■許友卿 劉曉麗 安曉玲 王利香 丁兆坤

（廣西大學水產(chǎn)科學研究所，廣西南寧 535004）

雙鍵數(shù)等于或大于3，碳原子數(shù)多于20的多不飽和脂肪酸(PUFAs)[1]，如花生四烯酸(AA)[2]、二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)等[3]稱為高度不飽和脂肪酸(HUFAs)。

HUFAs特別是AA、DHA和EPA，是水生動物尤其是魚類的必需營養(yǎng)素，在維持機體的正常機能、提高免疫力、促進生長、發(fā)育、繁殖等方面發(fā)揮重要的生理作用[4-8]。HUFAs還可調(diào)節(jié)機體代謝、抗氧化和相關(guān)基因表達。HUFAs在一定程度上提高水生動物肌肉脂肪酸含量，降低肝胰臟脂質(zhì)沉積，具有重要的實際生產(chǎn)意義[9]。HUFAs在降低脂質(zhì)過度沉積的同時，促進脂肪酸β氧化，調(diào)控脂代謝相關(guān)基因和脂肪酸組成，進而影響機體的能量代謝[10]。HUFAs還可以提高水生動物的抗氧化能力，進而提高機體清除脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物的能力[9]。HUFAs跟其他脂肪酸一樣，既可儲存，又可通過β氧化為機體提供能量。HUFAs還可調(diào)節(jié)血糖水平、葡萄糖代謝、糖代謝相關(guān)基因的表達，提高胰島素的敏感性，改善胰島素的功能[11]。HUFAs可提高飼料蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)化效率，對蛋白質(zhì)具有節(jié)約效應(yīng)，顯著提高飼料的營養(yǎng)價值[12]。此外，HUFAs可調(diào)控某些重要基因的表達[13]。

至今為止，對HUFAs的研究主要集中研究HU?FAs對水生動物生長、發(fā)育、繁殖及免疫調(diào)節(jié)的影響等，鮮見HUFAs影響水生動物代謝的報道。

本文概述HUFAs對水生動物代謝的影響及機理，重點綜述HUFAs對脂肪酸代謝、蛋白質(zhì)代謝、糖(能量)代謝、核酸代謝的影響及其機理。以便進一步深入研究、掌握HUFAs影響水生動物代謝的規(guī)律和調(diào)控機制，有效地應(yīng)用HUFAs調(diào)控水生動物代謝，改善水生動物的生長發(fā)育，促進其健康養(yǎng)殖，提高生產(chǎn)效率，增加社會效益和經(jīng)濟效益。

1 HUFAs影響水生動物脂肪酸代謝

首先，HUFAs能提高水生動物體內(nèi)AA、DHA和EPA等的含量。提高飼料中n-3 HUFAs的水平，可顯著提高水生動物體內(nèi)脂肪酸含量，其中主要是AA、DHA和EPA，進而促進機體脂肪代謝[14]。淡水魚可由18∶3n-3轉(zhuǎn)化為DHA和EPA[15]。但大多數(shù)海水魚不具這種轉(zhuǎn)化能力或能力有限，只能通過直接攝食HU?FAs，滿足生長需求[16]。因此，HUFAs對大多數(shù)海水魚尤為重要。

HUFAs能促進水生動物脂肪分解，抑制脂肪合成，影響機體脂肪酸的組成。研究發(fā)現(xiàn)，HUFAs一方面能促進脂肪分解，另一方面能抑制脂肪合成，進而減緩脂肪過多沉積的問題[17]。n-3 HUFAs尤其是EPA和DHA在哺乳動物中具有抑制肥胖的作用，飼喂富含DHA和EPA的日糧可降低小鼠體重，且脂質(zhì)蓄積下降。與低能量的飲食相比，富含n-3 HUFAs的飲食能更有效地降低體重[18]。對于水生動物尤其是魚類來說，能優(yōu)先利用脂類作為能源物質(zhì)，當食物中脂肪含量或組成不合理時，會導致魚類代謝紊亂，造成必需脂肪酸缺乏或脂肪沉積過多，影響魚體健康，而添加HUFAs可有效緩解體內(nèi)應(yīng)激反應(yīng)并促進脂質(zhì)代謝[7，19]。

