营养素对鱼类脂肪肝病变的影响
张海涛1，王安利2，李国立1，孙翠慈1
（1.河北大学生命科学学院，河北保定071002；2.华南师范大学生命科学学院，广东广州；510631）
摘要：综述了营养性脂肪肝的病理特征与诱病因素，特别是饲料中脂肪、蛋白质和碳水化合物等主要营养素组配不平衡对鱼类脂肪肝病变的诱导作用。并对鱼类肝脏脂肪积累和转运的调节机制进行阐述，指出肝脏脂肪主要来自对饲料中脂肪的直接吸收以及饲料中过量蛋白质和糖类的转化合成，过多的脂肪蓄积于肝脏中则引起肝脏代谢紊乱．作为脂类载体，脂蛋白将脂肪转运出肝脏，然后再转运至其他组织中再利用或在脂肪组织中储存。介绍了高度不饱和脂肪酸、磷脂、胆碱、甜菜碱和肉碱等抗脂肪肝物质的作用途径和作用效果。最后指出平衡营养组成和调控肝脏中脂肪的来源与去路，可望实现对脂肪肝的预防和治疗。
关键词：营养素；鱼类；脂肪肝
近年来我国的集约化水产养殖业发展迅猛，与此同时也暴露出一个严峻的问题：对水产动物营养、生理、病理和生态等方面的基础理论和应用技术研究明显滞后于产业的发展。由于缺乏充分的科技支撑，以致生产中经常出现强化投饲、滥施药物、饲料营养组成不平衡以及添加变质(如酸败油脂和霉变原料)或禁用物质(如某些激素和抗生素)等诸多问题，造成水产动物病害频繁发生，其中以损伤肝脏和诱发肝脏病变为特征的疾病危害甚大。因为肝脏是鱼体内最主要的代谢器官，其损伤或者病变往往导致水产动物机体代谢机能紊乱和抗病力降低，极易造成继发传染性疾病的爆发和综合症的肆虐，严重威胁着集约化水产养殖业的持续健康发展。鱼类肝脏病变中最常见和最主要的表现形式是脂肪肝，尤以营养性脂肪肝危害最突出，已经引起水产科技工作者和养殖者的广泛关注。有鉴于此，本文综合了国内外有关鱼类营养性脂肪肝研究的成果，以期为鱼类脂肪肝病的深入研究提供参考。
1 营养性脂肪肝的症状及诱发因素
早在1948年Philips已研究发现虹鳟(Oncorhynchus mykiss)摄食碳水化合物(糖类)含量高的饲料后，腹壁、肠壁和肝脏内中性脂肪过量蓄积，严重者表现出脂肪肝病变之症状。此后，许多学者在从事鱼类营养学和生理学研究时相继发现，大多数养殖鱼类尤其是海水养殖鱼类如鲈鱼、黑鲷、真鲷、牙鲆、大黄鱼等摄食高脂肪、高蛋白或高糖类饲料之后，往往出现食欲不振、游动无力、生长缓慢和抗病力降低等现象；病理检查发现患病鱼肝脏肥大，颜色苍白，脂肪大量累积，肝脏脂肪滴增大，肝组织脂肪变性明显且空泡化，细胞核偏移，甚至出现肝组织萎缩坏死。就已发表的有关鱼类营养性脂肪肝的研究结果来看，国内外学者的认识基本相同。Lie等(1988)指出大西洋鳕(Gadus morhua)肝脏中大量蓄积的脂肪主要来源于饲料中脂肪在鱼体内的直接积累以及饲料中糖类和蛋白质在机体代谢过程中的转化合成。Deplano等(1989)认为缺乏适宜的配合饲料（饲料脂肪过量和／或营养组配失衡以及缺少抗脂肪肝物质如卵磷脂、胆碱或肉碱）是舌齿鲈(Dicentrarchus labrax)肝脏脂肪化病变的重要原因。Lin等(1990)研究了草鱼(Ctenopharyndon idellus)营养性脂肪肝的病理发生和发展过程，认为该病的诱因相当复杂，可能主要是饲料中营养素组配失衡和一些抗脂肪肝物质缺乏造成的。据朱雅珠等(1992)报道，团头鲂(Megalobrama amblycephala)摄食的饲料中若动物蛋白含量高而糖类含量低，在不添加胆碱的情况下，其脂肪肝现象则比较严重。
