高碳水化合物日粮下Cetobacterium somerae发酵产物对大口黑鲈（Micropterus salmoides）葡萄糖代谢及肠道和肝脏健康的影响

《Aquaculture Reports》：Effects of Cetobacterium somerae fermentation product on glucose metabolism, gut and liver health of largemouth bass ( Micropterus salmoides) fed with high carbohydrate diet

　　

Cetobacterium somerae是鱼类中一种重要的共生菌，已有报道其对鱼类葡萄糖代谢和健康有益。然而，在饲喂高碳水化合物日粮的经济鱼类中，Cetobacterium somerae的有益作用尚未被研究。在本研究中，研究人员调查了日粮添加Cetobacterium somerae发酵产物（CFP）对饲喂高碳水化合物（HC）日粮的大口黑鲈（Micropterus salmoides）葡萄糖代谢、肠道和肝脏健康的影响。初始体重为7.70±0.04 g的大口黑鲈分别饲喂低碳水化合物（LC）日粮、HC日粮或添加不同剂量CFP（0.25%、0.50%、1.00%）的HC日粮，持续8周。结果表明，尽管CFP未显著影响增重或身体指标，但它显著缓解了HC诱导的代谢紊乱。CFP降低了饲喂HC日粮的鱼类餐后血糖水平。CFP还减轻了肝脏脂肪变性，如肝脏甘油三酯（TG）含量和组织学分析所示。此外，CFP将饲喂HC日粮的鱼类血清ALT和AST水平降低至与LC组相当的水平。一致地，在HC日粮中添加CFP降低了肝脏促炎基因（il-1β、il-8、tnf-α、nf-κb）的表达，并改善了抗炎基因（il-10、tgf-β）的表达。CFP组改善了HC饲喂鱼类肝脏中抗氧化酶的表达和活性，并降低了MDA水平。在肠道健康方面，CFP改善了饲喂HC日粮鱼类肠道紧密连接基因的表达，降低了促炎基因的表达，并改善了HC饲喂鱼类的肠道组织学。此外，CFP调节了肠道微生物群，使厚壁菌门（Firmicutes）富集，变形菌门（Proteobacteria）减少。总之，研究结果表明，Cetobacterium somerae发酵产物改善了饲喂HC日粮的大口黑鲈的血糖稳态，减轻了肝脏脂肪变性和损伤，并改善了肠道健康和肠道微生物群，显示了其作为大口黑鲈HC配方可持续功能性饲料添加剂的潜力。

全球水产养殖业面临优质蛋白源短缺和价格波动等可持续性挑战，利用碳水化合物替代部分蛋白具有“蛋白节约效应”和成本优势，但肉食性鱼类如大口黑鲈（Micropterus salmoides）对高碳水化合物（HC）日粮不耐受，典型表现为持续性餐后高血糖、肝糖原沉积、肝脂肪变性和肠道屏障损伤等代谢综合征，最终制约产业健康发展。益生菌作为环境友好型饲料添加剂在改善鱼类代谢健康方面显示出潜力，其中内源性核心共生菌Cetobacterium somerae在斑马鱼中被证实可通过代谢产物乙酸改善宿主血糖稳态，但其对经济鱼类HC日粮下的作用尚未见报道。因此，研究人员在《Aquaculture Reports》发表研究，旨在评估日粮添加C. somerae发酵产物（CFP）对HC日粮饲养大口黑鲈的生长性能、葡萄糖代谢以及肠道和肝脏健康的影响，并探讨其作为功能性饲料添加剂的可行性。

研究人员选用初始体重为7.70±0.04 g的大口黑鲈（购自广州中惠水产有限公司），在室内循环水养殖系统中驯化1周后，随机分为5组：低碳水化合物（LC）日粮组（8%木薯淀粉）、HC日粮组（16%木薯淀粉），以及HC日粮分别添加0.25%、0.50%、1.00% CFP的3个实验组，每组设4个重复缸，每缸12尾鱼，饲养周期为8周。主要关键技术方法包括：人工配合饲料配制（等氮等脂，CFP粉末含约1.00×10⁸ cells/g，添加水平对应饲料中约0.25×10⁶、0.50×10⁶、1.00×10⁶ cells/g）；饲养试验及样本采集（饲喂后4 h收集肠道内容物用于菌群分析，24 h采血、取肝脏和中后肠组织）；生化指标检测（血糖、血清谷丙转氨酶ALT、谷草转氨酶AST、肝脏TG、丙二醛MDA、谷胱甘肽过氧化物酶GSH-Px、超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT）；实时荧光定量PCR（qPCR）检测糖代谢、炎症、紧密连接和抗氧化相关基因表达；16S rRNA基因V3-V4区高通量测序分析肠道菌群结构；组织学分析（苏木精-伊红H&E染色和油红O染色）。数据采用单因素方差分析和Duncan多重比较。

