱落。在对西藏尖嘴鱼（Oxygymnocypris stewarti）的研究中，高温压力导致肠上皮细胞坏死和脱落，随着压力持续时间的增加，绒毛长度逐渐减少。此外，压力会破坏肠道黏膜屏障，增加其通透性，从而提高肠道炎的风险，这一风险在压力引发的局部免疫反应异常的情况下会进一步加剧。在我们之前对罗非鱼拥挤压力的研究中，观察到肠道组织中的氧化损伤和炎症引发肠上皮细胞凋亡，导致肠道屏障功能受损和通透性增加。压力导致的肠道通透性增加会引起肠道菌群失衡，表现为致病菌过度生长和有益菌减少，这一现象在多项研究中得到了证实。这种失衡进一步放大了压力对肠道整体健康的负面影响。

肌肉在水生动物的运动行为中起着关键作用，同时也是消费者评估的重要指标之一。在生长阶段，细胞蛋白周转效率决定了骨骼肌的生长。当蛋白周转效率提高时，肌肉纤维的形态和数量会扩大，这一过程受到生理状态的影响。急性肌肉萎缩通常出现在病理状态下，主要由细胞蛋白降解通路的过度激活引起。压力通过干扰转录和翻译过程来阻断细胞蛋白合成，从而损害细胞内蛋白。如果错误折叠的蛋白无法被有效修复，它们会形成有害的聚集体，损害细胞完整性并导致基因组和细胞层面的损伤。在面对细胞应激时，生物体会表达特定的蛋白质，如热休克蛋白（HSPs），这些蛋白质迅速参与细胞应激信号传导，修复或降解受损蛋白，维持细胞代谢平衡。当压力发生时，HSP70 mRNA的表达显著增加，传递应激信号并帮助适应环境变化。HSP70和HSP90作为HSP家族的关键成员，是最早参与修复或降解错误折叠蛋白的。当错误折叠蛋白的积累超过水生动物的修复能力时，HSPs分子伴侣会与HSP70-相互作用蛋白（CHIP）结合，并将受损蛋白运输到泛素-蛋白酶体系统（UPS）中进行降解，从而确保蛋白质稳态。通常，当蛋白降解被激活时，合成也会被抑制——这是一种在分解代谢条件下限制能量消耗的补偿机制。Valenzuela等人发现，在虹鳟鱼的骨骼肌中，IGF-I的下调会抑制蛋白合成，而MuRF1和MAFbx的表达增加会促进蛋白降解。氨基酸通过蛋白水解释放，刺激蛋白合成，但阻断这一通路会加剧肌肉损失。此外，急性压力会触发肾上腺素和皮质醇的释放，激活交感神经系统，导致心肌细胞中的钙离子水平升高，特别是在肌浆网中。过量的钙离子进入细胞质会促进肌球蛋白和肌动蛋白之间的过度结合，导致肌肉僵硬、痉挛，严重时甚至死亡。

鱼类的肾脏是重要的淋巴组织，根据功能可分为头肾和体肾两部分。头肾主要行使免疫功能，而在幼鱼阶段，头肾还承担着主要的排泄功能。随着鱼类成熟，头肾的结构会持续变化，最终失去其排泄功能。尽管如此，头肾的造血和内分泌功能仍然保持完好，使其成为成年鱼类的主要造血和免疫器官。头肾的生理功能与哺乳动物的骨髓相似，能够无抗原刺激地产生B淋巴细胞和红细胞。此外，头肾还能被抗原激活以产生抗体，意味着它在鱼类中兼具中枢和外周免疫功能。研究表明，头肾在水污染或重金属污染条件下在免疫反应中发挥重要作用。然而，当毒性引发压力时，肾脏结构可能会受损，从而影响其免疫功能。此外，肾脏是水生动物重要的排泄器官。对于淡水水生动物，肾脏排泄代谢产物，如氨，有助于防止氨压力。相比之下，海洋水生动物主要依靠鳃进行氨的排泄，而肾脏则负责排泄其他代谢废物。此外，肾脏在维持水生动物的水和电解质平衡方面也至关重要。压力源如盐度会破坏这种平衡，导致电解质失衡。淡水水生动物生活在低盐环境中，必须排泄多余水分并保留盐分，而海洋水生动物则面临相反的挑战，需要保留水分并排泄多余盐分以防止脱水。因此，保持肾脏的正常功能是维持水生动物正常活动的前提。因此，矿物质作为水生动物应激营养中的关键营养素，其作用至关重要，不应被忽视。

