膳食胞外多糖通过增强抗氧化与免疫应答缓解尼罗罗非鱼铅毒性的机制研究

《Aquaculture International》：Dietary exopolysaccharides mitigate lead-contaminated diets in Oreochromis niloticus by enhancing performance, antioxidant capacity, immune responses, and modulating gene expression

本研究针对水产养殖中铅污染引发的生长抑制与健康风险问题，探讨了膳食添加胞外多糖对尼罗罗非鱼的保护作用。通过56天喂养实验发现，3% EPS可显著提升增重率（WG）、特异性生长率（SGR），降低饲料转化率（FCR），并增强超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽（GSH）等抗氧化指标，降低丙二醛（MDA）水平。同时，EPS上调免疫球蛋白（IgM、IgD）和溶菌酶活性，改善肝肠组织病理损伤，并显著降低肌肉铅残留至未检出水平。该研究为重金属污染防控提供了新型营养策略，对保障水产品质量安全具有重要意义。

　　

随着工业化和农业活动的扩展，水体环境中的重金属污染已成为全球性生态威胁。其中，铅作为一种持久性有毒污染物，通过工业废水、矿山排水和农业径流进入水生系统，并在水生生物体内富集，对养殖业构成严峻挑战。铅暴露可导致鱼类生长迟缓、氧化应激加剧、免疫功能障碍及组织损伤，不仅影响养殖效益，更通过食物链传递威胁人类健康。近年来，寻求高效、安全的重金属毒性缓解策略成为水产研究的热点，而微生物来源的胞外多糖因其金属螯合特性和生物活性受到广泛关注。

本研究发表于《Aquaculture International》，团队通过膳食干预实验，系统评估了胞外多糖对铅暴露下尼罗罗非鱼生长、生理及分子水平的保护效应。研究发现，添加3% EPS能显著逆转铅引起的生长抑制，改善饲料利用效率，并增强机体的抗氧化和免疫防御能力。组织学与基因表达分析进一步证实，EPS可修复肝肠损伤，调控炎症因子平衡，降低铅在肌肉中的蓄积。这一成果为水产养殖中重金属风险管控提供了理论依据和新思路。

研究采用铅污染饲料（50 ppm）中添加梯度浓度EPS（1%、2%、3%）的喂养模式，以生长指标、血液生化、组织病理、基因表达和铅残留为评价体系。关键技术包括：原子吸收光谱法检测铅残留、实时定量PCR分析免疫与抗氧化基因（如IL-6、IL-10、TNF-2α）、组织切片H&E染色观察肝肠病变，以及酶联免疫法测定血清免疫球蛋白和氧化应激指标。

生长和饲料效率

EPS补充显著改善了铅暴露鱼类的生长性能，且呈剂量依赖性。3% EPS组获得最高终体重（44.40±0.60 g）、增重（38.97±0.60 g）和特异性生长率（3.00±0.02%/天），同时饲料转化率降至1.22±0.01。蛋白质效率比和能量利用率同步提升，表明EPS通过促进营养吸收缓解了铅的代谢毒性。

鱼体化学成分分析

EPS添加降低了肌肉水分含量（71.47%），显著提高了粗蛋白（16.67%）和粗脂肪（7.25%）水平，反映出机体营养储存的改善。这一变化与EPS增强肠道吸收功能及调节代谢过程密切相关。

血液学指标

EPS组白细胞计数显著上升（13.40×10⁶/μL），提示免疫系统激活；平均红细胞体积下降，反映红细胞生成趋于正常。而红细胞、血红蛋白等参数未受显著影响，说明EPS在增强免疫的同时未引起血液生理紊乱。

血液生化指标

肝肾功能标志物AST、ALT和肌酐在EPS组显著降低，表明肝细胞损伤和肾负荷减轻。血糖、甘油三酯等代谢指标也随EPS添加而下降，印证其缓解铅诱导的代谢应激作用。

抗氧化和免疫功能指标

EPS显著提升SOD（46.91 IU/L）、GSH（51.10 nmol/L）和总抗氧化能力（22.51 IU/L），降低MDA（2.45 nmol/L），显示氧化应激得到有效控制。免疫方面，IgM、IgD和溶菌酶活性均增强，同时促炎因子TNF-α下降，IL-1上升，说明EPS兼具免疫激活和抗炎调控作用。

组织学检查

肝胰腺组织在铅暴露组出现广泛坏死和空泡化，而EPS添加后病变显著减轻，3% EPS组仅见少量空泡化肝细胞，结构基本恢复。肠道切片显示铅引起黏膜脱落和坏死，EPS处理后绒毛结构改善，尤其3% EPS组绒毛末端增宽且完整。

基因表达

EPS上调了IL-6、IL-10、IL-1β和GSH基因表达，下调TNF-2α，从分子层面验证其抗炎和抗氧化调节功能。

铅残留积累

EPS添加显著降低肌肉铅残留，2%和3%组铅含量降至未检出水平，证明EPS通过络合作用阻抑铅的吸收与积累。

本研究通过多维度指标验证了膳食胞外多糖对铅毒性的综合缓解作用。EPS不仅改善生长和饲料效率，还通过提升抗氧化酶活性、调节免疫应答、修复组织损伤和抑制铅积累，全面增强鱼体健康状态。基因表达结果进一步揭示其分子机制涉及炎症因子平衡和氧化应激通路调控。该研究创新性地将EPS作为功能性饲料添加剂应用于重金属污染防控，为绿色水产养殖提供了实践依据，同时对保障食品安全和推动可持续发展具有重要价值。