《Frontiers in Physiology》：Effects of adding quercetin to soybean meal-based feed on the growth, antioxidant capacity, and gut and liver health of juvenile turbot
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引言： 槲皮素的抗氧化和抗炎特性及其调控机制已在水生动物中得到广泛研究。然而，关于槲皮素在高豆粕添加水平日粮养殖鱼类中的作用效果，现有信息十分有限。本研究旨在探讨在豆粕基础日粮中添加槲皮素对 juvenile turbot（大菱鲆幼鱼）生长、抗氧
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引言： 槲皮素的抗氧化和抗炎特性及其调控机制已在水生动物中得到广泛研究。然而，关于槲皮素在高豆粕添加水平日粮养殖鱼类中的作用效果，现有信息十分有限。本研究旨在探讨在豆粕基础日粮中添加槲皮素对 juvenile turbot（大菱鲆幼鱼）生长、抗氧化能力及肠道和肝脏健康的影响。
方法： 配制了五种等氮等脂实验日粮：鱼粉日粮（FM）；以豆粕替代40%鱼粉的日粮（SBM）；以及在SBM日粮基础上分别添加0.05%、0.1%和0.2%梯度水平槲皮素的三种日粮，分别命名为Q0.05、Q0.1和Q0.2。将这些日粮随机分配到15个养殖缸（200 L）中，每缸饲养30尾大菱鲆幼鱼（初始体重8.41 ± 0.52 g），进行为期70天的饲养试验。
结果： 结果显示，与FM组相比，SBM组的特定生长率（SGR）显著下降（P < 0.05）。随着日粮槲皮素水平的增加，SGR呈上升趋势，但各组间差异不显著。在抗氧化指标中，FM组与SBM组之间的丙二醛（MDA）水平无显著差异。添加槲皮素后，槲皮素补充组的MDA水平显著降低，其中Q0.1组的MDA水平最低（P < 0.05）。同时，Q0.1组的总抗氧化能力（T-AOC）水平最高。在肠道形态指标中，FM组和槲皮素补充组的绒毛高度、肌层厚度和杯状细胞数量均显著高于SBM组（P < 0.05）。此外，Q0.2组的绒毛高度和杯状细胞数量最高（P < 0.05），Q0.05组的肌层厚度最高（P < 0.05）。在肠道炎症基因和紧密连接蛋白基因指标中，FM组和槲皮素补充组的结果均显著优于SBM组（P < 0.05）。与SBM组相比，Q0.05组中 claudin-7 和 occludin mRNA表达显著上调（P < 0.05）。在肠道微生物群指标中，FM组的Shannon指数和Simpson指数显著高于SBM组（P < 0.05），且与SBM组相比，Q0.1组的Shannon指数和Simpson指数最高（P < 0.05）。同时，Q0.1组的肠道微生物群组成表现出显著改善。FM组和槲皮素补充组的血清脂多糖（LPS）水平显著低于SBM组（P < 0.05），其中Q0.1组的LPS水平显著低于SBM组（P < 0.05）。Q0.1组的血清二胺氧化酶（DAO）水平显著低于SBM组（P < 0.05）。FM组的丙氨酸氨基转移酶（ALT）活性和天冬氨酸氨基转移酶（AST）活性显著低于SBM组（P < 0.05），Q0.2组的ALT活性显著低于SBM组（P < 0.05），Q0.05组的AST活性显著低于SBM组（P < 0.05）。在Q0.05组中，γ-谷氨酰转移酶（γ-GT）活性和甘油三酯（TG）含量均显著低于SBM组（P < 0.05）。肝脏切片显示，与FM组相比，SBM组出现肝细胞部分空泡化、内质网肿胀和破裂、广泛脂质沉积以及活性氧（ROS）水平升高。添加槲皮素后，上述情况得到有效改善。此外，与SBM组相比，Q0.1组的脂质沉积显著减少，Q0.05组的ROS水平显著降低（P < 0.05）。在肝脏炎症基因表达方面，SBM组的表达水平普遍高于FM组和槲皮素补充组。Q0.1组中 tnf-α 和 stat3 mRNA表达水平显著低于SBM组（P < 0.05）。