n-3 HUFAs能調(diào)節(jié)機體脂肪細胞的脂解作用。飼料中添加n-3 HUFAs，可顯著降低大西洋鮭(Salmo salar)[20]和 草 魚 (Ctenopharyngodon idellus)[9]的 脂 質(zhì) 蓄積。Liu等[21]研究表明，在飼料中添加DHA和EPA可顯著增加草魚體內(nèi)甘油和游離脂肪酸的釋放，并顯著提高相關(guān)酶如脂肪甘油三酯脂肪酶(ATGL)、激素敏感脂肪酶(HSL)等的表達，這表明 n-3 HUFAs調(diào)節(jié)草魚體內(nèi)或體外脂肪細胞的脂解作用。Ji等[12]發(fā)現(xiàn)，n-3 HUFAs可抑制草魚脂質(zhì)合成及其轉(zhuǎn)運，降低肝胰臟及腹腔脂肪的沉積，影響草魚的抗氧化作用、脂肪代謝和生長。Li等[13]報道，投喂富含HUFAs的魚油，一方面顯著降低草魚腹膜內(nèi)脂肪(IPF)比率(P＜0.05)，顯著提高n-3 HUFAs在肌肉、肝胰臟和腹腔脂肪中的含量(P＜0.05)；另一方面，顯著降低脂肪合成酶(FAS)和乙酰-CoA羧化酶基因的表達(P＜0.05)，顯著提高過氧化物酶體增殖物激活受體α型(PPARα)基因的表達。Tian等[22]和Wang等[23]在草魚日糧中添加適宜的花生四烯酸(AA)(0.30%)可有效抑制其脂肪積累，改變脂肪代謝的關(guān)鍵基因表達，說明AA在調(diào)節(jié)脂肪代謝中發(fā)揮重要作用。EPA和DHA等HUFAs對降低血清膽固醇和甘油三酯有很大的作用，可防止血液中過多的脂質(zhì)在血管中沉積[24-25]。n-3 HUFAs可以顯著降低黑鯛(Sparus macrocephlus)幼魚血清中甘油三酯的含量[26]。PUFAs特別是HUFAs能抑制脂肪酸合成酶(FAS)、葡萄糖-6-磷酸脫氫酶(G-6-PD)等脂肪合成酶的活力，從而降低肝脂含量[8]。

DHA、EPA、AA等HUFAs的水平影響水生動物脂肪酸代謝，它們的比例亦然。Boglino等[27]研究發(fā)現(xiàn)，必需脂肪酸(如DHA、EPA、AA)水平或它們的比例(EPA/DHA、AA/EPA、AA/DHA、(n-3)/(n-6)HUFAs、AA/PUFAs)稍有變化，就會改變?nèi)麅?nèi)加爾鰨(Soleasen?egalensis Kaup)幼魚靶組織的脂肪代謝，擾亂其脂肪積累，導致腸和肝脂肪變性。

n-3 HUFAs還顯著影響機體的脂肪酸組成。n-3 HUFAs和DHA/EPA能顯著影響大黃魚的脂肪酸組成和生長[28]。隨著n-3 HUFAs水平增加，三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)粗脂肪下降[29]。DHA可通過抑制細胞分化、促進細胞凋亡和水解、增加線粒體數(shù)量，降低脂肪細胞數(shù)量和脂質(zhì)含量，從而降低脂質(zhì)蓄積[30]。黃裕等[31]用含7.5%魚油和含7.5%小麥胚芽油的飼料，分別投喂半滑舌鰨(Cynolossus semilaevis Günter)幼魚68 d，發(fā)現(xiàn)投喂富含n-3 HUFAs的魚油組全魚粗脂肪含量顯著低于小麥胚芽油組，且魚油組血清甘油三酯和總膽固醇含量顯著低于小麥胚芽油組。

然而，也有報道稱，添加n-3 HUFAs提高或不影響全魚組織中脂肪含量。2016年，Li等[32]報告，隨著飼料中魚油含量的增加(0%、1%、3%)，三疣梭子蟹肌肉中粗脂肪含量呈上升趨勢。張穩(wěn)[33]報道，用n-3 HUFAs含量分別為0.74%、1.14%、1.55%、1.94%、2.35%、2.76%(DHA/EPA比例均為1∶1)的日糧，投喂幼蟹8周，其機體粗脂肪含量顯著高于對照組(P＜0.05)。飼料n-3 HUFAs只降低黑鯛幼魚肌肉中的脂肪含量，但對全魚組織的脂肪含量無顯著影響[34]。