研究结果分为以下五个方面：

3.1 C. somerae发酵产物对大口黑鲈生长性能和葡萄糖代谢的影响。8周饲养后，各处理组存活率无显著差异。HC组增重率（WGR）显著高于LC组，饲料转化率（FCR）显著降低，而CFP添加并未进一步改变生长指标。血清生化显示，HC组血糖和胰岛素水平显著升高；CFP呈剂量依赖性地降低血糖，0.5%和1%剂量显著降低胰岛素。肝脏糖代谢基因表达分析显示，CFP上调糖酵解基因（pk、hk、gk），下调糖异生基因（pepck、g6pase）及葡萄糖转运蛋白基因（glut2），同时抑制糖原合成酶基因（gys）、增强糖原磷酸化酶基因（pyg）。表明CFP通过多基因协调改善HC日粮诱导的糖代谢紊乱。

3.2 C. somerae发酵产物缓解大口黑鲈肝脏损伤。HC组肝脏TG含量显著升高，油红O染色显示肝细胞内脂滴大量蓄积；CFP各剂量均显著降低肝TG并减轻脂滴积累。HC组血清ALT和AST活性显著升高，CFP将其降至接近LC组水平，其中1%剂量效果最佳。H&E染色显示，HC组肝细胞出现空泡化、细胞碎片和炎症浸润，组织学评分升高；CFP显著改善肝脏组织病理学损伤。

3.3 C. somerae发酵产物缓解肝脏炎症并改善抗氧化能力。HC组肝组织促炎因子（tnf-α、il-1β、il-8、nf-κb）表达显著上调，抗炎因子（tgf-β、il-10）显著下调；CFP（尤其1%剂量）显著逆转上述趋势。同时，HC组肝脏SOD和GSH-Px活性降低、MDA含量升高，而1% CFP显著提高SOD和GSH-Px活性、降低MDA，并上调抗氧化基因（sod、cat、gpx）表达。说明CFP可缓解HC诱导的氧化应激和炎症反应。

3.4 日粮添加C. somerae发酵产物改善大口黑鲈肠道健康。HC组肠道绒毛结构紊乱、顶端破损脱落、肌层变薄、杯状细胞减少；CFP显著改善绒毛形态，增加肌层厚度和杯状细胞数量，降低组织学损伤评分。基因表达方面，HC组紧密连接蛋白基因（occludin、zo-1、claudin）表达下调，肠道促炎基因上调、抗炎基因下调；CFP（1%剂量）显著上调紧密连接基因，并抗炎基因表达向抗炎方向转变。

3.5 C. somerae发酵产物对大口黑鲈肠道菌群的影响。β多样性分析显示HC日粮显著改变菌群结构，CFP补充（尤其1%剂量）使菌群结构向LC组回归。门水平上，CFP显著增加Firmicutes相对丰度、降低Proteobacteria相对丰度。属水平上，CFP降低了潜在机会致病菌Photobacterium、Roseateles和Sphingomonas的丰度，并富集了Weissella、Mycobacterium等有益菌群。

讨论部分，研究人员指出，CFP虽未改善生长，但主要优势在于代谢调节而非促生长。HC组生长优于LC组可能与饲养周期尚短有关，而CFP在保留HC促生长效益的同时避免了代谢应激。机制上，研究人员推测CFP可能通过提供短链脂肪酸（尤其是乙酸）或促进肠道共生菌产生乙酸，经AMPK通路等调节肝脏糖脂代谢。同时，CFP对肠道菌群的优化与肠道屏障功能增强和全身炎症减轻相一致，提示其可能通过菌群-代谢轴发挥系统性保护作用。

研究结论可翻译为：综上所述，日粮添加1.00% Cetobacterium somerae发酵产物通过恢复血糖稳态、增强抗氧化能力、抑制炎症、修复肠道屏障结构和优化肠道菌群组成，缓解了高碳水化合物日粮诱导的大口黑鲈代谢应激。这些发现支持CFP作为改善养殖鱼类代谢健康与抗病力的功能性饲料添加剂的潜在应用价值。