2 营养素对鱼类营养性脂肪肝病变的诱导
2.1 脂肪
饲料中脂肪的含量和来源与鱼体的脂肪含量和组成及脂肪肝的形成关系密切。高脂肪饲料供给鱼类的能量往往超过其生长发育的需要，因而极易造成体内能量过剩。而绝大部分过剩的能量则以脂肪的形式储存于肝脏、肠系膜和肌肉中，其中以肝脏储存的能量最多，如大西洋鳕(Gadus morhua)肝脏储存的能量就占其总储存能量的近60％。Gaylord等(2000)研究了含脂量不同的饲料对杂交条纹鲈(Morone chrysops x M．saxatilis)生长的影响，指出虽然饲料脂肪含量升高对鱼类肝脂含量的影响有限，但已经显示出条纹鲈摄食高脂饲料可能会改变其肝脏的脂肪代谢。饲料脂肪含量高于10％，条纹鲈肝脏和上皮空腔内的脂肪就有积累的趋势；超过20％则肝脂含量显著增加，生长明显缓慢。尖吻鲈(Lates calcarifer)摄食低脂(6％)饲料，肝体指数(HSl)最低为1.05；而摄食高脂(18％)饲料，其HSI则上升到2.12，间接表明肝脏中积累了过多的脂肪。在饲料蛋白质含量(55％)不变的前提下，黑线鳕(Melanogrammus aeglefinus)摄食脂肪含量从12％增加到21％，其肝脂含量和HSl分别由63％和9．8增至69％和12.1。据肖懿哲等(2001)报道，施氏鲟(Acipenser schrencki)的肝脏相对重量、总脂含量、中性脂质和磷脂含量与饲料脂肪添加量的多少有关，与是否添加混合油存在显著差异；肝脏总脂含量和中性脂含量随着饲料脂肪添加量的增加而升高，但适宜的脂肪添加量不会导致脂肪肝的产生。
脂肪源不同往往造成饲料中不饱和脂肪酸的缺乏，扰乱鱼类肝脏的新陈代谢，继而诱发脂肪肝病变。鱼类摄食必需脂肪酸(EFA)含量低的饲料会引起肝脏中甘油三酯(TAG，鱼类体内脂肪首要储存形式)大量积累，导致肝脂含量升高；摄食n-3高度不饱和脂肪酸(HUFA)含量低的饲料，会引起鱼类肝脏中性脂肪含量的改变，使肝脂含量显著上升。Bell等(2001)采用以10％和25％菜籽油+鱼油为脂肪源的饲料(总脂含量不变)饲喂大西洋鲑(Salmo salar)，其HSI约为3.61和3.59；而摄食以菜籽油(总脂占饲料干重的19％)为唯一脂肪源的饲料，其HSI为4.40，较前者明显升高。Yang等(1995)研究了不同n-3HUFA含量的饲料对细鳞鯻(Terapon jarbua)鱼体脂肪及脂肪酸组成的影响，结果表明n-3HUFA含量低的饲料可使鱼体肌肉中脂肪含量降低而肝脂含量增加，特别是肝脏脂肪中TAG含量增加；认为肝脏中储存的脂肪远远多于肌肉，肝脂含量的变化是由于中性脂肪含量的不同所致。Ibeas等(1996)指出在蛋白质、脂肪和糖类等主要营养素配比基本不变的情况下，饲料中n-3HUFA含量的多寡显著影响金头鲷(Sparus aurata)肝脂含量和HSI。