锌因其广泛的生理功能，常被称为生物学的“生命元素”。锌是许多酶的组成部分或辅因子，存在于几乎所有细胞中。它在维持生物膜和离子通道的稳定性和完整性方面发挥重要作用。锌不仅具有强大的抗氧化作用，还维持免疫系统的正常功能。锌缺乏会导致免疫系统紊乱，影响免疫细胞的发育和T细胞介导的免疫反应。研究表明，锌缺乏会导致斑点石鲷的肠道损伤，而适当补充锌可以改善抗氧化能力、非特异性免疫和肠道健康，从而帮助其抵抗热应激。此外，锌可以缓解重金属暴露的有害影响，通过拮抗其毒性作用。同时使用锌和汞已被证明可以减少汞的毒性。当饲料中的锌摄入量超过所需水平时，它可能会减少其他微量元素的吸收。Kumar等人发现，饲料中的锌纳米颗粒可以增强斑点叉尾鱼（Pangasius hypophthalmus）的非特异性免疫反应和抗氧化酶活性，使鱼类能够抵抗铅暴露、高温压力和斑点叉尾鱼（Aeromonas veronii biovar sobria）感染。铅和锌在组织中竞争结合位点，这可能解释了锌对铅毒性的保护作用。然而，水生动物在水产养殖中的锌需求是复杂的，因为不同养殖水体中的锌含量不稳定，它们可能利用水体中的微量元素。此外，植酸的存在可能会降低饲料中锌的利用效率。因此，确定水生动物在水产养殖中的锌需求是关键，以最大化其抗应激效果。

硒是动物体内的关键微量营养素，其在抗氧化防御、抗炎过程、重金属解毒、生殖增强和基础代谢促进方面发挥重要作用。在鱼类中，硒的生理功能主要通过含有硒半胱氨酸的硒蛋白来实现。硒是谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的活性部位，间接清除ROS及其衍生物，从而防止氧化损伤。一项关于斑马鱼的研究表明，氟化物暴露会引发肝脏氧化损伤和炎症反应，而膳食硒甲硫氨酸可以缓解氟化物诱导的氧化应激、炎症和肝脏形态损伤。类似的发现也出现在对条纹鲈鱼（Pangasianodon hypophthalmus）、虹鳟鱼和塔马里鱼（Colossoma macropomum）的研究中。此外，硒可以与体内的重金属结合，形成复合物，通过肝脏和肾脏途径排出体外，从而起到解毒作用。研究表明，硒与镉在组织中的相互作用可以对抗镉毒性，通过恢复抗氧化酶活性、减少脂质过氧化和增强镉-金属硫蛋白结合。Kumar等人发现，膳食硒可以减少条纹鲈鱼在铅暴露条件下的肌肉组织中铅的积累，并提供对Aeromonas veronii biovar sobria感染的抵抗力。此外，硒还能通过影响甲状腺的功能，促进T4和T3的分泌，提高生长性能，这由硒蛋白脱碘酶（DIO）对甲状腺的作用所介导。

铜是水生动物生长的重要微量元素，参与多种生物过程，包括血红蛋白合成、骨骼形成、神经系统髓鞘的维持，以及作为细胞色素氧化酶和铜锌超氧化物歧化酶（CuZn-SOD）等酶的组成部分。铜是甲壳类动物血蓝蛋白的组成部分，约占虾血蓝蛋白的40%，在氧气运输中起着关键作用。Cu-Zn SOD被认为是生物体抗氧化系统的主要防御机制，其中铜离子作为辅因子影响其活性。适当的铜摄入可以激活Cu-Zn SOD，增强抗氧化功能。此外，铜离子对T细胞增殖和辅助T细胞和B细胞的激活至关重要，这些细胞在细胞免疫和体液免疫以及免疫细胞增殖和抗体产生中发挥重要作用。此外，铜还表现出抗菌特性，其中硫酸铜特别有效。研究表明，在由Flavobacterium感染引起的柱状病中，饲料中补充硫酸铜显著提高了斑点叉尾鱼的存活率。此外，将硫酸铜应用于水产养殖水体中可以减少由病原体和寄生虫引起的感染风险。硫酸铜释放铜离子，干扰微生物代谢和细胞功能，但必须严格控制其剂量以避免毒性。

