魚類脂肪肝的特征及發(fā)病原因研究概況

孔雨昕 田佳鑫 王桂芹

(吉林農業(yè)大學動物科學技術學院，吉林 長春 130118)

脂肪肝是養(yǎng)殖魚類常見的營養(yǎng)性疾病之一，病魚出現(xiàn)生長緩慢、抗應激能力較差、抗病能力降低等癥狀。出現(xiàn)脂肪肝病變的成魚肌肉脂肪含量明顯升高，導致其品質下降，嚴重阻礙了水產養(yǎng)殖業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。本文就脂肪肝的癥狀及組織學特征、魚類脂肪肝的成因、影響脂肪肝的形成關鍵基因等方面的研究加以綜述，以期為魚類脂肪肝的防治和更進一步深入研究提供參考。

一、魚類脂肪肝的癥狀及組織學特征

在攝食高蛋白、高糖分或高脂肪飼料后的大多數魚類都會出現(xiàn)生長發(fā)育變慢、攝食能力降低、抗病能力減弱、脫離群體獨游等現(xiàn)象。肉眼檢查及鏡檢發(fā)現(xiàn)病魚體表無寄生蟲，鰓及鰭條基本正常。解剖后發(fā)現(xiàn)病魚的肝臟肥大，花色呈紅白(黃)相間甚至整個肝臟呈乳黃色或土黃色，有脂肪浸潤，組織空泡化，并發(fā)生瘀血(胡金城2004)。對病魚進行組織學特征分析時發(fā)現(xiàn)，在光學顯微鏡水平下，肝細胞排列混亂，胞漿內出現(xiàn)脂滴，嚴重時布滿整個胞漿，肝臟組織呈空泡化(馮健等 2005，Mosconi BN. 1990)，肝竇狹窄，嚴重時會出現(xiàn)肝組織壞死。在電子顯微鏡水平下，細胞質丟失，細胞核邊緣化，周圍血管萎縮，粗面內質網排列方式被破壞，核糖體出現(xiàn)缺失，線粒體發(fā)生腫脹，且伴隨著核膜破裂(Braunbeck Tet al.1990，Ding Let al. 1990)。

二、養(yǎng)殖魚類脂肪肝的成因

(一)形成機理

魚類的脂肪來源是通過直接攝取飼料中的脂質或由糖類以及蛋白質轉化而來，同時通過脂肪酸的氧化分解或脂質蛋白的轉運進而消耗脂肪，從而達到一種動態(tài)的平衡。魚類脂肪主要貯存于肝臟，當肝臟中的脂肪攝入大于分解時，脂肪就會沉積，當沉積數量過多，導致肝臟受損，就會形成脂肪肝。據研究表明，脂蛋白酯酶(LPL)在魚體的脂代謝中起到至關重要的作用，研究發(fā)現(xiàn)瓦氏黃顙魚肝臟中LPL表達量最高(鄭珂珂等2010)，而成熟的哺乳動物的肝臟中沒有LPL活性及表達，表明魚類肝臟是脂代謝的主要場所。LPL容易受到營養(yǎng)條件的誘導表達，饑餓和高脂均是其誘導因子，如瓦氏黃顙魚和團頭魴肝臟的LPL表達水平均隨著脂肪水平的升高而升高，表明其與脂肪肝形成具有重要關聯(lián)(梁旭方等 2004)。

(二)形成原因

魚類的脂肪肝是機體受到多因素共同作用的結果，誘發(fā)魚類脂肪肝的因素眾多，主要包括營養(yǎng)素搭配、物種因素、環(huán)境因素、投喂制度等。

1.營養(yǎng)因素

(1)脂肪。脂肪作為飼料中的主要營養(yǎng)成分，承擔著為魚類提供能量和必需脂肪酸的重任，然而，飼料中脂肪水平過高會導致肝臟中沉積過多的脂肪。研究發(fā)現(xiàn)，松浦鏡鯉幼魚的肝臟組織結構在攝食的飼料中脂肪含量超過11%時受到損傷(徐奇友等 2012)，對草魚投喂含8.1%脂肪的飼料12周，發(fā)現(xiàn)草魚血脂含量升高，且肝胰臟出現(xiàn)損傷(汪開毓等 2012)。在對梭魚、條紋鱸、大西洋鱈、黑線鱈的研究中均發(fā)現(xiàn)，魚體肝臟脂肪含量隨飼料中脂肪的含量增加而增加(Gaylord T et al. 2000，Nanton Det al. 2001)。也有研究發(fā)現(xiàn)大黃魚膳食脂肪濃度的增加影響了肝臟中的基因表達(Kai Let al. 2016)。因此，飼料中過高的脂肪含量不僅不利于魚類生長發(fā)育，更嚴重干擾魚類的脂肪代謝，造成肝臟脂肪沉積。