摄食缺乏n-3HUFA(占饲料干重的0.19％)的饲料，鲷肝脂含量比摄食该饲料前增加了45％，而摄食含n-3HUFA分别为1.10％和1.50％的饲料，其肝脂含量比摄食前还略低，表明n-3HUFA具有改善肝脏脂肪积累状况的功能。此外，该实验亦表明EPA(20：5n-3)和DHA(22：6n-3)分别占饲料中脂肪含量的7％和2.6％时，肝脏内中性脂肪和部分极性脂肪的含量显著上升。
2.2 蛋白质
饲料中适宜的蛋白质含量与鱼类正常的生理活动密切相关，饲喂蛋白质含量过低的饲料对鱼类生长发育具有消极影响，而有关鱼类摄食高蛋白质饲料对其生长发育和代谢机能影响的报道并不多见。鱼类肝脏积累的脂肪并非都来自于对饲料中脂肪的吸收，相当一部分由其他营养物质转化而来。与其他脊椎动物相似，蛋白质转化在鱼类脂肪积累中占有重要地位，当饲料中蛋白含量超过鱼类需要量时，过剩的蛋白质则经过一系列转化而合成脂肪并储存起来。如团头鲂摄食蛋白含量40％以上的饲料就会导致肝脏脂肪过度蓄积，引起脂肪肝病变。 与之相似，摄食高蛋白质饲料也使草鱼肝胰脏的脂质含量显著升高，特别是使中性脂质的积累大幅度增加，但低蛋白质和中蛋白质饲料对肝脂积累的影响差异并不显著，说明草鱼能够将多余的蛋白质转化合成脂肪并储存在肝脏中。当饲料蛋白质含量过高时则导致中性脂质不能被有效地转运到肝外器官，而使肝脏脂质积累大量增加，严重时发生脂肪肝。
有些学者认为高蛋白质饲料对脂肪肝病变的诱发作用，还表现在高蛋白质饲料打破了鱼类摄入的能量和蛋白质之间的平衡，造成能蛋比例(E：P)失调，引起脂肪蓄积。Morais等(2001)研究了饲料中不同的蛋白质／脂肪对大西洋鳕生长、饲料利用、肌肉组成和肝脏组织学变化的影响，发现用蛋白质／脂肪分别为58／12，58／16，48／12和48／16的饲料(可消化蛋白／消化能即DP／DE依次为31.0 g／MJ，28.2 g／MJ，29.4 g／MJ和26.4 g／MJ)饲喂大西洋鳕12周，其HSI与初始阶段相比发生显著变化。摄食48／16饲料的大西洋鳕HSI最高，达到11.2；摄食58／16的饲料次之，HSI为10.0；而摄食58/12和48／12饲料，HSI最小为8.5。进而认为蛋白质与脂肪组配的不甚合理，造成了饲料可消化蛋白(DP)与消化能(DE)比例失调，导致大西洋鳕肝脏中脂肪过量积累，肝细胞空泡化。这种现象也在条纹鲈上出现，当其摄食E︰P高于每克蛋白质33.5kJ时，会导致条纹鲈体重降低并造成其内脏和肌肉中脂肪的积累。
2.3 碳水化合物
鱼类利用碳水化合物(糖类)的能力因种类而异。总体上说，淡水和温水性鱼类较海水和冷水性鱼类利用糖类的能力强，草食性子和杂食性鱼类对糖类的利用能力比肉食性鱼类强。也就是说，由糖类的转化合成而引发的脂肪沉积，主要表现在草食性鱼类和杂食性鱼类上。据Szlaminska等(1991)报道，鲤鱼(Cyprinus carpio L)出现肝脏肥大症状与饲料中高含量的可消化糖类有关，而与饲料中脂肪的含量无关。