钙是水生动物生长和代谢的重要宏量矿物质，是水生动物骨骼系统的主要组成部分。钙在神经传导、信号传递、体液酸碱平衡、细胞膜通透性、渗透压调节和多种酶的功能中起着不可或缺的作用。在渗透压压力下，钙有助于控制细胞通透性，从而保护细胞膜的完整性。增加海水或淡水中的钙离子浓度可以减少上皮细胞对水和单价离子的通透性。一项对珍珠金鱼的研究表明，向淡水中添加3‰的钙可以提高对低渗压的耐受性。它被认为可以通过钙离子与细胞膜磷脂中的磷酸盐结合，增加膜上结合的脂质，从而减少膜的流动性，最终降低膜的通透性。

总体而言，适量的锌、硒、铜和钙作为水生动物饲料中的营养补充，可以帮助改善抗氧化、免疫和细胞功能。然而，许多研究已经报告了在暴露于这些矿物质过量水平时，水生动物的生长和存活受到负面影响。因此，必须严格控制添加量，以防止这些营养素成为新的压力源。此外，将矿物质化合物泼洒到水中并不是一个可行的选项，因为这可能导致水体污染，影响养殖业的可持续性。鱼类从水体中吸收矿物质主要通过鳃，而鳃对金属离子的吸收能力有限，相比之下，饲料摄入则通过肠道进行，这在吸收和利用金属离子方面更为高效。因此，饲料补充是一种更经济有效的策略。此外，不同水生动物对矿物质的需求存在显著差异，尤其是淡水和海水生物之间。海水天然富含矿物质，而淡水则往往较为缺乏。淡水生物需要消耗能量来吸收矿物质，而海水生物则需要消耗能量来排泄多余的矿物质，同时满足其生长需求。因此，有必要根据水产养殖环境中矿物质离子的浓度建立精确的饲料补充水平，以最大化矿物质的抗应激效果。

虽然必需营养素是水生动物生存和生长的基础，但它们在支持抗应激能力方面的作用仍需进一步探索。为了优化氨基酸、维生素和矿物质在生理抗应激反应中的效果，必须根据具体的应激条件、养殖环境和物种确定适当的补充水平。此外，还需要更深入地了解必需营养素之间的潜在协同效应，因为这些相互作用可能增强营养素的吸收和生物利用度，从而比单独使用营养素对应激抵抗和整体健康产生更显著的积极影响。由于许多必需营养素具有相似的抗应激功能，因此在组合应用时需要考虑成本效益，以实现最大效益和最小的经济投入。此外，在营养素配方中必须考虑矿物质之间的拮抗作用，例如竞争吸收。必需营养素以何种形式添加到饲料中直接影响其在水生动物体内的吸收效率，这突显了进一步研究的重要性。

条件必需营养素是指在特定生理状态、环境条件或生命阶段中，水生动物需要更多量的营养素，或者由于自身合成能力受限而必须通过外部摄入来满足其需求。特别是在压力条件下，水生动物的生理代谢受到抑制，需要立即从外部来源获取这些营养素以支持正常的生长。因此，开发条件必需营养素对于提高抗应激营养策略具有新的视角。

植物提取物是绿色、环保的物质，通过多种提取方法或加工技术从天然植物中获得。这些提取物不仅保留了植物的原始生物活性和天然成分，还表现出抗氧化、抗炎和增强免疫等特性。作为水生动物的饲料添加剂，植物提取物可以根据其生物活性分为黄酮类、多糖类、苷类、生物碱类和挥发油类。在水生动物研究中，如大黄素、姜黄素、没食子酸和大蒜素等植物提取物已被证明对A. hydrophila具有显著的抗菌作用。此外，植物提取物含有免疫活性物质，如多糖、生物碱、苷类和萜类化合物，可以改善鱼类血液中的免疫指标，如溶菌酶活性、白细胞吞噬、补体活性和呼吸爆发活力。此外，植物提取物可以影响氧化应激酶系统，帮助清除自由基，减少氧化损伤，并缓解压力。