(2)蛋白質。蛋白質是構成機體細胞、組織和器官的重要組成成分，為魚類生長提供必需氨基酸，但飼料中蛋白質含量過高也會引發(fā)脂肪肝。在對石斑魚的研究中發(fā)現(xiàn)肝臟脂肪含量隨著蛋白質含量的增加而增加(Lee SMet al. 2002),在印度鲇和馬來西亞鲇的研究中也發(fā)現(xiàn)同樣的結果(Khan Met al. 1993)。在對草魚的研究發(fā)現(xiàn)飼料中蛋白質含量過高會促進不飽和脂肪酸的生成，中性脂質無法有效轉運到肝外，從而增加肝臟中的脂肪沉積，嚴重時發(fā)生脂肪肝(曹俊明等1997)。此外，一些氨基酸也影響著脂蛋白的合成，如蛋氨酸為機體提供甲基，也是合成脂蛋白的必需氨基酸，缺乏時可能會減緩脂蛋白合成。飼料中增加適量的蛋氨酸，可使草魚肝臟脂肪含量下降26%～74%(曹俊明等 1999)。因此，飼料中蛋白質含量過高不但易誘發(fā)嚴重的脂肪肝，同時一些必需氨基酸的缺乏也與脂肪肝密切相關。

(3)碳水化合物。許多研究發(fā)現(xiàn)高糖日糧會導致吉富羅非魚、異育銀鯽、金鯛及虹鱒的肝脂沉積嚴重，同時造成脂代謝紊亂，在虹鱒及金鯛的研究中還發(fā)現(xiàn)葡萄糖激酶的上調可以促進碳水化合物的利用(許霄霄等 2017，繆凌鴻等 2011，MetrnIetal. 2004，CapillaEetal.2003)。吉富羅非魚的肝細胞在飼料中糖水平高達40%和45%時出現(xiàn)腫脹、空泡化，部分肝細胞膜破裂(蔣利和等 2013)。高糖飼料不僅能導致草魚及奧尼羅非魚肝脂沉積嚴重，同時血清中的甘油三酯和膽固醇也會升高(吳凡等 2011，孫君君等 2015)。因此飼料中過高的碳水化合物對魚類的生長非但起不到促進的作用，還可能促使糖類轉化為脂質，積累在肝臟中逐漸形成脂肪肝。

(4)礦物質。礦物質能夠參與魚體內的新陳代謝，是魚類必需的無機營養(yǎng)素，有研究表明一些礦物質也與魚體脂肪代謝有密切關系。通過參與機體內氧化磷酸化反應，磷影響著魚類的脂肪代謝，研究者在對黑線鱈、石斑魚、鱸、大黃魚、黑鯛和草魚的研究中均發(fā)現(xiàn)魚體脂肪含量隨飼料中磷的增加而下降(Roy PKet al. 2003，Ye CXet al2006，Zhang Cet al. 2006)，在對紅鯔和草魚的研究中發(fā)現(xiàn)肝臟脂肪水平隨飼料中鎂含量的增加而升高，且高水平的鎂導致了魚體內磷含量降低(Shao Qet al. 2008，Liang J et al. 2012a)，而在對黃顙魚的研究中發(fā)現(xiàn)鎂可通過調節(jié)與脂質代謝相關的酶活性和基因轉錄表達降低黃顙魚的肝臟脂質積累(CC Weiet al.2017)，可能是由于魚種差異或規(guī)格不同導致了這一現(xiàn)象。由此可見，一些礦物質的過量或缺乏對魚類脂肪肝的發(fā)生也有著一定影響。

