白骨壤（Avicennia marina）叶提取物通过调节免疫-抗氧化轴和IGF-1通路促进尼罗罗非鱼生长性能的研究

《Scientific Reports》：Immunomodulatory, antioxidant, and growth-promoting properties of Avicennia marina leaf extract on Nile tilapia

为解决水产养殖中抗生素滥用引发的耐药性及免疫抑制问题，研究人员开展了膳食补充白骨壤（Avicennia marina）叶水提取物对尼罗罗非鱼（Oreochromis niloticus）影响的研究。结果表明，200-300 mg/kg的提取物能显著改善鱼体生长性能（SGR, FCR）、消化酶活性（amylase, lipase, protease）、血清生化指标（总蛋白↑、皮质醇↓）、肝脏抗氧化能力（SOD, CAT, GSH-Px↑; MDA↓）及先天免疫反应（lysozyme, NBT），并上调IGF-1、SOD等基因表达，下调IL-1β、TNF-1α。该研究为开发可持续、环保的天然饲料添加剂提供了重要依据。

　　

在全球水产品需求持续增长的背景下，水产养殖业近年来经历了显著扩张。尼罗罗非鱼（Oreochromis niloticus）作为全球广泛养殖的淡水鱼种，因其生长迅速、适应性强且营养价值高，在满足这一需求中扮演着关键角色。然而，养殖集约化也带来了诸多挑战，包括生理应激、免疫功能受损以及对传染性疾病的易感性增加，这些因素共同制约了可持续生产。历史上，抗生素曾被广泛用于预防疾病爆发和提高生产力，但其广泛使用引发了严重关切，如抗生素耐药性病原体的出现、水产品中的残留污染以及对水生生态系统的负面影响。这些问题凸显了对支持鱼类健康、提升水产养殖可持续性的环保型替代品的迫切需求。

在此背景下，天然植物源生物活性化合物作为前景广阔的饲料添加剂受到关注，它们能提供抗氧化、免疫刺激和缓解应激的特性。与合成化学品不同，这些植物源补充剂可生物降解、对环境友好，并符合可持续水产养殖实践的原则。在众多植物中，红树物种，特别是白骨壤（Avicennia marina），因其富含类黄酮、多酚、单宁和皂苷等植物化学物质而备受关注，这些成分贡献了其显著的抗菌、抗氧化和免疫调节活性。尽管白骨壤提取物在陆生系统中有广泛的药用和药理学应用，但其在水产养殖中的潜力研究有限。利用白骨壤叶水提取物的生物活性特性，或可为增强水生生物的生长、消化效率、抗氧化防御和免疫反应提供一种天然策略，从而减少对抗生素的依赖并缓解应激诱导的健康挑战。

从实践角度来看，将白骨壤提取物应用于商业化水产养殖具有经济可行性，因为该物种自然分布广泛，红树林资源丰富。白骨壤是全球分布最广的红树物种之一，繁茂于从东非、阿拉伯半岛到印度太平洋地区的热带和亚热带海岸线。全球红树林森林覆盖约1520万公顷（约15.2万平方公里），遍布118个国家，提供了大量可再生的生物质资源。红树林叶片，尤其是白骨壤的叶片，代表了一种可再生、可持续的生物资源，在负责任的管理和采收实践下，可在不损害生态系统完整性的情况下加以利用。这些森林已被认识到其社会经济价值，在可持续管理方案下支持渔业、牲畜饲料和其他生计应用。有效补充所需的相对较低的膳食添加水平（250-300 mg/kg 饲料）进一步增强了白骨壤在水产养殖中使用的实用性和经济可行性。结合其可再生性和已证实的生物活性潜力，白骨壤为目前水产饲料配方中使用的合成免疫刺激剂和生长促进剂提供了一种经济有效、可持续的替代方案。

因此，本研究旨在评估膳食补充白骨壤叶水提取物对尼罗罗非鱼生长性能、消化效率、抗氧化能力和免疫反应的影响。相关研究成果发表在《Scientific Reports》上。

