饲料中添加姜黄素对高碳水化合物饲料诱导的大口黑鲈（Micropterus salmoides）肝脏脂质代谢紊乱的改善作用

《Aquaculture》：Ameliorative effects of dietary curcuminoid supplementation on high-carbohydrate-diet-induced hepatic lipid metabolic disorders in largemouth bass ( Micropterus salmoides)

　　

摘要 在水产养殖中，高碳水化合物饲料的利用常与养殖鱼类的代谢功能障碍和肝损伤相关。本研究评估了一种新型实验室合成的锌 - 姜黄素衍生物（姜黄素 - 锌）在饲喂高碳水化合物饲料的大口鲈（Micropterus salmoides）中的保肝作用及其潜在机制。幼鱼被饲喂五种实验饲料之一：对照组（10% α-淀粉，LC）、高碳水化合物饲料（18% α-淀粉，HC）以及三种补充了 0.1%（C1）、0.15%（C2）或 0.2%（C3）姜黄素 - 锌的 HC 饲料。经过 8 周的试验后，与 HC 组相比，补充姜黄素 - 锌显著降低了第 8 周的肝体指数和条件因子，并与缓解高碳水化合物饲料诱导的肝脂质沉积和胶原沉积相关。第 4 周和第 8 周的血清生化分析表明，丙氨酸氨基转移酶（ALT）和天冬氨酸氨基转移酶（AST）的活性显著降低，丙二醛含量较低，表明缓解了肝损伤和氧化应激。透射电子显微镜证实，在两个采样点 C2 组的肝细胞超微结构均有显著改善。对潜在机制的研究表明，姜黄素 - 锌对参与糖和脂质代谢的关键基因显示出剂量依赖性效应，抑制了内质网应激通路，并调节了自噬相关和凋亡相关基因的表达。此外，分子对接模拟表明其与 Pparγ 和 Sirt1 等靶点可能存在潜在的直接相互作用，这可能有助于观察到的效应。综上所述，本研究合成的新型姜黄素 - 锌衍生物通过多通路协同作用缓解了大口鲈由高碳水化合物诱导的肝损伤和代谢紊乱，证明了其作为有前景的功能性饲料添加剂的潜力。

引言 碳水化合物作为水产饲料中经济实惠的能量来源，改善了颗粒质量并节约蛋白质（Xiao et al., 2024）。然而，鱼类通常利用膳食碳水化合物的能力有限，且这种限制因摄食习性而异。草食性和杂食性鱼类由于具有更发达的胰岛素信号传导和糖酵解酶系统，表现出相对较高的碳水化合物耐受性（Wan et al., 2026; Satiro et al., 2024），而肉食性鱼类的能力则低得多。潜在的生理限制包括不完整的胰岛素信号通路、较弱的糖酵解活性以及餐后糖异生调节失调（Panserat et al., 2000; Polakof et al., 2012）。因此，长期饲喂高碳水化合物饲料给肉食性物种常导致持续性高血糖、肝糖原和脂质过度沉积、免疫抑制以及肠道微生物群失调（Kamalam et al., 2017）。例如，大口鲈（Micropterus salmoides）的研究表明，高淀粉饲料显著损害生长并诱导肝脂肪变性（Lin et al., 2018; Ge et al., 2023）。因此，开发有效的营养策略以缓解高碳水化合物诱导的代谢应激，对于肉食性鱼类的可持续水产养殖至关重要。

大口鲈（Micropterus salmoides）是一种经济上重要的肉食性淡水鱼类，在中国广泛养殖，对经济高效和高性能的饲料需求很高（Yao et al., 2022）。由于其肉食性，该物种对高碳水化合物饲料特别敏感，易患肝脂肪变性和功能障碍。因此，确定能改善糖脂代谢稳态的饲料添加剂具有重要意义。近年来，源自天然产物的功能性添加剂因其安全性和多种生物活性而显示出巨大的潜力。