HUFAs除了為機體提供必需脂肪酸外，還可儲存和通過β氧化提供能量。脂肪酸的β氧化是在線粒體和過氧化物酶體中進行的一個完整的酶促反應(yīng)過程。HUFAs都可以促進線粒體的β氧化。當EFAs的量超過機體利用限度時，便會被β氧化，最終以ATP的形式提供能量。DHA也可被β氧化，并促進線粒體的生成，為機體提供能量[35]。草魚在攝食n-3 HUFAs后的第1～2周，甘油三酯脂肪酶(ATGL)基因的表達水平顯著高于對照組[36]。ATGL是催化脂肪水解的關(guān)鍵酶。但是，不同脂肪酸被利用的順序相異[35]。通常，DHA、EPA、AA被選擇性地優(yōu)先保存下來。金頭鯛(Sparus aurata)和大菱鲆(Scophthalmus maximus)等在胚胎發(fā)育和仔魚吸收卵黃內(nèi)源營養(yǎng)階段，利用脂肪酸的順序是按n-9、n-6、n-3系列進行的[37]。飼料HU?FAs的組成除了影響大西洋鮭(Salmo salar)脂肪生成，還間接影響其葡萄糖、糖原的沉積和中間代謝[11]。

2 HUFAs影響水生動物蛋白質(zhì)代謝

適宜的HUFAs能提高飼料蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)化效率。Liao等[38]給刺參(Stichopus japonicus)幼參分別投喂含0.22%和0.46%n-3 HUFAs的飼料后，其體重、飼料轉(zhuǎn)化率、蛋白有效率、粗蛋白含量均顯著高于投喂含0.15%n-3 HUFAs飼料的幼參。飼料中適宜的HU?FAs含量和比例，能提高飼料蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化效率，節(jié)約蛋白質(zhì)[39]。此外，在同一蛋白質(zhì)水平內(nèi)，黑鯛幼魚的特定生長率和蛋白質(zhì)效率隨飼料中脂肪水平的增加而提高，降低飼料系數(shù)[40]。Bell等[41]認為，飼料中n-3 HUFAs能促進蛋白質(zhì)在大西洋鮭肌肉中沉積。通常，魚類對碳水化合物的消化能力較差，一部分蛋白質(zhì)作為能源被消耗。因此，提高脂肪含量，增加可利用的能量(脂肪)后，能節(jié)約消耗蛋白質(zhì)，提高蛋白質(zhì)利用效率，即脂肪對蛋白質(zhì)的節(jié)約效應(yīng)[39]。HUFAs能顯著提高生長速率、飼料轉(zhuǎn)化率和粗蛋白含量[42]。在飼料中添加0.52%的n-3 HUFAs，可減少肝胰臟脂質(zhì)含量和提高鯉魚幼魚的蛋白質(zhì)效率，并促進一些與脂質(zhì)代謝相關(guān)的基因如脂蛋白脂肪酶(LPL)、硬脂酰輔酶A去飽和酶(SCD)和過氧化物酶體增殖物激活受體α(PPARα)的表達[43]。潘瑜[44]用添加1.5%魚油的飼料投喂鯉魚，顯著增加了魚粗蛋白含量，顯著降低粗脂肪含量，顯著提高肝胰臟LPL活性。

然而，應(yīng)該指出的是，脂肪對蛋白質(zhì)的節(jié)約作用有一定的限度范圍，蛋白質(zhì)和脂肪的生理功能不能相互替代。一方面，蛋白質(zhì)含量過低將嚴重阻礙魚類生長，另一方面，飼料脂肪過高，會使脂肪沉積在腹腔及腸系膜上，影響魚類的品質(zhì)及健康[42]。Helland等[45]發(fā)現(xiàn)，同在54%蛋白質(zhì)水平，當飼料的脂肪水平從16%增加到20%時，脂肪對所投喂的太平洋刺鰭魚(Centro?pyge hotumatua)的蛋白質(zhì)有節(jié)約作用，但再增加脂肪水平，則無節(jié)約作用。

此外，何流健[46]配制成n-3 HUFAs水平分別為0.5%、1.5%、3.0%、4.0%、5.0%、6.0%、7.0%的七組等氮等脂實驗飼料，投喂斜帶石斑魚(E.coioides)幼魚66 d，魚體粗脂肪的含量隨飼料n-3 HUFAs水平的升高而顯著降低(P＜0.05)，但對石斑魚全魚水分和粗蛋白的含量無顯著影響(P＞0.05)。魏廣蓮等[47]用富含HUFAs的飼料(魚油含量為4.76%)投喂刀鱭(Coilia nasus)幼魚60 d，其肌肉中粗蛋白質(zhì)含量比對照組降低了27.78%，而粗脂肪含量稍有升高，但差異不顯著(P＞0.05)。