为开展本研究，作者主要应用了以下关键技术方法：研究采用体外浸提法制备白骨壤叶水提取物，并利用气相色谱-质谱联用（GC-MS）分析其化学成分。体内实验选用平均初始体重为5.15克的尼罗罗非鱼，随机分为5组（对照组及100、200、300、400 mg/kg提取物添加组），在可控环境（水温26.12±0.26°C，溶解氧6.75±0.21 mg/L，pH 7.61±0.24）下进行为期60天的饲喂实验。实验结束后，通过生化试剂盒检测血清指标（如葡萄糖、总蛋白、皮质醇等）和肝脏抗氧化酶活性（超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT、谷胱甘肽过氧化物酶GSH-Px、丙二醛MDA）。利用显微形态计量学（ImageJ软件）分析肠道组织学结构（绒毛高度、宽度，隐窝深度）。采用实时定量聚合酶链式反应（RT-qPCR）检测肝脏中生长（IGF-1）、抗氧化（SOD, CAT, GSH-Px）及炎症（IL-1β, TNF-1α）相关基因的表达水平。同时评估了非特异性免疫参数（溶菌酶活性、硝基蓝四氮唑NBT还原能力、血清对无乳链球菌Streptococcus agalactiae的抑菌活性）。

性能与生物计量指标

膳食中添加红树叶水提取物显著影响了尼罗罗非鱼的生长性能和生物计量指标。与对照组和100 mg/kg组相比，饲喂含有200、300和400 mg/kg提取物饲料的鱼表现出更高的60天体重（BW_60day），其中200 mg/kg处理组的增重（20.01±0.31 g）和增重率（293.38±18.28%）最高。这一增强也体现在特定生长率（SGR）上，200 mg/kg组的鱼达到了最高的SGR（2.28±0.08 %/天），显著超过对照组和100 mg/kg处理组。相反，饲料转化率（FCR）在200 mg/kg组（1.31±0.03）得到显著改善，其次是300和400 mg/kg组，而对照组和100 mg/kg组的FCR值最不理想。各处理组的存活率均保持在高水平且无显著差异。关于生物计量指标，肝体指数（HSI）、肠体指数（ISI）、脏体指数（VSI）和丰满度（K因子）波动不显著，但数值保持在健康的生理范围内。SGR和FCR的多项式回归分析表明白骨壤叶水提取物的最佳膳食添加量在271.43至300 mg/kg之间，以最大化尼罗罗非鱼的生长和饲料利用率。

消化系统效率与健康

膳食补充红树叶水提取物显著影响了尼罗罗非鱼的消化酶活性和肠道形态计量学。与对照组（13.28±0.33 U/mg）相比，200和300 mg/kg组的淀粉酶活性增强（分别为16.13±0.97和16.08±1.08 U/mg）。所有添加组的脂肪酶和蛋白酶水平均较对照组上调，脂肪酶活性在200 mg/kg时达到峰值（22.24±0.83 U/mg），蛋白酶在300 mg/kg时达到峰值（19.52±0.99 U/mg）。在肠道组织形态学方面，摄入200 mg/kg饲料的鱼绒毛高度显著增加（430.8±4.55 μm），其次是300和400 mg/kg组，均高于对照组。同样，200 mg/kg组的绒毛宽度也显著增加（119.17±9.43 μm）。隐窝深度随着提取物水平的增加而逐渐增加，在300和400 mg/kg组达到最大值（分别为44.91±6.23和48.56±3.99 μm），显著超过对照组（30.95±2.41 μm）。

尼罗罗非鱼肠道组织的组织学检查显示，膳食中添加白骨壤叶水提取物后，肠道形态有明显改善。对照组肠道绒毛相对较短，隐窝深度适中，固有层血管化程度中等。而在处理组中，肠道结构逐渐增强。在100 mg/kg组，绒毛变得更高、更规则，隐窝完整性和血管化得到改善。在饲喂200 mg/kg提取物的鱼中，这些特征进一步放大，绒毛显得细长且密集，表明吸收表面积和营养吸收潜力增强。300 mg/kg组表现出明显的绒毛高度和宽度，具有清晰的隐窝结构和强化的血管轮廓，支持了先前表明结构优化的形态计量学数据。尽管400 mg/kg组保持了绒毛伸长和血管健康，但观察到一些拥挤和结构致密性。