据报道，膳食补充姜黄素可改善几种鱼类的生长性能和肝肠健康。具体而言，Jiang 等人（2016）在鲫鱼（Carassius auratus）中进行了为期 105 天的喂养试验，发现膳食姜黄素 5 g/kg 显著提高了最终体重、增重率和饲料效率，同时增强了肠道消化酶活性和抗氧化能力，并上调了相应的 mRNA 表达水平。在罗非鱼中，Sruthi 等人（2018）报道在莫桑比克罗非鱼（Oreochromis mossambicus）饲料中补充 0.5% 和 1% 的姜黄素降低了瘦素及其受体基因表达，改变了脂肪酸和氨基酸谱，并改善了肌肉组织的抗氧化活性。随后，Amer 等人（2022）对尼罗罗非鱼（Oreochromis niloticus）进行了为期 10 周的研究，确认姜黄素 200–400 mg/kg 增强了生长性能，降低了饲料转化率，改善了肝组织学，并增加了血清抗氧化酶活性，同时血清丙二醛水平降低。值得注意的是，鲫鱼和罗非鱼都是杂食性物种（或倾向于草食性），比大口鲈能更有效地利用碳水化合物。在肉食性鱼类物种中，关于膳食姜黄素的研究相对有限但正在扩展。例如，在鲷鱼（Sparus aurata）这一肉食性海洋物种中，Xavier 等人（2022）报道膳食姜黄素通过上调 Nrf2 表达显著提高了总抗氧化能力。具体到大口鲈，姜黄素补充也被证明可通过 Nrf2/Keap1 和 NF-κB 通路缓解毒素诱导的肝毒性和氧化应激（Tahir et al., 2025）。这些在肉食性鱼类，特别是大口鲈中的发现，支持了基于姜黄素的添加剂在应激条件下保护肝脏健康的潜力，并进一步证明了本研究调查姜黄素 - 锌的合理性。

除了葡萄糖利用受损外，长期摄入高碳水化合物饲料严重破坏肝脂质代谢。在大口鲈中，过量的碳水化合物供应通过从头脂质生成转化为脂质，这受固醇调节元件结合蛋白 1c（Srebp1c）和过氧化物酶体增殖物激活受体 gamma（Pparγ）等关键转录因子的上调驱动，导致病理性肝脂肪变性（Zhao et al., 2021; Ge et al., 2023）。这种脂质积累常伴随内质网（ER）应激，这是一种由错误折叠或未折叠蛋白在内质网腔内积累引发的细胞状态。高碳水化合物负荷可能会超过内质网蛋白折叠能力，从而通过其三个经典传感器 Perk、Ire1 和 Atf6 激活未折叠蛋白反应 UPR。虽然最初具有适应性，但持续的 UPR 激活最终导致促凋亡转录因子 Chop 的诱导，导致肝细胞凋亡和肝损伤（Zinszner et al., 1998; Li et al., 2025）。自噬是一种清除受损细胞器和蛋白聚集物的细胞内降解系统，是抵御内质网应激和脂毒性的关键保护机制。研究表明，自噬的激活可缓解鱼肝细胞的内质网应激并减少脂滴积累（Seiliez et al., 2010; Shen et al., 2022）。然而，膳食补充功能性化合物是否能协调调节脂质代谢、内质网应激和自噬，以保护饲喂高碳水化合物饲料的肉食性鱼类的肝脏，在很大程度上仍未被探索。

姜黄素是从姜黄（Curcuma longa）中提取的一种多酚，具有多种生物活性，最显著的是抗炎和抗氧化作用。在机制上，姜黄素已被证明通过抑制 NF-κB 信号通路抑制促炎细胞因子，激活 Nrf2/ARE 通路以增强超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）等抗氧化酶的表达，并通过 AMPK 通路调节脂质代谢（Alagawany et al., 2021）。然而，尽管这些生物活性前景广阔，但姜黄素的疗效受到其口服生物利用度差的严重限制，这源于其低水溶性、快速代谢和快速全身清除（Yang et al., 2007）。为了克服这一限制，我们使用姜黄素和醋酸锌合成了姜黄素 - 锌（CURZn）复合物。先前的研究表明，金属 - 姜黄素复合物可以增强姜黄素的生物利用度和疗效；例如，这类复合物在虾中显示出改善的抗氧化和免疫能力（Yu et al., 2018）。此外，微量元素锌本身就是鱼类必需的营养物质，在促进生长和调节脂质代谢中起着重要作用（Lv et al., 2025）。然而，姜黄素 - 锌在高碳水化合物饲料应激下对大口鲈肝脏健康的保护作用，特别是其涉及糖脂代谢、内质网应激、自噬和凋亡调节的分子机制，系统上仍未被探索。

