《Aquaculture》：Tissue-specific metabolic remodeling to opposite fatty acid oxidation regulation in golden pompano identified by dual-tissue multi-omics
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张彦宇|胡晨浩|刘静川|姜思荣|刘倩|周欣|刘一玲|宋飞彪|罗健中国海南省三亚市，572025，海南种子产业实验室摘要在高蛋白饲料的喂养中，肉食性海洋鱼类广泛使用这种饲料来维持生长，但这增加了对昂贵鱼粉的依赖。实际上，通过提高饮食中的脂质水平来节省蛋白质的效果并不一致，因为脂质的
张彦宇|胡晨浩|刘静川|姜思荣|刘倩|周欣|刘一玲|宋飞彪|罗健
中国海南省三亚市，572025，海南种子产业实验室
摘要
在高蛋白饲料的喂养中，肉食性海洋鱼类广泛使用这种饲料来维持生长，但这增加了对昂贵鱼粉的依赖。实际上，通过提高饮食中的脂质水平来节省蛋白质的效果并不一致，因为脂质的利用受到线粒体脂肪酸氧化（FAO）能力的限制，可能会诱导脂肪积累而不是生长。在本研究中，使用米达龙酸（THP，FAO抑制剂）或L-肉碱（L-CN，FAO促进剂）对金鲳鱼（Trachinotus blochii）进行了90天的双向FAO调节。分析了生长表现、组织组成、血浆代谢物、组织学以及肝脏-肌肉的代谢组学-转录组学数据，以评估组织特异性的代谢重塑。FAO的抑制和促进都提高了最终体重和特定生长率。FAO的抑制促进了脂肪积累，减少了肌肉蛋白质和糖原，增加了乳酸/LDH和氧化损伤，并导致肝脏中的肉碱/酰基肉碱耗尽，同时TCA中间体积累。相比之下，FAO的促进减少了脂质沉积，增强了脂质分解，并促进了蛋白质保留和糖原储存。多组学分析进一步表明，肝脏的重塑反映了FAO、TCA活性和糖原沉积之间的碳流重新分配，而肌肉的重塑则从FAO抑制相关的分解/应激反应转变为FAO促进相关的合成和蛋白质稳态程序。总体而言，我们的结果表明，决定金鲳鱼向蛋白质积累或脂肪积累转变的不仅是脂质供应，还有FAO能力，并揭示了肝脏和肌肉中协调但组织特异性的代谢重塑，这有助于有效节省蛋白质，同时减少对昂贵海洋蛋白质资源的依赖。
引言
金鲳鱼（Trachinotus blochii）是中国南方一种具有商业价值的海洋物种，其生产日益受到饲料成本的限制，特别是对高质量蛋白质成分（如鱼粉）的依赖（Lin等人，2022年）。实际上，金鲳鱼的饲料通常含有相对较高的粗蛋白以维持生长和饲料效率，当饮食中的蛋白质低于这一范围时，经常观察到生长受阻（Li等人，2024年）。这在生物学需求和经济可持续性之间造成了持续的冲突。
在不增加蛋白质投入的情况下提高生长效率和质量的一个主要方法是增加脂质来源的能量贡献，从而为蛋白质沉积保留氨基酸（Bromley，1980年；Steinberg，2022b年）。在金鲳鱼中，饮食中的脂质与体重增加、特定生长率和蛋白质效率比呈正相关，这支持了脂质驱动的蛋白质节省的可行性（Song等人，2023年；Li等人，2024年）。然而，蛋白质的节省不仅取决于脂质供应，还取决于脂质利用的效率。当脂质运输超过氧化和输出能力时，鱼类经常表现出过多的内脏脂肪沉积、肝脏脂质积累和代谢压力（Wang等人，2005年；Sevgili等人，2014年）。因此，有效生长的关键不仅仅是提高饮食中的脂质含量，而是提高脂质利用效率，使脂质能够替代昂贵的蛋白质能量，而不引起过多的内脏脂肪沉积或肝脏脂质积累。
