急性冷应激对幼体黄鳍金枪鱼（Thunnus albacares）皮肤代谢、抗氧化及免疫反应的调控

《Comparative Biochemistry and Physiology Part B: Biochemistry and Molecular Biology》：Acute cold stress modulates metabolic, antioxidant, and immune responses in the skin of juvenile yellowfin tuna ( Thunnus albacares)

　　

• 冷应激改变了黄鳍金枪鱼皮肤的代谢与氧化还原稳态。
• 早期冷应激增强皮肤糖酵解与转氨酶活性。
• 持续冷应激削弱皮肤抗氧化能力，增加脂质过氧化。
• 冷暴露快速但短暂地上调皮肤免疫相关基因。
• 皮肤作为外围屏障，在冷应激下表现出局部调节反应。

引言

全球气候变化正在改变海洋温度格局，并增加极端热事件的发生频率。除海洋热浪外，由寒潮、增强的上升流、强风驱动混合以及异常气候模态引起的短期异常低温事件，可导致海水温度迅速下降，从而影响海洋生物的栖息地、分布及种群稳定性（Arnone and La Violette, 1986; Lee et al., 2014; Z. Liu et al., 2025）。作为典型的海洋变温动物，鱼类在水温方面受到显著影响，涉及代谢、能量平衡、运动和摄食（Currie and Evans, 2020）。急性或慢性冷暴露可诱发氧化应激，导致细胞膜脂质过氧化及抗氧化酶系统的激活（J. Huang et al., 2025a; Tseng et al., 2011）。冷应激还会损害免疫细胞功能，从而降低鱼类抵御病原体的能力（Abram et al., 2017; Dey, 2021; R. Liu et al., 2022b）。冷应激还可能损害细胞内物质运输和能量代谢，最终导致鳃、肝脏和肾脏等关键器官发生生理功能障碍（Yu-teng et al., 2024; Zhou et al., 2019）。这些紊乱可破坏生理稳态，降低生长性能和抗应激能力，最终威胁鱼类的生存和健康（Reid et al., 2022）。

黄鳍金枪鱼（Thunnus albacares）是一种广泛分布于热带和亚热带水域的暖水性鱼类（Collette and Nauen, 1983）。对加利福尼亚湾黄鳍金枪鱼分布的声学遥测监测表明，该物种优先占据温跃层以上的水域（Block et al., 1997）。卫星标记和海洋遥感研究表明，阿拉伯海和孟加拉湾的黄鳍金枪鱼优先栖息于26–30 °C的水域，标记个体约有60%的时间处于26至29 °C的水温范围中（Nimit et al., 2020）。温度不仅影响黄鳍金枪鱼的栖息地选择，还影响细胞膜流动性、信号转导和抗氧化平衡，从而调节应激反应（J. Huang et al., 2025a; Schaefer et al., 2007）。已有研究表明，黄鳍金枪鱼的平均常规代谢率随温度升高而显著增加，其消化率亦随之升高（Klinger et al., 2016）。相反，冷应激会抑制代谢过程并不利影响免疫功能，可能损害健康、生长和发育（J. Huang et al., 2025b）。然而，目前关于黄鳍金枪鱼温度应激的研究主要集中在鳃、肠道和肌肉等组织（J. Huang et al., 2025a; J. Huang et al., 2025b; H. Liu et al., 2023）。

鱼皮肤是黏膜免疫系统的重要组成部分，既作为抵御病原体和环境刺激的解剖屏障，也是生理屏障（ángeles Esteban, 2012）。作为直接接触周围水环境的末梢组织，皮肤具有多种功能，包括物理保护、黏膜免疫和抗氧化防御（Brinchmann, 2016）。与鳃和肝脏等经典应激反应器官相比，皮肤可能更直接地反映末梢组织对环境温度变化的反应（Sanahuja et al., 2019），因此可能成为研究早期冷应激效应的宝贵靶点。已有研究表明，温度波动会影响鱼类皮肤黏液成分、免疫相关酶活性、免疫基因表达及氧化应激状态（Z. H. Huang et al., 2011; Iger et al., 1994）。低温还可改变细胞膜脂质组成，进而可能影响皮肤组织的能量代谢和膜稳定性（Hazel, 1984）。然而，鱼类皮肤应激反应的分子机制仍知之甚少（Lü et al., 2012），且尚无已发表的研究专门考察冷应激下黄鳍金枪鱼皮肤的情况。