Dias等(1998)以舌齿鲈(Dicentrarchus labrax)为材料研究饲料中添加蛋白质和非蛋白质能量(淀粉)对肝脏脂肪形成的作用，结果表明葡萄糖－6－磷酸脱氢酶(G-6-PD)、苹果酸酶(ME)和乙酰辅酶A羧化酶(ACoAC)是脂肪形成路径的关键调节酶类，尤以G-6-PD为主要的NADPH生成酶。随着淀粉摄入量增大，G-6-PD，ME和ATP柠檬酸合成酶(ACL)的活性均显著增强。刘永坚等(1999)采用注射u-14C-葡萄糖的方法对草鱼进行放射性示踪，研究葡萄糖的代谢途径，虽然显示出脂肪合成量很少，但表明草鱼能够由葡萄糖起始合成脂肪。Hemre和Kelhrs(1997)将占饲料总糖含量0.3％的14C-葡萄糖注射到大西洋鳕体内，经放射性检测发现其肝脏的TAG存有放射性标记，说明饲料中的糖类可以转化成脂肪并在肝脏中蓄积。Catacutan等(1997)研究发现尖吻鲈摄食等蛋白等脂肪饲料时，随着饲料中糖类含量从15％增至20％，HSI由1.05显著升至1.34。
3 鱼类肝脏脂肪积累和转运的调节机制
鱼类的肝脏脂肪主要来自对饲料中脂肪的直接吸收以及饲料中过量蛋白质和糖类的转化合成。当这些脂肪运至肝脏后，若不能及时转运出去，则会堆积于肝脏中引起肝脏代谢紊乱。因此，可以通过调节和控制肝脏中脂肪的来源和去路，实现对脂肪肝的预防和治疗。脂肪的生物合成通过一系列酶促反应来实现，实验证实随着脂肪摄入量的增多，G-6-PD，ME，ACoAC和脂肪合成酶活性降低；而随着淀粉摄入量增多，G-6-PD，ME和ACoAC活性增强，表明脂肪和淀粉不仅可以通过能量的蓄积影响脂肪肝形成，而且也可通过调节脂肪合成与转化过程中关键酶的活性影响脂肪肝的形成。但是由于鱼的种类之间生理活动与代谢机能存在差异，从而决定了种类不同的鱼其肝脏所蓄积脂肪的来源不同，脂肪肝的成因也各异。
肝脏中蓄积的脂肪以脂蛋白的形式被输送到血液，然后转运至其他组织中再利用或在脂肪组织中储存。作为脂类载体，脂蛋白在这个过程中发挥着重要作用。它一般分为4种类型：乳糜微粒(CM)、极低密度脂蛋白(VLDL)、低密度脂蛋白(LDL)和高密度脂蛋白(HDL)。脂蛋白由TAG、磷脂和载脂蛋白构成，其中载脂蛋白的合成需蛋氨酸、丝氨酸、VE和B族维生素等参与。Deplano等(1989，1991)发现舌齿鲈体内脂肪的吸收不依赖于饲料类型(卤虫或配合饲料)，他们指出肝脏脂肪可通过VLDL的形式向肝外转运，而脂蛋白合成减少会导致脂肪以油滴形式蓄积。脂蛋白在肝细胞粗糙内质网上合成，与肝脂结合，然后通过高尔基体分泌到细胞质中，随血液运至肝脏。当脂蛋白的合成量不足时，肝细胞中的脂肪不能及时运出，就会造成脂肪在肝脏中积聚，导致肝脏脂肪含量升高，血浆脂肪含量降低。饲料中极性脂的增加或极性脂中n-3HUFA含量的增加有利于金头鲷肝脏脂肪向血液中转运，其原因可能是CM合成增加造成的。曹俊明等(1999)的研究也证实，草鱼肝脏脂质中TAG所占的相对比值随总脂含量的减少而降低，而血清总脂含量则与肝脏总脂含量之间存在显著的负相关关系。这些结果说明，草鱼肝脏脂质含量的升高与肝脏中脂质向血液中的转运有关。