3 HUFAs影響水生動物糖(能量)代謝

HUFAs可調(diào)節(jié)魚體血糖水平、葡萄糖代謝、提高胰島素敏感性，改善胰島素功能等。脂聯(lián)素能夠調(diào)節(jié)葡萄糖代謝、降低血脂水平、改善胰島素功能，而HU?FAs能顯著促進脂聯(lián)素基因的表達和分泌[48]。在DHA 25～100 mol/l濃度范圍，DHA可以提高細胞脂聯(lián)素mRNA表達，改善糖脂代謝[49]。但是，用不同濃度DHA(50～400 mol/l)、不同作用時間(0～72 h)之于小鼠胚胎或纖維細胞(3T3-3L)，發(fā)現(xiàn)DHA下調(diào)脂聯(lián)素mRNA的表達，且抑制效應(yīng)呈時間、劑量依賴性[50]。Bueno等[51]發(fā)現(xiàn)，HUFAs調(diào)節(jié)脂聯(lián)素mRNA表達受時間和劑量影響。

高DHA/EPA能有效降低機體空腹血糖水平，具有較好的降血糖作用。與模型小鼠對照組比較，高DHA/EPA組的小鼠血清胰島素平均下降18.5%(P＜0.01)；HOMA-IR指數(shù)平均下降35.4%(P＜0.01)。說明，高DHA/EPA能較好地降低血清胰島素，改善胰島素功能[52]。

通常，魚類對碳水化合物的消化能力較差。然而，HUFAs可間接影響葡萄糖、糖原的沉積和中間代謝，從而影響魚類能量代謝。Morais等[11]發(fā)現(xiàn)，飼料HU?FAs的組成除了影響大西洋鮭(Salmo salar)肝脂肪生成外，還間接影響葡萄糖、糖原的沉積及其中間代謝。

HUFAs在調(diào)控脂類代謝時，會抑制肝中糖酵解酶的基因轉(zhuǎn)錄[53]。在斑馬魚(Daniorerio)、大西洋鮭(Salmo salar)和金頭鯛(Sparus aurata)，其固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白(SREBP-1)可調(diào)節(jié)脂肪酸合成或糖代謝相關(guān)基因的表達[54-58]。

4 HUFAs影響水生動物核酸代謝

HUFAs通過影響機體核酸、蛋白質(zhì)等代謝，直接或間接影響生長發(fā)育。實驗證明，添加EPA、DHA和AA等n-3 HUFAs，可促進軍曹魚(Rachycentron cana?dum)幼魚的核酸代謝，提高RNA/DNA比率，增加蛋白質(zhì)合成，加速生長；而且不同劑量和比例的EPA、DHA和AA對軍曹魚幼魚核酸代謝影響相異，劑量高的影響大，與魚肌肉核酸代謝成正比，與幼魚生長正相關(guān)[59-60]。用添加n-3 HUFAs的飼料飼喂草魚三個月后，發(fā)現(xiàn)n-3 HUFAs能夠影響魚核糖核酸聚合酶Ⅱ核心啟動序列和真核翻譯起始因子eIF-4a等基因的表達[43]。HUFAs可通過影響過氧化物酶體增殖物激活受體(PPARs)和PPARγ輔助活化因子α(PGC-1α)而對一些基因進行調(diào)控[61]。而且用含有2.02%n-3 HUFAs的飼料投喂西伯利亞鱘(Acipenser baeri Brandt)仔魚32 d，其內(nèi)臟團中PPARs、LPL等基因表達量均顯著高于0.27%n-3 HUFAs組[14]。HUFAs能提高魚體中Δ5、Δ6脂肪酸去飽和酶基因的表達量，表明HUFAs能誘導Δ5、Δ6脂肪酸去飽和酶基因mRNA的轉(zhuǎn)錄[62-64]。

