文|潇潇
编辑|潇潇
无论是在水产养殖中还是在天然水中，鱼类都可能经历因季节波动、繁殖过程或常规水产养殖程序造成的食物剥夺或饥饿期。
北纬地区的鱼类冬季水温低，食物供应有限，磷灰石含量低，受内分泌系统控制，其他可能导致长期禁食的因素包括气候变化引起的海水温度异常升高、盐度变化和繁殖等。
介绍
鲟鱼是软骨鱼这一原始鱼类中唯一存活至今的成员，它们处于硬骨鱼和软骨鱼之间的中间位置。西伯利亚鲟鱼几乎分布在北纬所有的河流系统中。
少数研究报道了白鲟、中华鲟、波斯鲟和西伯利亚鲟分别面对饥饿和再投喂时代偿生长、血浆性能或体成分的反应，但没有关于营养史对任何鲟鱼代谢反应的影响的报道。
早期的营养规划可能是改变晚年代谢反应的一种方式，在个体发育早期施加的编程 *** 可能对生命后期的生理功能产生长期影响。
几项研究表明，鱼类在生命早期的关键发育阶段也表现出明显的营养调节发育可塑性，这与哺乳动物的反应非常相似。
开始摄食阶段的高葡萄糖摄入会干扰西伯利亚鲟鱼晚年的糖异生调节，然而，关于这一原始物种在其漫长的生命周期中对营养历史的适应性尚无报道。
因此，本研究的目的是评估饮食中碳水化合物对西伯利亚鲟鱼在短饥饿期和随后的再摄食期间代谢策略的可能影响，并确定开始摄食期的急性葡萄糖 *** 是否会改变后期的糖异生反应。
材料与 ***
2.1. 试验饲料、养鱼及取样
本研究以剩鱼为研究对象，共制备了3种试验饲料，饲粮含57%葡萄糖，在幼鱼之一次取食期作为高糖 *** 。
之所以选择葡萄糖作为碳水化合物来源，是因为葡萄糖可以让幼虫绕过碳水化合物消化步骤，并引起明显的 *** 。
另外两种等能饲料在 *** 后喂给鱼，直到20周。一组饲料中含有高水平的可消化碳水化合物，另一组饲料中含有极低的碳水化合物。
使用挤压弯曲辊将所有原料充分混合并形成直径为0.4、0.6、1和2.5mm的颗粒，在整个试验期间，所有饲粮均风干并在20℃中保存。
从之一次摄食到卵黄吸收，分别饲喂高糖 *** 饲料G或无糖 *** 饲料F。
1组饲喂高碳水化合物饲料，另1组饲喂低碳水化合物饲料至20周，每组6个重复，每个鱼缸30尾鱼。
每天08:00、14:00、20:00投喂3次.饲喂20周后，所有鱼均饥饿21天，然后再进行饲料21天。
在复投期，按照饥饿前的饲喂方案，饲喂相应的饲料至表观饱腹，每天3次。
水温维持在18~20 ℃，溶解氧为6.8~7.8 mg/L。每个池每天24小时曝气，池上方单独设计荧光灯，08:00-21:00开灯。
每个鱼缸6尾鱼，分别在餐后6小时和饥饿前24小时，饥饿第7、14和21天称重并取样，分别于补喂1、7、14和21天取鱼18尾。
本研究以饥饿前水平和P24h采样点作为饥饿前对照，取样前用三氯叔丁醇麻醉鱼。
在4 ℃离心10分钟后，用肝素化注射器从尾静脉取血，血浆样品保持在80 ℃直到分析。
肝脏、白色和红色肌肉被迅速取出，冷冻在液氮中，并储存在80℃，直到分析。
2.2. 血浆葡萄糖和组织糖原测定
血浆葡萄糖含量采用酶促比色法测定，肝脏、白肌和红肌均质化，糖原浓度在620nm处分光光度测定。
糖原含量以每100毫克新鲜肝脏或肌肉组织的葡萄糖当量表示。
2.3. 肝脏糖异生酶活性
利用微孔板，测定西伯利亚鲟鱼肝脏中磷酸烯醇丙酮酸羧激酶胞浆形式、磷酸烯醇丙酮酸羧激酶线粒体形式、果糖-1,6-二磷酸酶和葡萄糖-6-磷酸酶的活性分光光度计。
为了区分细胞质和线粒体亚型的活性，采用密度梯度离心分离匀浆的细胞质和线粒体部分。
所有酶活性均以每mg总蛋白为单位表示，一个酶活性单位定义为在37 ℃下每分钟能催化1mmol底物水解的酶的量。
2.4. 统计分析
靶基因的表达相对于校准器显示为n倍的差异，碳水化合物代谢物的参数总是随着“时间”的变化而变化，因此“采样时间”因子在所有参数中都有显著差异。
对每个采样点的数据进行重复测量双向方差分析，然后进行多量程检验，以检查早期饮食碳水化合物水平和高糖 *** 或两者的拦截对差异的影响。
实验结果
3.1. 各采样点的体重、肝脏重量和肝体指数
鱼在早期接受高糖 *** S14时鱼体质量显著低于无 *** 组， R7时高碳水化合物提高了鱼体质量，随着饥饿时间的延长，西伯利亚鲟鱼的体重也在下降。
除GL鱼外，再投喂后鱼体和HSI逐渐升高，恢复到饥饿前水平，经GL处理的鱼未能恢复其体重和HSI。
早期葡萄糖 *** 对HSI没有影响，总体而言，高碳水化合物饲料的HSI显著高于低碳水化合物饲料，饮食碳水化合物水平与早期葡萄糖 *** 之间没有相互作用。
3.2. 血浆葡萄糖