4 营养素的抗脂肪肝作用
4.1高度不饱和脂肪酸
HUFA是生物膜的重要组分，也是肝脏中脂肪酸和TAG合成的强抑制剂。它能抑制与葡萄糖代谢和脂肪酸生物合成有关的肝酶(葡萄糖激酶、丙酮酸激酶、G-6-PD、柠檬酸裂合酶、AcoAC和脂肪酸合成酶)的活力，从而降低了肝脏脂肪的合成。脂肪酸是CM，VLDL，LDL和HDL等膜脂蛋白的主要组分，其种类、饱和与否、链长短和双键位置以及含量和比例均会影响脂肪的转运。Twibell等(2000)研究了饲料中亚油酸对杂交条纹鲈肝脏和肌肉脂肪的影响，指出给杂交条纹鲈分别投喂含合成亚油酸0，0.5％，0.75％和1.0％的饲料，虽然HSI随着亚油酸含量的增加显著上升但鱼类肝脏总脂含量显著下降。而Ibeas等(1997)以总n-3 HUFA相同而EPA／DHA不同的饲料饲喂金头鲷，结果表明EPA／DHA为2／1的饲料可使金头鲷获得最佳生长率和最低HIS，而且随着EPA／DHA的降低HSI上升。据曹俊明等(1997)报道，投喂添加1％亚油酸(18︰2n-6)或／和1％亚麻酸(18︰3n-3)或0.5％n-3HUFA(20︰5n-3+22︰6n-3)+1％亚油酸(18︰2n-6)的饲料，草鱼肝脏和肌肉中脂质含量均大幅度降低。
4.2肉碱
L-肉碱是长链脂肪酸转运到线粒体进行β-氧化的唯一载体，它通过调解CoASH／Acety-s-ICoA(辅酶A／乙酰辅酶A)的比例影响机体中糖类和脂肪的分解代谢以及三羧酸循环。其重要的功能之一就是促进脂肪酸的β-氧化，降低血清胆固醇及TAG含量，提高机体耐受力。大量研究表明作为水产饲料添加剂的L-肉碱具有促生长、抗脂肪肝、加速脂肪氧化分解和减少脂肪沉积等作用。Gaylord等(2000)在脂肪含量为20％的饲料中添加3000mg／kg的L-肉碱后，饲喂杂交条纹鲈2周，可降低其肝脂含量但效果并不十分显著。Burtle等(1994)研究了在赖氨酸含量为1.1％，1.4％和1.7％的饲料中添加0.1％的肉碱对斑点叉尾鮰的影响。发现肉碱虽然未对其生长率有显著影响，但肉碱和赖氨酸共同作用降低了内脏和鱼体的含脂率。Ji等(1996)报道了大西洋鲑摄食3700mg／kg肉碱的饲料，肝脏中脂肪酸氧化加快，肌肉和内脏脂肪含量均显著降低。然而，也有研究者发现虹鳟摄食肉碱含量230mg／kg的饲料并未引起其组织中脂肪含量的显著变化，杂交罗非鱼(Oreoch romis niloticus x Oreochromis aureu)摄食肉碱含量150mg／kg或300mg／kg的饲料也未引起其组织中脂肪含量的显著变化。Ronald等(2000)以肉碱含量为41.0mg／kg，212.0mg／kg和369.7mg／kg的饲料饲喂杂交条纹鲈，其肝脂含量没有显著的变化。而真鲷(Pagrus major)摄食肉碱含量从75 mg／kg增至2088mg／kg的饲料后，其肌肉和肝脏的脂肪含量反而增加。因此，肉碱对鱼类脂肪含量的调节作用。具有种间特异性，不能一概而论，其作用机制尚待进一步研究。
4.3磷脂、胆碱、蛋氨酸和甜菜碱