黄芪多糖是黄芪提取物的主要活性成分，具有抗肿瘤、抗氧化、抗应激和强免疫调节作用。在对罗非鱼感染A. hydrophila和珍珠金鱼感染V. harveyi的研究中，黄芪多糖通过激活免疫反应减少了病原体诱导的死亡率。这些多糖还改善了杂交鲫鱼对盐碱压力的耐受性。总体而言，植物提取物的组合可以进一步增强其效果。例如，在鲫鱼饲料中加入黄芪和灵芝，可以将对A. hydrophila的抵抗力提高90%。此外，将圣约翰草、鼠尾草和迷迭香添加到大西洋鲑鱼饲料中，可以减轻由拥挤压力引起的氧化损伤和免疫抑制。绿茶、阿萨姆茶和茶多酚等茶提取物也已被发现对鱼类抵抗环境压力和病原体感染具有积极作用，通过改善肝脏和肠道健康。

随着科学技术的进步和对环境保护需求的增加，植物提取物在水生动物抗应激营养中的应用前景十分广阔。然而，当前研究仍集中在少数几种植物提取物上，许多植物资源尚未被充分开发，其活性成分也尚未被完全识别。此外，植物提取物在批次间的含量可能有所不同，导致实际应用中效果不一致。此外，迫切需要研究多种植物提取物的兼容性，以最大化其功能效益并减少单一提取物使用可能带来的负面效应。

短链脂肪酸（SCFAs）由小于六个碳原子组成，包括乙酸、丙酸和丁酸。这些SCFAs是由特定肠道菌群在纤维素和抗性淀粉发酵过程中产生的。SCFAs不仅为肠道菌群和宿主提供能量，还帮助维持肠道pH平衡并抑制有害微生物的生长。此外，SCFAs由于其免疫调节特性，在调节宿主的肠道免疫系统方面发挥重要作用，有助于减少炎症反应。此外，SCFAs还增强肠道屏障功能，有效防止有害物质的渗透。这些有益功能表明其在水生动物抗应激营养中的潜在应用。

乙酸是动物体内最丰富的SCFAs之一，主要以游离酸（CH3COO-）形式存在。研究发现，乙酸钠可以缓解比目鱼中的大豆蛋白引起的肠炎，并增强其对细菌感染的抵抗力。此外，乙酸钠在虹鳟鱼和罗非鱼的饲料中补充，可以提高其对A. hydrophila感染的抵抗力。然而，乙酸钠的添加量必须严格控制。Deng等人发现，在高脂肪饲料中，高剂量的乙酸钠可以破坏罗非鱼的肠道上皮完整性，这可能由Sod2丙酸化所介导。

丁酸是一种短链脂肪酸，具有抗炎、抗氧化、促进肠道健康和抗应激特性。丁酸可以直接被肠道细胞吸收并运输，随后通过线粒体的β-氧化进入三羧酸循环，为机体提供能量。与乙酸和丙酸相比，丁酸在水生动物抗应激营养研究中已被广泛验证。研究表明，丁酸钠可以改善丁酸在比目鱼饲料中的作用，提高其对热应激的抗氧化功能、HSPs表达和免疫反应。此外，在高脂肪饲料的兼容性研究中，丁酸钠增强了鲫鱼对A. hydrophila的抵抗力。同时，丁酸钠可以重塑鲫鱼的肠道菌群，增强其对A. hydrophila的抵抗力。此外，丁酸钠可以缓解高密度条件下大西洋鲑鱼的负面影响，通过降低血浆葡萄糖水平、减少肝脏转氨酶活性和增加血浆三碘甲状腺原氨酸（T3）水平。这些作用表明丁酸在抗应激方面具有显著潜力。