5 HUFAs對水生動物代謝影響的機理

5.1 HUFAs通過受體和基因影響代謝

HUFAs可通過直接或間接的途徑影響某些重要基因的表達，進而調(diào)控機體代謝。日糧n-3 HUFAs影響參與信號轉(zhuǎn)導、細胞進程、代謝、轉(zhuǎn)運、轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)和免疫反應(yīng)的基因，也影響編碼蛋白絲氨酸/蘇氨酸激酶、核激素受體以及細胞因子受體基因的表達[65]。其中一個重要的轉(zhuǎn)錄因子就是PPARs，已在烏頰魚(Spa?rus macrocephlus)和比目魚(Hippoglossus stenolepis)等魚類發(fā)現(xiàn)三類PPARs亞型[66]。PPARs對于n-3 HU?FAs親和性強于n-6 HUFAs。PPARα能夠促進脂肪酸分解基因如乙酰輔酶A氧化酶(ACO)和硫解酶等的表達，促進脂肪酸轉(zhuǎn)運、吸收基因如脂肪酸轉(zhuǎn)運蛋白(FATP)和脂肪酸轉(zhuǎn)位酶(FAT)/CD36等的表達，還可促進脂蛋白A-Ⅰ和A-Ⅱ基因的表達，進而影響脂肪代謝。n-3 PUFAs能上調(diào)PPARα的表達，進而激活其靶基因如脂蛋白酯酶(LPL)和肉毒堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶Ⅰ(CPTⅠ)的表達，促進脂肪分解代謝[67]。

Gorge Howell等[68]發(fā)現(xiàn)，n-3 PUFAs是通過抑制肝X受體α(LXRα)的轉(zhuǎn)錄而抑制胰島素上調(diào)的SREBP-1c基因轉(zhuǎn)錄的。肝LXR是一種轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子[69]。LXR可以調(diào)節(jié)膽固醇代謝[70]、脂肪酸合成[68]等過程中相關(guān)基因的表達。不飽和脂肪酸可作為LXR激動劑[71]，HUFAs可調(diào)控LXR的表達[10]。植物油替代66%魚油顯著降低鮭魚肝[72]和金頭鯛(Sparus aurata)[73]脂肪組織LXR基因的表達，飼料中較低n-3 PUFAs、較高的n-6 PUFAs和較低膽固醇含量，均導致LXR表達量降低。

5.2 HUFAs通過影響代謝酶調(diào)節(jié)代謝

HUFAs通過影響酶的表達或活性調(diào)節(jié)代謝。HUFAs可以影響脂質(zhì)生成相關(guān)酶LPL的表達及酶活性，進而影響機體脂肪代謝。HUFAs抑制肝脂肪生成相關(guān)酶AMP和激活蛋白激酶(AMPK)，再通過抑制固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-1c(SREBP-1c)基因表達而抑制脂肪合成[74]。在體及離體研究均證實，HUFAs可以促進脂肪細胞內(nèi)線粒體和過氧化酶體脂肪酸的氧化速率，這一作用主要是通過促進氧化相關(guān)酶的活性來實現(xiàn)的，這些酶包括肉毒堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶-Ⅰ、?；o酶A氧化酶和烯酰輔酶A水合酶。Luo等[65]研究發(fā)現(xiàn)，投喂含n-3 HUFAs飼料后，羅非魚(Oreochromis niloti?cus)肌肉中的HUFAs含量增加，總n-3脂肪酸和總PUFAs也隨之升高，顯著影響肝中琥珀酸脫氫酶、乳酸脫氫酶、蘋果酸脫氫酶、脂蛋白脂酶和肝脂酶的活性并促進脂質(zhì)代謝。

6 小結(jié)與展望

綜上所述，HUFAs可通過多種途徑影響水生動物代謝，其機理十分復雜，我們對此研究和理解有限。今后應(yīng)多學科結(jié)合，綜合運用現(xiàn)代分子生物學技術(shù)，認真研究HUFAs對水生動物代謝的影響及其機理，在深入理解的基礎(chǔ)上，應(yīng)用HUFAs調(diào)控水生動物代謝，促進水產(chǎn)業(yè)的高效生產(chǎn)，提高社會效益和經(jīng)濟效益。今后，應(yīng)加強以下方面的研究：①探討相關(guān)研究技術(shù)，為深入研究提供先進的技術(shù)手段；②進一步研究水生動物對n-3 HUFAs、n-6 HUFAs的需求量，以及n-3/n-6的比例；③研究其他物質(zhì)和HUFAs共同對水生動物的影響；④深入研究HUFAs如何通過轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)水生動物代謝；⑤研究HUFAs對不同物種海、淡水水生動物的代謝影響，從生態(tài)系統(tǒng)水平上研究HUFAs對代謝的影響；⑥深入研究作用機制。