长期低浓度亚硝酸盐胁迫和解毒对鳜鱼生长性能、抗氧化能力和免疫反应的影响
原名：Effects of long-term low-concentration nitrite exposure and detoxification on growth performance, antioxidant capacities, and immune responses in Chinese perch (Siniperca chuatsi)
期刊：Aquaculture
IF：3.224
发表时间：2020年
作者：Yanpeng Zhang
作者单位：华中农业大学
亚硝酸盐是一种铵氧化成硝酸盐过程的中间体。高密度养殖和过量投喂使大量的饲料残渣和鱼类代谢物在水中积累，进一步导致硝化过程受阻，从而导致水中亚硝酸盐水平显著增加。亚硝酸盐可以通过与氯化物竞争而被鳃氯细胞吸收，从而在鱼类血液中积累高浓度的亚硝酸盐。亚硝酸盐胁迫可引起水生动物的一系列生理变化，包括氧转运能力的下降、生理代谢紊乱、防御系统损伤和组织病理学损伤。
本研究采用无亚硝酸盐水和含0.3mg/L亚硝酸盐的水对鳜鱼（Siniperca chuatsi）分别养殖30天和60天（分别命名为C30、N30、C60和N60组），探讨低浓度亚硝酸盐对生长、饲料利用率和生理指标的影响。此外，将暴露于0.3mg/L亚硝酸盐30天和60天的鳜鱼在无亚硝酸盐水中解毒30天（命名为DN30组和DN60组），以评价解毒效果。
研究旨在评价鳜鱼对低浓度亚硝酸盐的敏感性和解毒的恢复效果。
一、亚硝酸盐暴露和解毒对生长性能和饲料利用率的影响
鳜鱼在低浓度亚硝酸盐暴露和解毒后的生长参数见表1。与C60组相比，N60组饲料转化率（FCR）显著提高，日均生长率(ADG)、摄食量(FI)和内脏躯体指数（VSI）明显受到抑制。然而，N30组与C30组在上述指标上无显著性差异。 此外，N30组和N60组鳜鱼的蛋白质保留率(PR)和肝脏躯体指数(HSI)显著降低。与N30组相比，N60组FCR显著增加，ADG、FI、PR、HIS和VSI显著降低。
解毒对鳜鱼的生长和饲料利用也有显著影响。DN30组的PR和HSI获得明显改善，与C30组无显著差异。与N60组相比，DN60组FCR明显降低，ADG、PR和HSI明显增加。而DN60组FI相比于N60组并没有获得明显改善。
表1 鳜鱼的生长性能
表中的值是六个重复的平均值±SD值，同一行内上标中字母完全不同的值有显著差异。
#意味着在相同亚硝酸盐浓度下，暴露30天和60天的鱼类有显著差异。
日均生长率(ADG，g/d)=(FBW-IBW)/实验天数。
IBW(G)，初始重量；FBW(G)，最终重量。
摄食量(FI，g/d)=干饲料投喂量/实验天数。
饲料转化率(FCR，g/g)=干饲料投喂量/湿重增加量。
蛋白质保留率(PR，%)=鱼类蛋白质增量×100/蛋白质摄入量。
肝脏躯体指数(HIS，%)=肝脏重量×100/鱼重。
内脏躯体指数(VSI，%)=内脏重量×100/鱼重。
肠系膜脂肪指数(MFI，%)=肠系膜脂肪重量×100/鱼重。
二、亚硝酸盐暴露和解毒对躯体成分和组织成分的影响
低浓度亚硝酸盐暴露和解毒后的全身和组织组成见表2。与C30组相比，N30组躯体、肝脏和肌肉中的粗蛋白含量显著降低，灰分含量显著增加。与C60组相比，N60组躯体、肝脏和肌肉中的粗蛋白和粗脂含量显著降低，灰分含量显著增加。与C60组相比，N60组的肝糖原水平也显著降低。
与N30组相比，DN30组躯体、肝脏和肌肉的粗蛋白含量显著提高，灰分含量显著降低。与N60组相比，DN60组鳜鱼躯体和组织中的灰分含量显著降低，粗脂含量（肝脏中的粗脂含量除外）和粗蛋白含量显著升高。同时，与N60组相比，DN60组肝糖原水平也明显升高。
表2 鳜鱼的近似组成
注：1亚硝酸盐浓度依赖性显著(P<0.05)；2暴露时间依赖性显著(P<0.05)；3亚硝酸盐浓度与暴露时间具有显著的交互作用(P<0.05)。
三、亚硝酸盐暴露和解毒对血液生化参数的影响
低浓度亚硝酸盐暴露和解毒后血液生化参数见表3。与C30组相比，N30组血液中MetHb和血浆中BUN的水平显著提高。与C60组相比，N60组血液中Hb含量显著降低，MetHb水平显著提高。此外，与C60组相比，N60组血浆中GLB、TP、AST和ALT等免疫应答相关指标显著提高。研究发现，60天的亚硝酸盐胁迫对血浆中能量代谢物有直接影响。与C60组相比，N60组血浆中BUN含量明显增加，GLU、TG和CH含量明显降低。