(5)維生素。維生素與蛋白質、糖類和脂肪不同，魚類只需從飼料中獲取微量的維生素就能維持正常的生長、健康和繁殖，但飼料中維生素的水平也影響著魚體脂肪含量。在對湖紅點鮭、斑點叉尾、雜交條紋鱸的研究中均發(fā)現(xiàn)其肝臟脂肪含量隨飼料中膽堿含量的增加而減少(Ketola H 1976，Griffin MEet al. 1994)，在對吉富羅非魚的研究中發(fā)現(xiàn)飼料中添加高水平的煙酸具有降低肝臟脂肪含量的作用(劉偉等 2019)。而對大西洋白姑魚的研究中發(fā)現(xiàn)缺乏或過高的維生素E會造成其脂肪過高的空泡化(Rodríguez Aet al. 2017)。在維生素A對異育銀鯽脂代謝的影響的研究中，發(fā)現(xiàn)維生素A缺乏導致全魚及肝臟粗脂肪下降(Shao LYet al. 2016)。維生素與魚類脂代謝之間存在著密切關聯(lián)，因此維生素或維生素類物質的缺乏也可能導致脂肪肝的發(fā)生。

2.物種因素

魚類脂肪肝的發(fā)生往往存在一定的物種特異性。在對雜食性魚類(異育銀鯽)和草食性魚類(草魚)對糖的利用率的研究中，發(fā)現(xiàn)草魚對糖耐受能力比異育銀鯽更高(Li XSet al. 2014)，在對歐洲鱸和金頭鯛的研究中也發(fā)現(xiàn)歐洲鱸的脂肪沉積程度遠高于金頭鯛(Spisni Eet al. 1998)。一般來說，魚類脂肪貯存于肝臟，但異育銀鯽脂肪不易沉積在肝臟，而黑線鱈在自然條件下肝臟脂肪含量可超過50%(Chen QLet al. 2013)。因此，養(yǎng)殖對象的種類也與脂肪肝的發(fā)生息息相關，不同種類的魚對機體的能量利用不同，其肝臟中的脂肪沉積也有著很大的不同。

3.環(huán)境因素

魚類是變溫脊椎動物，由于其終生生活在水中，水溫和鹽度等都影響其生理活動，春夏水體溫暖時魚類食欲旺盛，冬季則較弱，因此隨著季節(jié)的變化，脂肪沉積呈現(xiàn)出顯著的差異。近年來，環(huán)境污染已成為人們必須面對的重要問題，日益嚴重的水環(huán)境污染也是造成魚類脂肪肝的重要因素。重金屬和有機物的排放都會造成水環(huán)境污染，研究表明，重金屬使代謝失衡的方法破壞細胞正常的生理功能，從而造成脂肪在肝臟中大量蓄積，有機污染物慢性暴露能夠干擾脂肪代謝，導致肝臟中脂肪沉積，因此環(huán)境污染也是導致魚類脂肪肝發(fā)生不容忽視的重要因素。

4.投喂策略

投喂制度作為集約化養(yǎng)殖管理的重要因素，在最佳投喂制度下不但能夠避免飼料浪費和養(yǎng)殖水體污染，同時還能最大限度提升魚類的生長速度。通過研究發(fā)現(xiàn)，當處于合理的投喂制度下，大菱鲆幼魚的機體脂肪含量會隨著投喂率的下降而降低(Van EHet al. 2003)，歐洲黑鱸的機體脂肪含量會伴隨投喂率的上升而增加(Eroldogan Oet al. 2004)，在對熱帶斜鲇魚和花鱸的研究中也得出相同的結論(Webster Cet al. 2002，Mihelakakis Aet al. 2002)。因此采取合理的投喂策略，對促進魚類健康生長及降低飼料對養(yǎng)殖環(huán)境的污染均有重要的意義。