中链脂肪酸（MCFAs）是碳链长度在6到12个碳原子之间的脂肪酸。常见的MCFAs包括辛酸（C8）、癸酸（C10）和月桂酸（C12）。MCFAs不需要胆汁盐的乳化即可被吸收，使其能够迅速被肠道吸收并运输到肝脏进行代谢。它们主要通过β-氧化途径转化为酮体，为机体在应激条件下提供快速能量。此外，MCFAs具有广谱的抗菌和抗病毒活性。例如，月桂酸可以破坏病原微生物的细胞膜，抑制其生长和繁殖，从而减少病原体引发的生理应激反应。在对椰子油和月桂酸抗菌效果的比较研究中，发现椰子油可以减少鱼类病原体的菌落数量，而月桂酸可以抑制菌丝的生长。此外，MCFAs通过调节免疫细胞的活性、促进巨噬细胞的吞噬活性和T细胞的增殖，增强水生动物对感染的抵抗力。在一项研究中，辛酸缓解了由菲塞托尼（fisetinone）引发的肠道-脑轴炎症和氧化应激，并增强了斑马鱼的运动能力。另一项关于高密度条件的研究发现，添加黑 soldier fly（Hermetia illucens）预蛹饲料可以增强虹鳟鱼的免疫反应并提高其对A. salmonicida的抵抗力。饲料成分分析表明，黑 soldier fly预蛹饲料富含月桂酸，这可能是缓解高密度压力的主要因素。

长链脂肪酸（LCFAs）被定义为碳链长度为13个或更多碳原子的脂肪酸。碳链长度超过20个碳原子的脂肪酸被称为长链多不饱和脂肪酸（LC-PUFAs）。二十二碳六烯酸（DHA，22:6n-3）、二十碳五烯酸（EPA，C20:5n-3）和花生四烯酸（ARA，C20:4n-6）是已知的LC-PUFAs，它们可以抑制促炎性细胞因子的产生和释放，从而减少炎症并缓解应激引发的炎症反应。DHA和EPA是鱼类的重要不饱和脂肪酸，天然来源主要来自深海鱼和藻类。DHA和EPA在细胞结构形成、提供代谢底物和调节能量代谢中起着关键作用。这些脂肪酸有助于维持膜通透性，确保正常的细胞代谢，并提供能量。DHA和EPA的研究主要集中在海洋鱼类，尤其是幼鱼，因为这些生物不能内源性合成DHA和EPA，必须从饲料中获取。DHA和EPA摄入不足会影响海洋鱼类幼鱼的生长、免疫功能和代谢。然而，关于DHA或EPA单独作用的研究相对较少，且不同水生动物对这些脂肪酸的需求存在差异。因此，研究最佳的DHA/EPA或EPA/DHA比例已成为研究重点。在饲料配方中，适当的EPA/DHA比例可以通过改变免疫细胞膜中的脂肪酸组成，调节非特异性细胞和体液免疫、脂质过氧化和细胞因子产生，这些都是应激抵抗研究中的关键因素。一项关于鲍鱼的研究发现，饲料中EPA/DHA比例为1.59～2.19时，可以增强免疫和热应激抵抗力。此外，一项关于虹鳟鱼脑功能的研究发现，最佳的DHA/EPA比例可以下调炎症和皮质醇产生通路，表明DHA/EPA在应激预防中的作用。Zuo等人发现，饲料中EPA/DHA比例最佳或较高的情况下，能提高大黄鱼的生长、非特异性免疫和疾病抵抗力。然而，斑点狗鱼（Silurus asator）血浆中的CAT和T-AOC水平随着饲料中DHA/EPA比例的增加而显著下降，这可能与脂质过氧化有关。因此，最佳的DHA/EPA比例是提高水生动物免疫和应激抵抗力的关键。最佳的DHA/EPA比例还能提高黑海鲈鱼在低盐度条件下的渗透调节能力。另一项研究发现，富含EPA和DHA的硒纳米颗粒（Se-NPs）可以缓解条纹鲈鱼的砷暴露、热应激和细菌感染。在营养应激下，DHA和EPA的补充可以缓解饲料中油菜籽油对虹鳟鱼的不良影响，提高其对Flavobacterium psychrophilum的抵抗力。DHA和EPA可能通过改变免疫细胞膜中的脂肪酸组成来增强鱼类的疾病抵抗力，这一现象在大黄鱼中得到了证实。

