饮食中的色氨酸调节幼年大口黑鲈（Micropterus salmoides）的生长、免疫功能以及大脑相关基因的转录表达谱：对炎症-氧化应激调节的启示

《Aquaculture》：Dietary tryptophan modulates growth, immune function and brain axis transcriptional profiles in juvenile largemouth bass ( Micropterus salmoides): implications for inflammation-oxidative stress regulation

　　

摘要

本研究探讨了饮食中色氨酸（Try）含量对幼年大口黑鲈生长性能、免疫系统和抗氧化能力的影响。实验中，鱼类被喂食六种不同比例的色氨酸饲料（0.29%、0.33%、0.41%、0.48%、0.59% 和 0.66%），持续时间为60天。体重增长率（WGR）和特定生长率（SGR）最初有所增加，随后下降，在色氨酸含量为0.41%和0.48%时达到峰值；而饲料转化率（FCR）在色氨酸含量为0.48%时最低。整体身体成分没有观察到显著差异。血清ALT、AST和ALP的水平和在色氨酸含量为0.41%时最高，而血清ALB和总蛋白（TP）的水平则在色氨酸含量为0.59%和0.66%时降低。血浆SOD活性和GSH水平在色氨酸含量为0.41%时最高。色氨酸含量为0.59%和0.66%时显著降低了keap1的表达水平，而色氨酸含量为0.48%–0.66%时显著增加了sod的表达水平，这与cat的情况相似。色氨酸含量为0.66%时il-10的表达水平显著降低，而色氨酸含量为0.59%时tgf-β的表达水平显著升高。色氨酸含量为0.33%和0.48%的实验组的脑组织转录组共同富集了612个差异表达基因（DEGs），其中包括187个上调基因和425个下调基因。GO/KEGG分析显示这些基因与髓系细胞分化、血小板活化、次氯酸代谢、HIF-1信号通路、Th17细胞分化及坏死性凋亡相关。因此，0.48%的色氨酸水平增强了抗氧化能力和对氧化应激的免疫反应。二次回归分析估计，大口黑鲈的最佳色氨酸需求量分别为0.45%（FCR）和0.47%（WGR）。

引言

蛋白质作为生物体的重要组成部分和营养来源，在许多关键过程中发挥着重要的调节作用，包括生长和繁殖，并构成机体免疫系统的基础（Wu, 2009）。氨基酸是蛋白质的基本构成单元。现代营养学通常将氨基酸分为必需氨基酸和非必需氨基酸（Wu, 2010）。事实上，鱼类对蛋白质的需求实际上是对必需氨基酸的需求（Li et al., 2024）。大量研究表明，必需氨基酸的缺乏会抑制鱼类生长，而适量的必需氨基酸可以促进鱼类生长（Yi et al., 2022）。此外，氨基酸是细胞和组织最重要的营养素之一，因此在维持动物的免疫系统和抗氧化系统中起着关键作用（Hussain et al., 2020）。因此，确定鱼类的必需氨基酸需求及其在营养生理学中的作用对于促进水产养殖中的精准营养至关重要。

色氨酸是水生动物的第三限制性氨基酸，尽管其在必需氨基酸中的需求量最低，但它是鱼类生长和发育的重要成分（Hoseini et al., 2019; Machado et al., 2019）。色氨酸不仅是动物体内蛋白质的生物底物，还能促进蛋白质合成并调节体蛋白沉积，这对鱼类生长至关重要（Tang et al., 2013）。喂食0.312%色氨酸饲料的草鱼（Ctenopharyngodon idella）表现出体重增长率（WGR）、特定生长率（SGR）和饲料转化率（FCR）的显著提升（Xiao et al., 2023）。研究显示，添加2.8克/千克色氨酸的饲料可以显著改善鱼的体重增长百分比（PWG）、蛋白质效率率和饲料摄入量（Ji et al., 2018）。除了基本的氨基酸合成代谢外，色氨酸的独特分解代谢也受到了广泛关注。色氨酸通过色氨酸羟化酶途径代谢生成5-羟色胺（5-HT），这是一种重要的单胺类神经递质，在调节鱼的进食节律、社会互动、攻击行为和应激反应中发挥重要作用（Kalaiselvan et al., 2025）。饲料中添加1.8克/千克色氨酸可以增强罗非鱼（Zou et al., 2017）脑内神经肽Y（NPY）的mRNA表达，并显著提高饲料消耗量。补充色氨酸可以缓解的急性应激，通过提高大脑中的5-HT水平并增强5-HT代谢和皮质醇释放（Cabanillas-Gámez et al., 2018）。色氨酸通过5-羟色胺代谢产生的褪黑素具有强效的抗氧化特性，可以通过减少自由基的产生并增强抗氧化酶（如谷胱甘肽还原酶）的合成来发挥作用（Stratos et al., 2012; Salucci et al., 2016）。这种多方面的作用有助于提高线粒体电子传递链的效率。在饲料中添加色氨酸还能缓解北方蛇头鱼（Channa argus）的肠道炎症并增强其免疫功能（Zhang et al., 2023）。此外，向培养基中添加色氨酸还可以减弱欧洲海鲈（Dicentrarchus labrax）头部肾脏白细胞的炎症反应（Machado et al., 2021）。色氨酸的独特代谢机制引起了人们对调节大脑中枢和周围组织之间协调作用的关注（Correia and Vale, 2022）。

摘要

本研究调查了饮食中色氨酸水平对幼年大口黑鲈生长性能、免疫系统和抗氧化能力的影响。实验中，鱼类被喂食六种不同比例的色氨酸饲料（0.29%、0.33%、0.41%、0.48%、0.59% 和 0.66%），持续时间为60天。体重增长率（WGR）和特定生长率（SGR）最初增加，随后下降，在色氨酸含量为0.41%和0.48%时达到峰值；而饲料转化率（FCR）在色氨酸含量为0.48%时最低。整体身体成分没有显著差异。血清ALT、AST和ALP的水平在色氨酸含量为0.41%时最高，而血清ALB和总蛋白（TP）的水平在色氨酸含量为0.59%和0.66%时降低。血浆SOD活性和GSH水平在色氨酸含量为0.41%时最高。色氨酸含量为0.59%和0.66%时显著降低了keap1的表达水平，而色氨酸含量为0.48%–0.66%时显著增加了sod的表达水平，这与cat的情况相似。色氨酸含量为0.66%时il-10的表达水平显著降低，而色氨酸含量为0.59%时tgf-β的表达水平显著升高。色氨酸含量为0.33%和0.48%的实验组的脑组织转录组共同富集了612个差异表达基因（DEGs），其中包括187个上调基因和425个下调基因。GO/KEGG分析显示这些基因与髓系细胞分化、血小板活化、次氯酸代谢、HIF-1信号通路、Th17细胞分化及坏死性凋亡相关。因此，0.48%的色氨酸水平增强了抗氧化能力和对氧化应激的免疫反应。二次回归分析估计，大口黑鲈的最佳色氨酸需求量分别为0.45%（FCR）和0.47%（WGR）。