线粒体脂肪酸氧化（FAO）是脂质利用的关键控制点，长链FAO的氧化依赖于肉碱穿梭系统来控制线粒体脂肪酸的进入（Wang等人，2021年）。因此，肉碱的可用性提供了一个影响FAO能力的合理手段。在金鲳鱼中，高脂喂养下的肉碱补充已被报道可以缓解生长障碍并改变全身组成，表明FAO的促进可能提高脂质支持生长的效率（Chen等人，2022年）。然而，其他鱼类物种的研究结果不一致，表明肉碱相关FAO调节的代谢后果取决于组织和物种（Jin等人，2019年）。重要的是，大多数先前的研究仅关注FAO的促进（Li等人，2017年；Li等人，2019年；Li等人，2020a年），这使得很难将FAO的特定效应与其他饮食相关变化区分开来，或者理解增加或减少FAO如何影响营养物质的分布。此外，肝脏和肌肉在代谢中扮演着不同但协调的角色。肝脏是脂质分解、代谢转化和系统能量重新分配的中心场所，而肌肉是蛋白质沉积和能量消耗的主要场所。因此，组织特异性的FAO反应可能决定了脂质来源的能量是否能够有效地重新定向，以节省来自分解的氨基酸并支持生长。在这种情况下，蛋白质节省效率不应仅被视为一种饮食现象，还应视为肝脏-肌肉代谢相互作用的结果。
在本研究中，对金鲳鱼进行了为期90天的高蛋白饲料喂养试验（>40%粗蛋白）。通过以肉碱为中心的调节实现了两种相反的FAO调节方向。评估了生长表现、身体和组织组成、血浆代谢物、组织学、脂肪酸谱型和生化参数。此外，还在肝脏和肌肉中进行了广泛的代谢组学和转录组学分析，以表征与FAO调节相关的组织特异性代谢重塑。本研究旨在阐明提高脂质利用是否可以在高蛋白喂养条件下支持有效生长，并定义与FAO调节相关的组织特异性代谢途径重塑。
章节片段
伦理声明
所有涉及鱼类的实验程序均按照中国海南大学海洋学院的动物护理和使用机构指南进行，并获得了该学院的机构动物护理和使用委员会的批准（协议代码HNUAUCC-2021-00007）。
鱼类、饲料和采样
金鲳鱼购自中国海南的海南青利水产养殖有限公司。在喂养试验前，鱼类进行了2周的适应期。试验开始时，鱼的平均体重为29.57±2.28克
THP和L-CN对生长表现和全身营养沉积的影响
与对照组相比，THP和L-CN都提高了最终体重和特定生长率（SGR），其中L-CN的表现最高（图1a-b）。THP还提高了VSI和HSI（相对于对照组和L-CN）（图1c-d）。THP提高了VSI、HSI、MFI和CF，而L-CN降低了MFI（图1c-f）。全身近似组成显示，THP降低了粗蛋白含量，但增加了粗脂质含量（图1g-h）。相反，L-CN处理组表现出
讨论
海洋水产养殖仍然高度依赖有限的海洋成分，这对肉食性鱼类的生产造成了经济和可持续性的限制（Tacon和Metian，2008年；Macusi等人，2023年）。虽然提高饮食中的脂质水平是节省蛋白质的标准策略，但其效果经常受到鱼类氧化能力的限制，导致代谢功能障碍而不是生长改善（Ciji和Akhtar，2020年）。通过有针对性的调节，本研究证明了
结论
总之，双向FAO调节在金鲳鱼中诱导了不同的肝脏和肌肉特异性代谢重塑。L-CN促进的FAO增强有利于能量向蛋白质积累和糖原储存的有效重新分配，而THP抑制的FAO促进了脂肪积累、氧化应激和肌肉分解。本研究强调，设计有效的蛋白质节省喂养策略不应仅关注提高饮食中的脂质水平，而应
手稿准备过程中生成式AI和AI辅助技术的声明
在准备这项工作时，作者使用了ChatGPT来改进语言和可读性。使用该工具/服务后，作者根据需要审查和编辑了内容，并对发表文章的内容负全责。
CRediT作者贡献声明
张彦宇：写作——审阅与编辑，写作——初稿，可视化，验证，方法学，调查，正式分析，数据管理，概念化。胡晨浩：资源，方法学，调查，数据管理。刘静川：验证，资源，方法学，调查。姜思荣：软件，资源，方法学，调查。刘倩：资源，方法学，调查。周欣：资源，方法学，调查。刘一玲：资源，
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了中国国家自然科学基金（U23A20244）、三亚亚洲湾科技城项目（SKJC-JYRC-2025-32）、海南种子产业实验室（B24E10012）和海南省博士后研究项目资助（B25B10009）的支持。
