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L-肉碱是调控机体脂肪酸代谢的重要因子,在水产养殖领域的研究非常广泛。然而,目前关于外源L-肉碱对鱼类脂肪酸代谢的研究结果并不一致,甚至在一些相同的研究中却出现了矛盾的结论。L-肉碱的很多功能都是基于其调控脂肪酸代谢,因此,深入探索外源L-肉碱调控鱼类脂肪酸代谢的机制是解决这一问题的关键。L-肉碱促进脂肪酸β氧化最终产生乙酰COA和ATP,它们不仅为机体的生命活动提供了充足的原材料,也改变了机体的能量状态。而机体能量状态的变化又会通过AMPKα-ACC-CPT信号通路调控机体的脂肪酸代谢。在这一过程中机体的能量状态和CPT-I活性受L-肉碱和AMPKα信号通路的双重调控,因此,探讨外源L-肉碱对鱼类AMPKα-ACC-CPT信号通路的调控作用有利于揭示L-肉碱调控鱼类脂肪酸代谢的作用机制。本试验以不同习性的鱼类鲤和洛氏鱥为主要研究对象,在研究外源L-肉碱调控鲤幼鱼生长性能和脂肪酸组成的基础上,从能量代谢的角度出发,以调控脂肪酸代谢的AMPKα-ACC-CPT信号通路为主线,首先通过腹腔注射的途径检测外源L-肉碱对鲤幼鱼能量状态和AMPKαmRNA表达量的影响,探讨外源L-肉碱是否能够激活AMPKα的活性;然后再通过研究外源L-肉碱对鲤幼鱼能量状态和AMPKα-ACC-CPT信号通路的调控作用,阐述L-肉碱调控鲤脂肪酸代谢的机制;最后通过比较研究外源L-肉碱介导AMPKα-ACC-CPT信号通路对两种不同习性鱼类的脂肪酸组成的调控差异,阐述外源L-肉碱调控鱼类脂肪酸代谢的种间差异性。本研究主要包括四部分研究内容,主要结果如下:(1)外源L-肉碱对鲤幼鱼生长性能和脂肪酸组成的影响本试验结果显示:在试验的第4周,200 mg/kg肉碱组鲤幼鱼生长性能(增重率、特定增长率、饲料系数、肥满度、脏体比和肠指数)均显著(P<0.05)高于对照组。肉碱处理组鲤幼鱼肠道消化酶活性(胰蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、Na~+,K~+-ATP酶、γ-谷氨酰胺转移酶和碱性磷酸酶)较对照组呈显著(P<0.05)增高趋势。200和800 mg/kg肉碱组皱襞高度和肌层厚度均显著(P<0.05)高于对照组。在试验的第8周,200和800 mg/kg肉碱组生长性能(增重率、特定增长率、饲料系数、和肠指数)均显著(P<0.05)高于对照组,但对鲤幼鱼肥满度、肝指数和脾脏指数无显著(P>0.05)影响。肉碱处理组鲤幼鱼肠道消化酶活性(胰蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、Na,K-ATP酶、γ-谷氨酰胺转移酶和碱性磷酸酶)较对照组呈显著(P<0.05)增高趋势。200和800 mg/kg肉碱组皱襞高度和肌层厚度均显著(P<0.05)高于对照组。攻毒后,肉碱处理组的成活率和免疫指标(补体C3、补体C4、IgM、酸性磷酸酶和溶菌酶)均显著(P<0.05)高于对照组。在试验的第4和第8周:外源L-肉碱显著影响肝脏和肌肉中脂肪酸组成。肉碱处理组肝脏中SFA和HUFA含量较对照组显著(P<0.05)降低,MUFA、PUFA、EFA和∑n3+n6含量较对照组显著(P<0.05)增高。肌肉中SFA、PUFA、HUFA、EFA和∑n3+n6含量较对照组均显著(P<0.05)增高,MUFA含量较对照组显著(P<0.05)降低。以上试验结果证明外源L-肉碱对鲤幼鱼的生长和脂肪酸组成均有显著(P<0.05)的影响。