与DHA和EPA类似，ARA也是一种重要的长链脂肪酸，对水生动物的生长和发育至关重要。然而，由于研究主要集中在DHA和EPA上，ARA的作用常常被忽视。淡水鱼可以通过脱饱和酶和延长酶的作用将α-亚麻酸（LA）转化为ARA，而海洋鱼幼鱼则缺乏ARA的合成能力，必须从饲料中获取。许多研究表明ARA可以增强鱼类的应激抵抗力。一项关于大西洋鲑鱼的研究发现，ARA及其代谢产物，如前列腺素（PGs），可以提高环境抵抗力。在幼鲑鱼的性成熟过程中，添加菜籽油或亚麻籽油的饲料抑制了鱼油诱导的脱饱和酶活性，改变了组织脂肪酸组成和PG2α的产生。这些作用随后提高了幼鲑鱼的渗透调节能力，帮助其适应盐度变化。Koven等人也发现，从孵化第3天到第19天喂养富含ARA的轮虫可以显著提高鳃鱼幼苗在急性转移压力下的存活率和应激抵抗力。然而，在盐度压力下，ARA的最高水平会降低生长和存活率并增加皮质醇释放，这表明过高的添加量并不合适。这种效果可能是由于ARA促进PGE2合成，这可能触发皮质醇释放并增强应激抵抗力。然而，在条纹鲑鱼（Latris lineata）的研究中，Bransden等人发现，尽管ARA调节了PGE2和PGF2α的水平，但这些PGs在高盐度压力下并未显著变化。另一项关于鳃鱼幼苗喂养不同ARA水平的实验表明，ARA可能通过不同的通路在不同压力条件下调节皮质醇水平。在对罗非鱼的急性压力研究中，Van Anholt等人强调了ARA在生长和渗透调节中的重要性，但这些作用可能并非源自PGs的产生。因此，ARA在水生动物中的抗应激机制仍需进一步探索。

DHA、EPA和ARA作为关键的LC-PUFAs，在水生动物的应激反应中发挥显著的调节作用。然而，LCFAs的需求因应激条件而异，不同物种之间也存在差异。此外，DHA、EPA和ARA之间的平衡在水生动物的应激营养中尤为重要。过量的ARA摄入可能会增强促炎性信号传导，而过量的EPA和DHA则可能抑制这些反应。然而，由于当前资源和技术的限制，这些脂肪酸的成本仍然较高，限制了其更广泛的应用。因此，推进加工和合成技术是克服这一障碍的关键。此外，还需要更多关注其他LCFAs，如油酸、α-亚麻酸和亚油酸，这些脂肪酸对水生动物的生长和生理也具有有益影响。尽管该领域的研究有限，但这并不意味着这些脂肪酸的重要性可以被忽视。

α-硫辛酸（α-LA）是一种二硫键化合物，来源于线粒体中合成的辛酸。α-LA分子中含有两个硫原子，进入细胞后，其二硫键会被还原成二氢硫辛酸（DHLA）。随后，它会被结合到蛋白质上，直到酶脂酰胺酶将其分解，释放α-LA用于生理功能。α-LA通过其封闭的硫和碳环结构，比其他单链含硫和碳的化合物如还原型谷胱甘肽（GSH）和半胱氨酸具有更高的电子密度，从而赋予其强大的抗氧化特性。一项研究发现，饲料中补充α-LA可以增强北方鲶鱼（Channa argus）的抗氧化能力，通过调节NF-κB和Nrf2信号通路减少铅暴露引起的氧化应激。在水生甲壳类动物的研究中，α-LA的补充有效改善了中国螯虾的生长性能，减少了由脂肪积累引起的肝胰腺氧化损伤，并调节了虾在缺氧或再氧合条件下的氧化应激。此外，α-LA表现出解毒特性，缓解有毒物质和重金属对水生动物的负面影响。这种效果归因于DHLA和α-LA中的硫原子和羧基，它们在金属离子螯合中起关键作用。研究表明，α-LA可以螯合Mn2?、Cu2?、Zn2?和Pb2?，但不能螯合Fe3?，而DHLA可以螯合Fe3?、Co2?、Ni2?、Cu2?、Zn2?、Pb2?和Hg2?，并与Fe3?形成更稳定的复合物。在水生甲壳类动物的研究中，α-LA被观察到通过螯合镉和砷等重金属来再生关键抗氧化剂，并修复氧化损伤的分子。类似地，Huang等人发现，α-LA通过调节Nrf2信号通路，减轻了蛇头鱼（Channa striata）因黄曲霉毒素B1引起的生长抑制、肝毒性及生理功能障碍。此外，Yan等人发现，α-LA通过减轻氧化应激和免疫抑制，并抑制内质网应激通路，可以减轻鲫鱼在慢性氨毒性下的肝毒性。α-LA还能激活细胞因子产生，减少炎症，并上调免疫基因表达，以抑制鲑鱼幼鱼的生长和肝毒性，同时通过激活非特异性免疫增强非洲鲶鱼对Edwardsiella tarda感染的抵抗力。α-LA在对抗重金属、霉菌毒素和环境毒素方面显示出显著的潜力。由于水生动物的应激损伤往往由毒素积累和免疫功能障碍引起，α-LA在应激营养中的作用仍需进一步研究。