饲粮碳水化合物水平和早期高糖 *** 对血浆葡萄糖浓度均有影响，在大多数采样点，H组血浆葡萄糖浓度显著高于L组。
H组在饥饿前水平血糖显著升高，P24h血糖显著降低，GL组在P24h血糖略高于其他组。
而FL组各时间段的血浆葡萄糖浓度基本稳定，饥饿期平均为4.93 mmol/mL，再投喂期平均为5.62 mmol/mL。
GL组和GH组在P6h和再饲喂时的血糖均显著高于饥饿时，而饥饿前和再饲喂之间无显著差异。
3.3. 组织糖原
饲粮碳水化合物水平和早期葡萄糖 *** 对肝脏、白肌和红肌糖原含量均有显著影响。
在饥饿前水平、P24h、S7、R7、R14和R21时，H组肝糖原含量极显著高于L组。
L组的肝糖原含量总体保持在较低的稳定水平，H组的肝糖原含量随着饥饿时间的延长而显著降低，然后随着再饲喂至饥饿前水平而逐渐升高。
在整个试验过程中，各组白肌糖原含量平均稳定，然而，除S14和R1取样外，H组的白肌糖原含量在大多数时间点均显著高于L组。
葡萄糖 *** 组在S21和R1的白肌糖原含量显著低于无葡萄糖 *** 组，但在其他采样点无差异。
除S7和R1外，高碳水化合物饲料的红肌糖原含量在大多数采样点均显著高于低碳水化合物饲料。
在饥饿前水平、S21和R21时，L组和FH组的东北鲟红肌糖原基本稳定，但在饲料GH中再投喂后显著升高。
3.4. 糖异生基因mRNA水平
早期高糖 *** 仅诱导P24h时PEPCK-C和S21时PEPCK-M表达升高，R21时下调PEPCK-M mRNA表达。
两种PEPCKs mRNA水平均随饲料剥夺而显著降低，但在R21时，L组和H组表现出不同的模式。
在P6h、P24h和R21时，高碳水化合物饲料中FBPase mRNA水平显著低于低碳水化合物饲料，高糖 *** 对FBPase表达无明显影响。
FL、FH和GH组的G6Pase mRNA水平在P6h、S21和R21时稳定。GL组饥饿期间G6Pase mRNA水平显著下调，在R21时维持在较低水平。
结果讨论
鱼类在食物剥夺期间能量平衡的维持直接关系到在禁食初期调动能量储备的能力，并取决于随后肝脏糖异生的激活。
西伯利亚鲟鱼在禁食2、4或8天后的完全补偿生长，然后再喂食至40天，表明该物种的生长能力很强，可以完全补偿饥饿期间的体重损失。
中华鲟在禁食3或7天后恢复体重，然后再喂食至70天，最终体重和HSI相似，但在较长时间的饥饿组中仅表现出部分补偿，其死亡率明显高于未禁食组。
本实验中，除GL组外，其余各组鱼均在饥饿期体重逐渐下降，但在R21后，只有GL组鱼未能恢复体重和肝重。
在早期经历葡萄糖 *** 的鱼类可能会增加碳水化合物的需求，以维持身体的能量保留，早期的葡萄糖 *** 对西伯利亚鲟鱼的糖异生有长期甚至终生的干扰。
与白鲟不同，白鲟具有类似糖尿病的特征，在4周的饥饿期间，血糖恢复缓慢，血浆葡萄糖持续下降。
肝糖原是维持血浆葡萄糖水平的之一个底物，在大多数鱼类的饥饿初期，其含量迅速降低。
然而，一些研究表明，鱼类在经历一些营养挑战时也会试图保存肝糖原储存。
在本研究中，高碳水化合物饲料比L组保存了更多的肝糖原，肝脏尺寸也更大。
同时，我们发现，当这种底物丰富时，东北鲟可以迅速调动肝糖原来维持血浆葡萄糖水平，并且可以保存储存以避免在它们不足时耗尽。
不受控制的糖异生反应可能是本组再喂养后体重无法恢复的原因，中华鲟在低碳水化合物或高碳水化合物饲粮的饥饿或复饲过程中均能相对控制血糖水平。
相反，高碳水化合物饲料对肉食性鱼的肝脏糖异生没有抑 *** 用，肉食性虹鳟鱼的高血糖或葡萄糖耐受不良表型与肝脏中较高的基因表达和活性相关。
我们之前在西伯利亚鲟鱼和欧洲黑鲈的研究中也发现了糖异生酶mRNA水平和活性对营养状况的响应差异。
基因的表达可能受到酶活性的负反馈，这些结果表明，西伯利亚鲟鱼能够以一种结合哺乳动物和鱼类的特殊方式，有效地调动糖异生途径，增强内源性葡萄糖。
以应对食物剥夺和再摄食，但与哺乳动物和大多数硬骨动物不同，古鱼类的糖代谢还有待进一步研究。
结论
饮食碳水化合物水平和早期葡萄糖 *** 均显著影响西伯利亚鲟鱼对饥饿和再投喂的糖异生反应。
在长期饥饿和随后的再摄食过程中，西伯利亚鲟鱼结合了哺乳动物糖异生调节特性和肉食性硬骨动物。
西伯利亚鲟鱼在生长过程中具有完全的代偿能力，但在S21后重新喂食低碳水化合物时，这种能力会受到早期葡萄糖 *** 的阻碍。
尽管该物种的糖异生并不完全符合哺乳动物的营养状况，但可以依赖于该物种对葡萄糖代谢的良好控制。
参考文献
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