解毒作用也显著逆转了亚硝酸盐暴露60天导致的一些不良影响。DN30组血液中MetHb和血浆中BUN水平明显低于N30组，而DN30组与C30组无明显差异。DN60组免疫应答相关指标(GLB、TP、AST和ALT)、MetHB、LAC和BUN水平明显低于N60组，而DN60组Hb和能量代谢产物(GLU、TG和CH)含量高于N60组。
表3 鳜鱼血液学和血液生化分析
Hb, 血红蛋白; MetHb, 高铁血红蛋白; LAc, 乳酸; ALB, 白蛋白; GLB, 球蛋白; TP,总蛋白; AST, 天冬氨酸转氨酶; ALT, 丙氨酸转氨酶; GLU,葡萄糖; TG,总甘油三酯; CH, 总胆固醇; BUN，血尿素氨。
四、亚硝酸盐暴露和解毒对应激参数的影响
低浓度亚硝酸盐暴露和解毒后的应激参数见图1。N30组血浆、鳃和肝脏中SOD、CAT和GSH-Px的活性显著高于C30组(图1 A–C, E–G, I–K)。相反，N60组血浆、鳃和肝脏中SOD、CAT和GSH-Px的活性显著低于C60组(图11A–C, E–G, I–K)。此外，N60组血浆、鳃和肝脏MDA含量明显高于C60组(图1 D, H, L)。
DN30组血浆、鳃和肝脏中SOD、CAT和GSH-Px的活性显著低于N30组(图1 A–C, E–G, I–K)。而DN60组血浆、鳃和肝脏中SOD、CAT和GSH-Px的活性显著高于N60组(图1 A–C, E–G, I–K)。同时，与N60组相比，低浓度亚硝酸盐暴露60天后解毒显著提高了肌肉SOD和CAT的活性，显著降低了血浆、鳃和肝脏中MDA的含量(图1 D, H, L–N)。
图1 低浓度亚硝酸盐暴露和解毒对血浆(A-D)、鳃(E-H)、肝脏(IL)和肌肉(M，N)抗氧化指数(SOD、CAT、GSH-Px和MDA)的影响
五、亚硝酸盐暴露和解毒对组织学的影响
为了研究鳃、肝脏和肌肉的病变，对切片进行了H&E染色（图2）。N60组鳃的病变最为严重。60天亚硝酸盐暴露导致鳃片脱落和水肿（图2B2）。此外，N60组鳃中观察到大量白细胞。DN60显示鳃有中度恢复，如白细胞消失和鳃片重新生长。也观察到鳃片水肿（图2B3）。
一些处理组的肝脏也有病变。肝脏切片的H&E染色证实了N60和DN60组炎症细胞的浸润（图2D2，D3）。但DN60组炎症细胞浸润面积明显小于N60组。所有处理组都没观察到肌肉组织病变（图2 E1-F3）。
图2 低浓度亚硝酸盐暴露和解毒对鳃(A1-A3和B1-B3)、肝脏(C1-C3和D1-D3)和肌肉(E1-E3和F1-F3)形态的影响
六、亚硝酸盐暴露和解毒对炎症相关基因转录水平的影响
亚硝酸盐暴露和解毒后炎症相关基因转录水平如图3所示。N60组鳃和肝脏促炎细胞因子基因(IL-Iβ, p65-NF-κB, TNFα,和PAI)的转录水平显著高于C60组和N30组(图3 A-H)。N30组与C30组在鳃和肝脏炎症相关基因的转录水平上没有显著性差异。此外，在所有处理组和相应的对照组之间，肌肉中促炎细胞因子基因的转录水平没有显著性差异（图3 I-L）。
低浓度亚硝酸盐暴露后的解毒作用对鳜鱼促炎细胞因子基因的转录水平也有显著影响。DN60组肝脏PAI、鳃和肝脏IL-Iβ和p65 NF-κB转录水平均显著低于N60组（图3 A-H）。
图3 低浓度亚硝酸盐暴露和解毒对鳃(AD)、肝脏(E-H)和肌肉(I-L)促炎细胞因子基因(IL-Iβ、p65-NF-κB、TNFα和PAI) 转录水平的影响
1. 暴露于0.3mg/L的亚硝酸盐30天对鳜鱼的生长性能没有影响。
2. 研究发现鳜鱼粗蛋白含量明显降低，这可能是由于促进蛋白质分解代谢为防御机制提供能量。
3. 在DN30组中，解毒完全逆转了亚硝酸盐暴露的副作用。
4. 暴露于0.3mg/L的亚硝酸盐60天会破坏防御系统，造成组织病理学损伤，影响能量代谢。
5. 此外，亚硝酸盐暴露可能会降低氧供给能力以抑制食物摄入，上述因素可能是导致生长抑制的原因。
6. 0.3mg/L亚硝酸盐暴露60天后，脱毒只能恢复鳜鱼的部分生理功能。
责任编辑：崔亮