(2)腹腔注射L-肉碱对鲤幼鱼游离肉碱含量、能量状态和AMPKα基因表达量的影响本试验结果显示:与对照组相比,各肉碱处理组血液、肌肉和肝脏的游离肉碱含量均呈现先增高后降低的趋势;且在各时间点肉碱处理组血液和肌肉的游离肉碱浓度均显著(P<0.05)高于对照组。与对照组相比,各肉碱处理组肝脏中AMP/ATP呈现显著(P<0.05)降低的趋势,而AMPKα1和AMPKα2 mRNA表达量呈显著(P<0.05)增高的趋势;肌肉中AMP/ATP呈现先增高后降低的趋势,而AMPKα1 mRNA表达量呈显著(P<0.05)增高趋势,AMPKα2 mRNA表达量呈显著(P<0.05)降低趋势。以上试验结果证明外源L-肉碱能够激活鲤鱼AMPKα的活性,且外源L-肉碱激活AMPKα活性可能不依赖于AMP/ATP的变化。(3)外源L-肉碱对鲤幼鱼游离肉碱含量、能量状态及AMPKα-ACC-CPT信号通路的影响本试验结果显示:在试验的第4周:200和800 mg/kg肉碱组肝脏和肌肉中游离肉碱含量较对照组显著(P<0.05)增高。50 mg/kg肉碱组肝脏中AMP/ATP较其它3个处理组显著(P<0.05)降低;200和800 mg/kg肉碱组肌肉中AMP/ATP较对照组显著(P<0.05)增高。肉碱处理组肝脏和肌肉中AMPKα1、AMPKα2、ACC和CPT-I的mRNA相对表达量呈增高趋势,且均显著(P<0.05)高于对照组。在试验的第8周:200和800 mg/kg肉碱组肝脏和肌肉中游离肉碱含量较对照组显著(P<0.05)增高。50 mg/kg肉碱组肝脏中AMP/ATP较其它3个处理组显著(P<0.05)降低;50和200 mg/kg肉碱组肌肉中AMP/ATP显著(P<0.05)高于其它2个处理组。肉碱处理组肝脏中AMPKα1、AMPKα2、ACC和CPT-I的mRNA相对表达量呈降低趋势,其中50和200mg/kg肉碱组显著(P<0.05)低于对照组。肉碱处理组肌肉中AMPKα1、AMPKα2、ACC和CPT-I的mRNA相对表达量呈增高趋势,且均显著(P<0.05)高于对照组。以上试验结果表明外源L-肉碱对鲤幼鱼肌肉和肝脏中AMPKα-ACC-CPT信号通路的调控作用存在差异。(4)外源L-肉碱介导AMPKα-ACC-CPT1信号通路调控鲤和洛氏鱥脂肪酸代谢的比较研究本试验结果显示:肉碱处理组两种鱼肝脏中SFA、UFA、EFA和∑n3+n6含量的变化呈相反的趋势。肉碱处理组两种鱼肌肉中SFA和∑DHA+EPA含量的变化呈相反的趋势。肉碱处理组两种鱼肝脏中AMP/ATP均呈现显著(P<0.05)降低的趋势,而肌肉中AMP/ATP均呈现显著(P<0.05)增高的趋势,且适宜浓度肉碱组AMP/ATP与其它组差异均显著(P<0.05)。肉碱处理组鲤幼鱼肝脏中AMPKα1、AMPKα2、ACC和CPT-I的mRNA相对表达量呈显著(P<0.05)降低趋势,而洛氏鱥肝脏中这些指标呈显著(P<0.05)增高的趋势。肉碱处理组鲤幼鱼肌肉中AMPKα1、AMPKα2、ACC和CPT-I的mRNA相对表达量呈显著(P<0.05)增高趋势,而洛氏鱥肌肉中这些指标呈显著(P<0.05)降低的趋势。以上结果表明外源L-肉碱对不同鱼类AMPKα-ACC-CPT信号通路的调控作用存在差异,同时预示着鱼类AMPKα信号系统的激活可能存在新的途径。结论:外源L-肉碱能够通过影响鱼类机体能量状态激活/抑制AMPKα信号通路,进而上调/下调ACC和CPT-I mRNA的相对表达量,调控其脂肪酸代谢。外源L-肉碱调控鱼类脂肪酸代谢的差异可能与AMPKα基因在不同鱼类和不同组织中表达的差异性有关。