异亮氨酸调控草鱼肌肉营养品质与细胞外基质合成的分子机制及需求量研究

本研究针对草鱼肌肉品质提升需求，首次揭示饲料异亮氨酸（Ile）通过TGF-β1/Smad和YAP通路促进细胞外基质（ECM）合成，同时抑制MMP-2/9介导的ECM降解，确定10.81 g/kg为成年草鱼最适Ile需求量，为水产饲料配方提供重要理论依据。

　　

论文解读

在水产养殖业中，草鱼作为全球产量最高的淡水经济鱼种之一，其肌肉品质直接影响养殖效益。然而，随着集约化养殖的发展，饲料中关键营养素——必需氨基酸异亮氨酸（Ile）的精准调控成为行业痛点。既往研究表明，Ile缺乏会导致鱼类生长迟缓、免疫力下降，但其对肌肉组织细胞外基质（Extracellular Matrix, ECM）——这一决定肉质弹性和口感的关键结构的影响仍是空白。更棘手的是，不同生长阶段草鱼对Ile的需求量存在显著差异，而成年草鱼的精准需求标准长期缺失。

针对这一系列问题，四川农业大学的研究团队在《Aquaculture》发表了一项突破性研究。该团队通过为期9周的饲养实验，首次系统阐明了Ile通过双重调控ECM合成与降解通路改善草鱼肌肉品质的分子机制，并精准确定了成年草鱼的Ile最佳需求量。研究采用生长性能测定、肌肉营养成分分析、qPCR和Western blot等技术，结合450尾初始体重615.69±0.03 g的草鱼建立的6梯度Ile添加模型（0-15 g/kg），揭示了Ile对ECM动态平衡的精细调控网络。

关键研究发现

1. 生长性能
饲料中添加10.81 g/kg Ile时，草鱼特定生长率（SGR）和饲料效率（FE）达到峰值，较对照组显著提升（p_{linear/quadratic}<0.01），证实Ile对成年草鱼生长的剂量依赖性效应。

2. 肌肉品质调控
Ile显著增加肌肉粗蛋白和粗脂肪含量（p<0.05），同时通过上调胶原蛋白I型、纤连蛋白和层粘连蛋白等ECM核心成分，改善肌肉质构特性。

3. ECM合成机制
在分子层面，Ile激活TGF-β1/Smad通路关键因子（TGF-β1↑300%，Smad2/4↑250%），并促进Hippo通路效应分子YAP的核转位（YAP^Ser127磷酸化水平降低40%），双通路协同刺激ECM基因转录。

4. ECM降解抑制
Ile通过降低基质金属蛋白酶MMP-2/9（↓35%）并提升其抑制剂TIMP-2（↑60%）的蛋白表达，有效阻断ECM分解代谢。

5. 翻译后修饰调控
Ile衍生的苏氨酸通过激活脯氨酰羟化酶（PHD）和赖氨酰氧化酶（LOX），促进ECM蛋白交联成熟，提升肌肉机械强度。

研究结论与意义
该研究首次建立Ile-ECM调控轴的理论框架，阐明10.81 g/kg Ile通过"TGF-β1/Smad-YAP"合成通路与"MMP/TIMP"降解抑制的双轨机制优化ECM稳态。这一发现不仅填补了成年草鱼营养需求的空白，更创新性地提出氨基酸可通过调控ECM网络改善水产肉质的新理念。研究成果为开发精准化水产饲料提供分子靶点，对提升我国草鱼养殖业的经济效益和产品竞争力具有重要实践价值。