磷脂、胆碱、甜菜碱和蛋氨酸被称为哺乳动物的抗脂肪肝因子。它们在鱼类代谢中关系非常密切。磷脂参与肝脏中TAG向肝外的转运，对水产动物具有促进TAG和胆固醇等脂质吸收、转运或传递的功能。鱼类在非自然条件(高密度或病理状态)下合成的磷脂有限，远不能满足机体合成脂蛋白的需求，因此需从饲料中补充极性脂。磷脂酰胆碱(PC)又称卵磷脂能合成和分泌CM或VLDL，有利于脂肪向血液运输，同时VLDL在肠道吸收中性脂肪的过程中也发挥重要作用。当饲料的中性脂肪含量增加时，鱼体含脂量上升，此时对PC需求也上升。大豆磷脂有促进草鱼体内n-3HUFA生物合成的作用，曹俊朋等(1997)研究发现虽然对照组饲料中n-3HUFA的含量比添加大豆磷脂的3种饲料高，但在相应3组试验草鱼肝胰腺脂质中n-3HUFA的含量却分别升高5％，26％和35％。饲料中缺乏胆碱引起脂肪代谢障碍和诱发脂肪肝病变的生化机理已在畜禽中被证实；胆碱缺乏使PC合成量不足，进而引起肝脏脂蛋白合成减少，影响脂肪向血液中转运，导致肝脏中脂肪积累和向血液运输的脂肪减少。与哺乳动物相似，鱼类饲料中胆碱含量显著影响其血浆中TAG、胆固醇和磷脂的含量，摄食缺乏胆碱的饲料可能阻止PC的合成，从而影响脂肪向血液中转运。如眼斑拟石首鱼(Sciaenops ocellatus)摄食含3000mg／kg胆碱的饲料肝脏总脂含量显著降低，肌肉的总脂含量增加，可见补充胆碱能促进肝脏内脂肪转运至肌肉组织，使腹膜内脂肪远离肝脏。但对鱼类而言，胆碱的抗脂肪肝作用具有明显的种间差异，如斑点叉尾鮰和杂交条纹鲈摄食的饲料中胆碱的含量达到或超过其生理需求量时，可以显著降低肝脂含量；罗非鱼摄食缺乏胆碱的饲料，测得其肝脂含量最低；而虹鳟和黄鲈(Perca flavescens)的肝脂含量则不受饲料中胆碱含量的影响。胆碱和蛋氨酸之间在某些鱼类体内可相互转化，通过不同的代谢途径合成卵磷脂，而卵磷脂又是脂蛋白的主要组成成分。王道尊等(1995)指出当饲料中胆碱含量达0.3％以上时，草鱼肝脂含量比对照组下降19.3％－22.1％，同摄食天然饵料(浮萍)时的肝脂含量接近；而无胆碱但添加0.4％蛋氨酸的饲料组比对照组肝脂含量降低9.5％，说明草鱼具有利用蛋氨酸提供甲基改善其胆碱营养状况的能力。但当饲料中胆碱含量较充足时，蛋氨酸的转化效果并不明显。而甜菜碱可参与胆碱的中间代谢，具有降低鱼类肝脏脂肪的作用。
5展望
饲料中营养素的组配对鱼类肝脏脂肪积累和营养性脂肪肝的诱发机制尚有待于深入研究。评价鱼类脂肪肝症状的生理生化指标还不够完善，应当借鉴医学和畜禽研究领域对脂肪肝研究取得的成果，建立简便、快捷、高效的鱼类脂肪肝病变检测体系。并且有必要分析饲料中蛋白质、脂肪和糖类在鱼体代谢中的相互作用关系，探索饲料成分的合理组配方式；进一步对鱼类肝脏脂肪的来源和去路及脂肪细胞的形成展开研究，探寻鱼类肝脏脂肪的生成、利用和转化规律；深入研究抗脂肪肝物质的作用机制，寻找高效抗脂肪肝物质，以便通过营养调控的方式预防鱼类营养性脂肪肝的发生，为集约化水产养殖的健康发展提供科技支撑。
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