讨论： 综上所述，在豆粕替代40%鱼粉的日粮中添加槲皮素可显著增强大菱鲆的抗氧化能力并保护肠道和肝脏健康，同时伴随生长性能的改善。肠-肝轴可能参与这一调控过程。在本研究中，日粮槲皮素的最适添加水平为0.2%。
论文解读文章
一、研究背景与意义
水产品是实现粮食与营养安全目标的关键来源。近年来，海洋渔业资源衰退和水产养殖业快速扩张导致鱼粉供需失衡，价格持续走高。为实现水产养殖业的可持续增长，必须探索替代传统鱼粉的植物蛋白原料。豆粕作为植物蛋白来源，具有价格竞争力和均衡营养等优势，是理想的鱼粉替代品。然而，研究表明日粮中高水平的豆粕会导致鱼类肝脏和肠道炎症等问题，因此利用绿色饲料添加剂缓解这些不良影响成为当前研究热点。
肠-肝轴是指肠道与肝脏之间通过解剖、生理和分子水平的双向网络建立的密切联系，可介导饮食、遗传和环境因素产生的肠道与肝脏信号交换。脂多糖（LPS）和二胺氧化酶（DAO）是肠-肝轴研究中的重要标志物：当肠道黏膜细胞受损、通透性增加时，大量LPS和DAO进入血液，因此二者是肠道屏障损伤的重要指标。已有研究表明，通过肠-肝轴调控可缓解高碳水化合物日粮对草鱼的损伤，益生菌可通过调节肠道菌群进而经肠-肝轴缓解斑马鱼的肝脏炎症和氧化应激。然而，关于日粮豆粕替代条件下肠-肝轴响应的研究仍十分有限。
槲皮素是一种多羟基黄酮类化合物，分子式为C15H10O7，广泛存在于苹果、浆果、茶叶以及槐米、槐花、牡丹皮、车前子、银杏叶等多种中药材中。在哺乳动物中，槲皮素已被证明可减轻小鼠的氧化应激状态、缓解大肠杆菌诱导的肉鸡肝脏损伤，并能有效提高产蛋量和产奶量、调节肠道氧化状态和炎症。在水产养殖领域，槲皮素可增强养殖鱼类的抗病能力和应激耐受性，提升水生动物的生长指标和免疫防御能力。在豆粕替代鱼粉的研究中，添加槲皮素不仅增强了斑点黑鲈的抗氧化能力，还显著降低了肠道黏膜通透性，改善了肠道组织的免疫力和结构完整性，提高了变形菌门的相对丰度，并在一定程度上提高了肠道微生物群的丰度和多样性，显示出作为绿色有效抗生素替代品的潜力。
大菱鲆（Scophthalmus maximus L.），俗称“多宝鱼”，是一种肉食性鱼类，具有生长迅速、肉质细嫩鲜美、营养价值高等特点，是我国海水养殖业中的重要经济物种。然而，日粮中高水平的豆粕会导致大菱鲆肝脏和肠道炎症。因此，本研究以大菱鲆为对象，通过在豆粕基础日粮中添加不同浓度的槲皮素，探讨槲皮素如何通过肠-肝轴缓解高豆粕替代对大菱鲆的不利影响，为槲皮素作为天然抗氧化饲料添加剂在缓解大菱鲆幼鱼高豆粕胁迫中的应用提供理论参考和实践指导，同时为利用植物多酚优化海水鱼类养殖中的高豆粕日粮奠定研究基础。
二、研究设计与主要技术方法
研究人员配制了五种等氮等脂实验日粮：鱼粉日粮（FM）、以豆粕替代40%鱼粉的日粮（SBM），以及在SBM日粮基础上分别添加0.05%、0.1%和0.2%槲皮素的三种日粮（Q0.05、Q0.1、Q0.2）。实验用大菱鲆幼鱼购自山东省海阳市黄海水产有限公司，经14天驯化后随机分配到15个养殖缸（200 L）中，每缸30尾（初始体重8.41 ± 0.52 g），采用流水养殖系统，水温维持18–22°C，每日07:00和19:00饱食投喂两次，饲养试验为期70天。主要技术方法包括：生长性能指标测定（特定生长率SGR、增重率WGR、饲料效率FE、饲料转化率FCR、脏体比VSI、肝体比HSI、存活率SR、肥满度CF）；血清抗氧化指标检测（超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT、谷胱甘肽GSH、总抗氧化能力T-AOC、丙二醛MDA）；肠道消化酶活性测定（α-淀粉酶AMS、胰蛋白酶TRY、脂肪酶LPS）；肠道和肝脏组织形态学分析（苏木精-伊红H&E染色、AB-PAS染色、油红O染色、透射电镜TEM观察、活性氧ROS荧光染色）；实时荧光定量PCR检测肠道和肝脏炎症及紧密连接相关基因表达；16S rRNA基因V4区扩增子测序分析肠道微生物群组成与多样性；ELISA法检测血清肠道屏障指标（LPS、DAO）及血清生理生化指标（ALT、AST、AKP、γ-GT、TG、ALB等）。
三、研究结果