α-LA作为TCA循环中关键酶的辅因子，如α-酮戊二酸脱氢酶和丙酮酸脱氢酶，调节TCA循环中的碳流动，并催化氧化脱羧反应，从而在能量代谢中发挥关键作用。在缺氧和再氧合条件下，α-LA补充可以减少太平洋白虾血淋巴中的葡萄糖水平，同时增加肌肉组织中的葡萄糖水平，从而调节葡萄糖代谢。代谢组学分析显示，α-LA补充还能调节中国螯虾的脂肪酸、氨基酸和肉碱代谢。假设α-LA通过促进肝脏和肌肉组织中的脂解并抑制脂生成，来调节能量代谢。尽管α-LA在调节水生动物能量代谢中的作用已被证实，但能量代谢在应激过程中会发生显著变化，因此还需要进一步研究α-LA如何调节能量代谢以缓解水生动物的应激。

α-酮戊二酸（AKG）是TCA循环中的关键中间产物，参与氮的运输和储存，并参与多种氨基酸转氨反应。碳底物进入细胞后，会通过糖酵解形成丙酮酸，随后进入TCA循环生成AKG。AKG进一步通过AKG脱氢酶复合体代谢为琥珀酰辅酶A，进入碳代谢途径。这一过程伴随着电子传递和能量产生，为水生动物提供碳源和能量，以满足其升高的代谢需求。此外，AKG可以通过转氨作用形成L-谷氨酸，进入氮代谢。因此，AKG在生物体内充当碳和氮代谢之间的关键中间体。在应激情况下，水生动物容易出现能量代谢紊乱。作为TCA循环的关键中间体，AKG直接参与生物体的氧化能量生产。AKG通过转化为谷氨酰胺，为消化道提供氮和能量，并防止过氧化氢和其他氧化剂对肠上皮细胞的损伤，从而维持肠屏障完整性。这一过程有助于抵抗潜在的肠内病原体入侵和定植。尽管目前关于AKG通过肠道能量供应缓解应激的研究主要集中在哺乳动物和家畜上，但推测类似的功能可能适用于水生动物。

AKG不仅在氮运输中发挥作用，还在氮储存中起着关键作用。谷氨酸在谷氨酰胺合成酶的作用下与AKG和氨反应形成谷氨酰胺。谷氨酰胺是一种中性且无毒的化合物，用于氨基酸和含氮化合物（如蛋白质、嘌呤和嘧啶）的合成。此外，它还作为氨的主要运输形式。另一个途径涉及谷氨酰胺向肝脏和肾脏的运输，其中氨与一氧化碳反应形成氨基甲酰磷酸，进入鸟氨酸循环并代谢为精氨酸。最终，精氨酸通过精氨酸酶的分解形成尿素，并被排出体外。作为谷氨酸和精氨酸的前体，AKG间接支持尿素循环。多项研究表明，AKG在缓解水生动物的氨和盐碱压力方面具有积极作用，例如在杂交鲟鱼、Songpu镜鲤和