因此，本研究旨在系统评估不同浓度膳食姜黄素 - 锌补充对饲喂高碳水化合物饲料的大口鲈生长性能、肝组织形态学、生化参数和关键基因表达的影响。目的是阐明姜黄素 - 锌的保肝作用及其潜在分子机制，从而为其作为水产养殖中高效功能性饲料添加剂的开发提供理论基础。

节选片段

动物伦理声明
所有动物饲养和处理程序严格按照佛山大学动物实验伦理委员会制定的指南进行（批准协议号：2020056）。

化学品
姜黄素购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司（中国上海）。醋酸锌无水、绝对乙醇和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）购自广州化学试剂厂（中国广州）。所有化学品均为分析纯。

姜黄素 - 锌对大口鲈生长性能的影响
如表 3 所示，与对照组（LC）相比，高碳水化合物饲料（HC）显著降低了第 8 周大口鲈的体重和增重率。HC 组与补充姜黄素 - 锌的组（C1、C2、C3）之间在体重或增重率方面无显著差异。第 8 周时，C3 组的肝体指数显著低于 HC 组（P < 0.05）。肝体指数无显著差异。

讨论
碳水化合物作为水产饲料中重要的能量来源和营养底物，支持水生动物的生长和发育（Zhou et al., 2023）。然而，鱼类通常对膳食碳水化合物的耐受性有限，过量摄入往往导致代谢负荷增加甚至生长性能下降（Ge et al., 2023; Sari et al., 2022）。先前的研究表明，高碳水化合物饲料显著抑制了吻（原文此处截断）等物种的生长。

结论
本研究表明，膳食补充姜黄素 - 锌可能缓解高碳水化合物饲料诱导的大口鲈（Micropterus salmoides）肝损伤。该干预措施与肝脂质沉积减少、肝组织结构改善、血清 ALT、AST 和 MDA 水平降低相关，并与维持正常肝功能相关。在分子水平上，长期高葡萄糖摄入在肝脏中诱导了代谢过度活跃状态。The（原文此处截断）

The CRediT 作者贡献声明
Zhenye Lin：写作 - 初稿，数据整理，概念化。Zhipeng Zheng：调查，概念化。Hongmian Mao：调查，概念化。Wenjie Chu：调查。Xiaotong Chen：调查。Shan Xie：调查。Shuling Bai：调查。Qi Li：方法论。Hao Chen：方法论。Yongxin Liu：调查。Jiandong Zhu：方法论。Tengfei Zhu：方法论，概念化。Yingying Yu：写作 - 审查与编辑，方法论，资金获取。

未引用参考文献
Shen et al., 2024

竞争利益声明
作者声明他们没有任何已知的竞争性财务利益或个人关系可能会影响本论文中报告的工作。

致谢
本研究得到了国家自然科学基金（批准号 32202911）、广东省动物分子设计与精准育种重点实验室（批准号 2019B030301010）、广东省重点研发计划（批准号 2019B110209005）以及广东省动物分子设计与精准育种重点实验室基金（批准号 2019A1515110068）的支持。

Zhenye Lin|Zhipeng Zheng|Hongmian Mao|Wenjie Chu|Xiaotong Chen|Shan Xie|Shuling Bai|Qi Li|Hao Chen|Yongxin Liu|Jiandong Zhu|Tengfei Zhu|Yingying Yu
广东省动物分子设计与精准育种重点实验室，佛山大学动物科学与技术学院，中国广东省佛山市 528225