3.1 生长性能： 与FM组相比，SBM组的SGR和WGR显著降低（P < 0.05）。槲皮素补充组的SGR随添加水平增加呈上升趋势，但各组间差异不显著。Q0.1组的FE显著低于SBM组、FCR显著高于SBM组（P < 0.05），VSI和HSI在Q0.05和Q0.1组中显著低于SBM组（P < 0.05）。各组间存活率和肥满度无显著差异。
3.2 抗氧化能力： SBM组的MDA含量显著高于Q0.1和Q0.2组（P < 0.05），Q0.1组MDA水平最低且T-AOC水平最高，显著高于FM组（P < 0.05）。SOD、CAT和GSH在各组间无显著差异。
3.3 肠道消化指标： SBM组的脂肪酶活性显著低于FM组（P < 0.05），槲皮素补充组脂肪酶活性呈上升趋势但未达显著水平。AMS和TRY在各组间无显著差异。
3.4 肠道组织形态： SBM组绒毛高度显著低于FM、Q0.1和Q0.2组（P < 0.05）；微绒毛高度在FM、Q0.05和Q0.2组中显著高于SBM组（P < 0.05）；肌层厚度在FM、Q0.05和Q0.2组中显著高于SBM组（P < 0.05）；SBM组杯状细胞数量显著低于FM组和所有槲皮素补充组（P < 0.05），其中Q0.2组杯状细胞数量最高（P < 0.05）。
3.5 肠道相关基因表达： Q0.2组的 mtor 和 bcl-2 mRNA表达显著高于SBM组（P < 0.05）；FM组的 nrf-2 mRNA表达显著高于SBM组和槲皮素补充组（P < 0.05）；SBM组的 p38 mRNA表达显著高于FM组和槲皮素补充组（P < 0.05）；Q0.05组的 claudin-7 和 occludin mRNA表达显著高于SBM组（P < 0.05）； jnk 和 tricellulin 在各组间无显著差异。
3.6 肠道微生物群： SBM组的Shannon指数显著低于FM和Q0.1组（P < 0.05），Simpson指数显著低于FM组（P < 0.05），Q0.1组的Shannon和Simpson指数均显著高于SBM组（P < 0.05）。PCoA分析显示槲皮素补充组与SBM组明显分离且三组高度聚集。在门水平上，槲皮素补充组的变形菌门相对丰度（90.71%–95.68%）远高于FM组（34.84%）和SBM组（47.72%）；在属水平上，槲皮素补充组以 Aeromonas（55.73%–58.98%）、 Pseudomonas（17.88%–18.9%）和 Stenotrophomonas（8.72%–9.59%）为主。LEfSe分析显示各组具有显著不同的特征微生物群落。
3.7 肠道屏障完整性： SBM组的LPS含量显著高于Q0.1和Q0.2组（P < 0.05），DAO含量显著高于Q0.1组（P < 0.05），表明槲皮素补充降低了肠道通透性、改善了肠道屏障功能。
3.8 血清生理生化指标： SBM组的ALT活性显著高于FM和Q0.2组（P < 0.05）；AST活性显著高于FM和Q0.05组（P < 0.05）；γ-GT活性显著高于Q0.05和Q0.2组（P < 0.05）；TG含量显著高于Q0.05和Q0.1组（P < 0.05），表明槲皮素补充减轻了高豆粕日粮引起的肝脏损伤。
3.9 肝脏组织形态： 与FM组相比，SBM组出现肝细胞部分空泡化、内质网肿胀和破裂、广泛脂质沉积及ROS水平升高。添加槲皮素后上述情况有效改善，其中Q0.1组脂质沉积显著减少（P < 0.05），Q0.05组ROS水平显著降低（P < 0.05）。
3.10 肝脏炎症基因表达： SBM组肝脏炎症基因表达水平普遍高于FM组和槲皮素补充组，其中Q0.1组的 tnf-α 和 stat3 mRNA表达水平显著低于SBM组（P < 0.05）。
四、讨论与结论
综上所述，在豆粕替代40%鱼粉的日粮中添加槲皮素可显著增强大菱鲆的抗氧化能力并保护肠道和肝脏健康，同时伴随生长性能的改善。槲皮素通过降低血清LPS和DAO水平、上调肠道紧密连接蛋白基因表达、改善肠道微生物群组成和多样性、减轻肝脏脂质沉积和ROS水平、下调肝脏炎症基因表达等多重途径发挥保护作用，肠-肝轴可能参与这一调控过程。在本研究条件下，日粮槲皮素的最适添加水平为0.2%。该研究为槲皮素作为天然抗氧化饲料添加剂在缓解大菱鲆幼鱼高豆粕胁迫中的应用提供了理论依据和实践参考，也为利用植物多酚优化海水鱼类高豆粕日粮奠定了研究基础。
