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在硬骨鱼类中，氨基酸感知机制尚不明确，尤其是大西洋鲑鱼（Salmo salar）。研究人员针对大西洋鲑鱼钙敏感受体（asCasr）展开研究，发现 L - 组氨酸、L - 苯丙氨酸和 L - 色氨酸能激活 asCasr 介导的Gi、Gq和 ERK1/2 信号通路。这为优化水产饲料配方提供了理论依据。
在生物的生命活动中，营养物质的感知与利用至关重要。对于哺乳动物而言，钙敏感受体（Calcium-sensing Receptor，CaSR）在营养感知方面发挥着关键作用，它不仅参与调节血清钙稳态，还能被多种氨基酸激活或调节。在哺乳动物的胃肠道中，CaSR 作为 L - 氨基酸传感器，能调节胃酸和胰腺酶的释放，对全身蛋白质和氨基酸代谢起着关键作用。比如，它能响应特定的 L - 氨基酸，介导胃肠道中调节肽激素的分泌，像胆囊收缩素（Cholecystokinin，CCK）、胃泌素、葡萄糖依赖性促胰岛素多肽（Glucose-dependent Insulinotropic Peptide，GIP）、胰高血糖素样肽 - 1（Glucagon-like Peptide-1，GLP-1）和肽 YY（Peptide YY，PYY）等 。
然而，在硬骨鱼类中，尽管氨基酸感知机制对其生长、健康和能量平衡至关重要，但相关的受体及作用机制却知之甚少，这其中就包括具有重要经济价值的大西洋鲑鱼（Salmo salar）。在大西洋鲑鱼的养殖过程中，饲料成本占据了生产费用的很大一部分，而胃肠道对营养物质的感知机制对于调节胃肠道功能、饱腹感和能量平衡起着关键作用。令人惊讶的是，针对养殖物种胃肠道营养感知的研究却相对较少。此前对鱼类 CaSR 的研究主要集中在组织分布以及其作为钙稳态和盐度传感器的调节功能上，虽然在大西洋鲑鱼的胃肠道等组织中发现了 CaSR 的 mRNA 和蛋白质，但对于其是否能作为氨基酸传感受体，以及能否被氨基酸激活，仍然存在疑问。
为了解开这些谜团，来自挪威卑尔根大学（University of Bergen）、挪威海洋研究所（Institute of Marine Research）、葡萄牙阿尔加维大学海洋科学中心（Centre of Marine Sciences, University of Algarve）等机构的研究人员展开了一项深入研究 。他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上，为我们揭示了大西洋鲑鱼钙敏感受体（asCasr）的神秘面纱。
研究人员为了探究大西洋鲑鱼 CaSR 的功能，采用了多种关键技术方法。首先，他们构建了稳定表达 asCasr 的 Flp-In-HEK293 细胞系。利用这个细胞系，研究人员开展了一系列实验，分别检测了不同 L - 氨基酸和Ca2+对 asCasr 介导的信号通路的影响。在检测信号通路激活情况时，研究人员运用了多种检测技术，如通过检测肌醇单磷酸（IP1）浓度来评估Gq信号通路的激活，通过测量环磷酸腺苷（cAMP）水平变化来判断Gi信号通路的激活，以及通过检测细胞外信号调节激酶 1/2（ERK1/2）的磷酸化水平来确定 ERK 信号通路的激活 。
下面我们来详细看看研究结果。
- 大西洋鲑鱼 Casr 在 Flp-In-HEK293 细胞系中的表达
研究人员成功构建了稳定表达 asCasr 的 Flp-In-HEK293 细胞系，并通过逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）验证了受体的 mRNA 表达，利用免疫荧光技术使用抗 c-Myc 抗体确认了 asCasr 在细胞表面的定位，这为后续研究奠定了坚实的基础。
- Gq信号通路激活
研究发现，Ca2+能以浓度依赖的方式显著增加IP1浓度，激活Gq信号通路。在没有Ca2+存在时，只有 L - 组氨酸（L-His）能在较高浓度（40 mM）时显著增加IP1的产生。当存在 2.5 mM Ca2+时，L-His、L - 苯丙氨酸（L-Phe）和 L - 色氨酸（L-Trp）都能显著影响IP1浓度，且呈现浓度依赖的激活模式。
- Gi信号通路激活
在测量 cAMP 水平以评估Gi信号通路激活时，研究人员发现Ca2+并不能激活该通路。而 L - 氨基酸，尤其是 L-His、L-Phe 和 L-Trp，在有或没有Ca2+存在的情况下，都能显著抑制 cAMP 水平，且呈浓度依赖关系。相比之下，支链氨基酸（Branched Chain Amino Acids，BCAAs），如 L - 亮氨酸（L-Leu）、L - 异亮氨酸（L-Ile）和 L - 缬氨酸（L-Val），在测试的任何浓度下，对 cAMP 水平都没有显著影响。
- ERK 通路激活
在没有Ca2+时，测试的 L - 氨基酸都不能激活 ERK 通路。当向细胞培养基中添加 10 mM Ca2+后，L-His、L-Phe 和 L-Trp 能够诱导 asCasr-Flp-In-HEK293 细胞中磷酸化 ERK（P-ERK）水平增加，且激活程度呈浓度依赖关系。
综合上述研究结果，研究人员得出重要结论。他们成功构建了稳定表达 asCasr 的细胞系，并验证了测量 ERK、Gi和Gq介导反应的方法。研究发现，L - 氨基酸（L-Phe、L-Trp 和 L-His）和Ca2+是 asCasr 的配体，这表明 asCasr 与哺乳动物的 CaSR 类似，是一种对具有芳香环的氨基酸有偏好的 L - 氨基酸受体。不同的 L - 氨基酸对不同信号通路的激活效果不同，例如，只有 L-His 在没有Ca2+时能激活Gq通路，而 L-Trp 和 L-Phe 需要Ca2+才能激活该通路；对于Gi通路，L-His、L-Phe 和 L-Trp 在有无Ca2+时都能激活；对于 ERK 通路，Ca2+则是这三种 L - 氨基酸激活该通路的必要条件。
这些研究结论具有重要意义。一方面，它为深入理解大西洋鲑鱼胃肠道的营养感知机制提供了关键依据，有助于揭示硬骨鱼类营养感知的共性和特性。另一方面，通过了解如何通过饮食调节这些信号通路，为开发基于科学的水产饲料配方提供了有前景的策略，有望优化养殖鱼类的生长、健康状况和饲料效率，对水产养殖业的发展具有重要的推动作用。