血液化学谱

经过60天膳食补充白骨壤叶水提取物后，对尼罗罗非鱼的血清生化分析显示，几个健康相关参数有显著改善。与其它组相比，饲喂200、300和400 mg/kg饲料的鱼总蛋白水平升高。白蛋白和球蛋白浓度也显著升高，尤其是在最高添加水平。相反，血清葡萄糖和皮质醇水平呈剂量依赖性下降，在400 mg/kg组观察到最小值。同样，从200 mg/kg开始，所有处理组的总胆固醇水平均显著下降。然而，甘油三酯水平在所有处理组间保持统计学上无变化。此外，肝脏酶活性（ALT和AST）和肾功能标志物（尿素和肌酐）未显示显著改变。

先天免疫力

膳食补充白骨壤叶水提取物显著调节了尼罗罗非鱼的先天免疫反应。与基础组相比，所有处理组的溶菌酶水平均显著增加，在饲喂200-400 mg/kg饲料的鱼中记录到最高值。同样，对无乳链球菌生长的抑制呈现剂量依赖性增强，从100 mg/kg组开始观察到显著增加，并在200 mg/kg及更高剂量时达到峰值抑制。此外，与未补充组相比，所有添加组的硝基蓝四氮唑（NBT）还原能力均升高，但100-400 mg/kg处理组之间无显著差异。

抗氧化酶与脂质过氧化

膳食红树叶水提取物对尼罗罗非鱼肝脏抗氧化酶活性和脂质过氧化的影响如图6所示。与未处理组相比，所有添加组的超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性均升高，但处理组之间未检测到差异。SOD活性从对照组的9.41±0.57 U/mg蛋白增加到补充组的14.51-14.75 U/mg蛋白。CAT活性呈现类似模式，从对照组的13.55±0.94 U/mg蛋白上升至处理组的18.17-18.87 U/mg蛋白。与基础组相比，所有添加组的谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性均显著升高，其中200-400 mg/kg组的GSH-Px水平最高。GSH-Px活性呈现剂量依赖性反应，0、100、200、300和400 mg/kg饲料组的活性值分别为6.86±0.78、10.29±0.52、13.54±1.04、14.49±0.75和14.80±1.14 U/mg蛋白。与参考组相比，所有红树林组的丙二醛（MDA）水平均降低。MDA水平从对照组的17.15±0.85 nmol/g组织降至200 mg/kg饲料组的10.12±0.59 nmol/g组织，表明脂质过氧化减少了49%，且在该水平观察到最低的MDA值。然而，200-400 mg/kg组之间未发现显著差异。

基因表达评估

膳食红树叶水提取物对尼罗罗非鱼肝脏中生长、免疫和抗氧化相关基因表达的影响如图7所示。所有处理组的胰岛素样生长因子1（IGF-1）表达均升高，在300和400 mg/kg组观察到表达峰值。与其它组相比，300-400 mg/kg组的白细胞介素-1β（IL-1β）和肿瘤坏死因子α（TNF-1α）表达降低。关于抗氧化相关基因，所有处理组的SOD表达均增加，200-400 mg/kg组显示出最大值。与参考组相比，所有添加组的CAT和GSH-Px表达均增强，其中200 mg/kg组表现出最高水平。

本研究得出结论，在尼罗罗非鱼饲料中以200-300 mg/kg的水平添加白骨壤（Avicennia marina）叶水提取物，可显著改善其生长性能、饲料利用率、消化酶活性和肠道形态。此外，该提取物通过提高关键酶（SOD、CAT、GSH-Px）活性和减少脂质过氧化，增强了抗氧化防御能力。免疫调节作用通过增加溶菌酶活性、细菌抑制以及下调促炎细胞因子（IL-1β、TNF-1α）得以体现，同时生长和抗氧化相关基因表达上调。这些结果凸显了红树叶提取物作为一种天然、可持续的饲料添加剂，在促进鱼类健康和水产养殖生产力方面的潜力，且对肝肾功能无不良影响。该研究为减少水产养殖对抗生素的依赖、开发基于植物的功能性饲料添加剂提供了有力的科学证据，符合可持续水产养殖的发展方向。未来研究可纳入阳性对照（如维生素C或商业免疫刺激剂）以评估其相对效力，并探索其在商业化养殖条件下对鱼类繁殖性能和抗病能力的长期效应。