三、影響魚類脂肪肝形成的關鍵基因

脂肪代謝相關基因表達量的變化也嚴重影響著脂肪代謝，從微觀角度來看，肝臟中的脂肪代謝是由魚類通過協(xié)調控制脂肪合成與分解相關基因的表達來調節(jié)的。

(一)固醇調節(jié)元件結合蛋白

固醇調節(jié)元件結合蛋白(Sterol regulatory element binding protein，SREBP)是調控糖脂代謝相關基因表達的關鍵核轉錄因子，在膽固醇調控中起重要作用。SREBP可直接激活多種脂質合成和攝取基因的表達，它有SREBP-1a、SREBP-1c及SREBP-2三個亞型，SREBP-1基因編碼SREBP-1a和SREBP-1c。對魚類SREBP-1基因的相關研究尚不多見，在對虹鱒、花鱸和大黃魚的研究中發(fā)現(xiàn)SREBP-1與人類SREBP-1a的相似性大于與人類SREBP-1c的相似性，說明魚類SREBP-1基因可能只具有與人類SREBP-1a轉錄類似的功能(Dong Xet al. 2017)。在對飼料糖水平對草魚SREBP-1c轉錄水平的影響的研究結果中，高糖組SREBP-1c相對表達量顯著升高(孫君君等 2015)。也有研究發(fā)現(xiàn)，肝臟中的SREBP-1c被肝X受體α(LXRα)促進表達，使脂肪酸合酶(FAS)、乙酰輔酶A羧化酶(ACC)等量增加，促進脂肪酸和甘油三酯合成(Egea Met al. 2008，Horton J Det al.2002)。因而SREBP是促進肝臟脂肪的生成并且維持細胞內脂質穩(wěn)態(tài)的重要基因。

(二)過氧化物酶體增殖物激活受體

過氧化物酶體增殖物激活受體(Peroxisome proliferator-acfivated receptor,PPAR)屬于核受體超家族，能調控參與脂質代謝的各種基因。具有α、β和γ三種亞型，其中PPARα主要在肝臟中表達，參與調節(jié)過氧化物酶的β氧化；PPARβ參與大腦及皮膚功能和脂質代謝并廣泛表達于多種組織；PPARγ高度表達于脂肪組織，在轉錄水平上激活脂肪形成基因。在對草魚PPARα及PPARγ基因組織表達差異的研究中發(fā)現(xiàn)在肝胰臟中PPARα表達最高，而在脂肪中PPARγ表達最高(林亞秋等 2011)，在對虹鱒PPAR基因表達的研究中發(fā)現(xiàn)PPAR的三個亞型在脂肪細胞分化中起著不同的作用，其中PPARγ發(fā)揮了核心作用(Oku Het al. 2008)。海鯛攝食情況下PPARγ在脂肪組織中的表達量保持不變，但在肝臟中的表達量上升，金頭鯛在饑餓條件下，肝臟組織中PPARα基因表達量顯著升高(LeaverMJetal.2005)。綜上所述，PPAR在魚類脂肪代謝過程中發(fā)揮著至關重要的作用。

(三)脂聯(lián)素

脂聯(lián)素(Adiponectin，ADPN)屬于內源性生物活性多肽或蛋白質，是脂肪組織中大量分泌的脂肪因子，也是調節(jié)脂肪代謝及血糖平衡的重要調節(jié)因子。球狀區(qū)域是ADPN包含的四種結構域之一，也是ADPN生物活性的關鍵部位。虹鱒肌細胞被人類的ADPN刺激后，能夠加快脂肪酸進行氧化分解，但沒有影響葡萄糖攝取率(Sguchez GJet al. 2012)。在對斜帶石斑魚的研究中發(fā)現(xiàn)饑餓狀態(tài)下脂聯(lián)素受體1和脂聯(lián)素受體2在下丘腦和肝臟中的表達量不變，而在肌肉和脂肪組織中的表達量上升，再投喂后恢復正常(Qin Cet al.2014)。由此可見，脂聯(lián)素在脂肪組織中起著維持能量平衡的重要作用。

(四)瘦素

瘦素(Leptin)是肥胖基因的產物，主要由脂肪組織分泌，魚類瘦素的主要合成部位在肝臟，調節(jié)魚類的攝食、糖脂代謝以及繁殖等生命活動過程。研究發(fā)現(xiàn)注射瘦素組的綠色太陽魚脂肪代謝增強(Londraville RLet al. 2002)，在瘦素對金魚攝食及能量平衡影響的研究中，發(fā)現(xiàn)金魚給藥10天后肝臟總脂肪含量顯著降低(De PNet al. 2006)，說明瘦素能夠增強魚類脂肪代謝，緩解肝臟脂肪過度沉積。

四、展望

養(yǎng)殖魚類的脂肪肝不僅危害魚類的健康生長，影響水產品品質，也可能導致藥物濫用等安全性問題。近年來對魚類脂肪肝的研究多集中于飼料營養(yǎng)素搭配及能量平衡方面，但魚類脂肪肝的發(fā)生是由多種因素共同作用的結果，因此解決魚類脂肪肝問題不能一蹴而就，應從脂肪代謝機制著手，研究影響魚類脂肪肝發(fā)生的代謝通路，在分子水平上探討魚類脂肪肝問題的解決方法。