基于此背景，本研究以幼年期黄鳍金枪鱼为对象，探讨急性冷应激对皮肤生化代谢、抗氧化能力及免疫相关通路的影响。设定三个温度处理：30 °C（对照组，CG）、24 °C（中温组，MT）和18 °C（低温组，LT）。30 °C处理对应于已报道的幼龄黄鳍金枪鱼最佳培育温度（H. Liu et al., 2023），而18 °C则代表在南海黄鳍金枪鱼养殖中可能在寒流事件期间出现的极端低温（Yan et al., 2015）。为评估代谢反应，测定了乳酸脱氢酶（LDH）、天门冬氨酸转氨酶（AST）、丙氨酸转氨酶（ALT）、碱性磷酸酶（AKP）和酸性磷酸酶（ACP）的活性，作为标准化测定条件下的相对酶能力（Feidantsis et al., 2009; J. Huang et al., 2025a; Lallès, 2019）。对于氧化应激和抗氧化评估，测定了丙二醛（MDA）、总抗氧化能力（T-AOC）、过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）。MDA和T-AOC分别作为脂质过氧化和总抗氧化能力的指标，而CAT、SOD和GSH-Px则在标准化测定条件下评估其相对酶能力（Abele and Puntarulo, 2004; X. Wang et al., 2025a; Zeng et al., 2025）。在分子水平，测定了己糖激酶（hk）和ATPase Na+/K+转运亚基β1a（atp1b1a）的表达，分别关联糖酵解和离子转运，以表征其对急性冷应激的转录反应（Hu et al., 2019; Zhi et al., 2025）。测定超氧化物歧化酶2（sod2）、谷胱甘肽过氧化物酶1a（gpx1a）和核呼吸因子1（nrf1）的表达，以探索氧化应激反应和活性氧清除的分子调节（Mills and Gallagher, 2017; Shan et al., 2023）。此外，测定白介素-1β（il-1β）、肿瘤坏死因子-α（tnf-α）、肿瘤坏死因子-β（tnf-β）以及核因子κB亚基1和2（nfkb1和nfkb2）的表达，以表征冷暴露期间炎症和免疫相关基因的转录变化（Lv et al., 2024; Mladineo and Block, 2009）。通过上述测定，本研究旨在阐明黄鳍金枪鱼皮肤对急性冷应激的分子和生化反应，为理解冷应激生理机制及指导养殖中的温度管理和健康维护提供依据。

实验片段

实验鱼类及设计

本实验共使用135尾幼龄黄鳍金枪鱼，平均体长为30.26 ± 2.79 cm，平均体重为384.88 ± 58.04 g。实验鱼为中国海南省陵水黎族自治县新村镇附近海域捕获的野生鱼，由中国科学院南海水产研究所热带渔业研发中心提供。到达实验地点后，鱼群在循环水中进行适应（后文截断）。

急性冷应激对幼龄黄鳍金枪鱼皮肤代谢参数的影响

急性冷应激显著影响幼龄黄鳍金枪鱼皮肤中的代谢酶活性（图1）。与CG组相比，冷暴露期间MT组和LT组的代谢酶活性出现显著变化（p < 0.05；表S1–S5）。LDH活性对冷暴露表现出快速反应，LT组在0 h时的LDH活性与CG组相比显著升高，随后在后续采样点出现下降（图1A；p < 0.05）。ALT活性（后文截断）

讨论

本研究系统评估了急性冷应激期间幼龄黄鳍金枪鱼皮肤组织中代谢、抗氧化及免疫相关参数的时间变化。作为直接接触外部水环境的第一道屏障，皮肤表现出与鳃和肝脏等经典应激反应器官明显不同的生理反应模式（Sanahuja et al., 2019）。通过整合酶活性测定、氧化应激指标……（后文截断）

结论

本研究考察了急性冷应激下幼龄黄鳍金枪鱼皮肤的代谢、抗氧化及免疫参数。在应激早期，糖酵解和抗氧化防御相关基因被同时上调。然而，冷应激并未引起SOD和CAT活性的快速升高。相反，随着应激的持续，这两种酶的活性维持在相对较低水平。尽管个别抗氧化酶活性波动……（后文截断）

生成式AI和AI辅助技术在稿件准备过程中的声明

在本工作准备期间，作者使用了由OpenAI开发的ChatGPT，辅助进行语言润色，以提高稿件的可读性和科学写作风格。使用此工具后，作者仔细审阅、编辑和修订了相关内容，以确保稿件的准确性、原创性和完整性。作者对已发表文章内容承担全部责任。

CRediT作者贡献声明

You Yuzhuo：撰写——初稿，方法，调查研究，形式化分析，数据整理，概念化。
Huang Junhua：撰写——审阅与编辑，验证，监督，资源，方法。
Wang Wei：资源，调查研究，形式化分析。
Fu Zhengyi：撰写——审阅与编辑，可视化，数据整理，概念化。
Ma Zhenhua：撰写——审阅与编辑，监督，项目管理，资金获取，概念化。

机构审查委员会声明

本实验符合中国科学院南海水产研究所动物护理和使用委员会制定的法规和指南。批准编号为2020TD55，于2020年1月5日获批。

伦理声明

本研究按照ARRIVE（动物研究：活体实验报告）指南进行。本研究经中国科学院南海水产研究所动物护理和使用委员会批准（批准号：2020TD55）。

资金支持

本研究由中央公益性科研机构基本研究基金，中国水产科学研究院（2023TD58、2025XT03、2026TS01）；中央引导地方科技发展专项资金（guike ZY22096005）；国家自然科学基金（32460927）；2025年广东现代海洋牧场候选品种育种技术研究（2025-MRB-00-001）以及海洋渔业资源高效利用与加工重点实验室基金共同资助。

利益冲突声明

作者声明不存在已知的竞争性经济利益或个人关系，这些关系可能影响本文所报告研究结论的客观性。

You Yuzhuo | Huang Junhua | Wang Wei | Fu Zhengyi | Ma Zhenhua