胆汁酸的生理功能及其对水产动物的影响研究进展

孔祎頔，李 民，王桂芹

（吉林农业大学动物科学技术学院，动物生产及产品质量安全教育部重点实验室，现代农业技术教育部国际合作联合实验室，吉林省动物营养与饲料科学重点实验室，吉林长春 130118）

胆汁酸（Bile Acid，BA）是胆汁的主要脂质成分，由人和动物肝脏中的胆固醇合成，是在胆固醇新陈代谢过程中产生的多种醇类物质的统称，可溶于水，具有一定的酸性，故称为“胆汁酸”[1]。BA 属弱酸，在生理条件下以盐形式存在，具有较强的表面活性，能降低甘油三酯水平，加速脂类消化吸收，增强机体的免疫机能，同时对调节宿主的生理活动具有重要作用[2]。

目前，BA 已经作为促生长添加剂、抗氧化剂等广泛应用于水产动物。饲料中添加适宜水平的BA 对水产动物的生长性能、消化酶活性、抗氧化功能、免疫功能及糖脂代谢均有积极影响。本文从BA 的主要组成成分、作用机制和测定方法等方面综述其生理功能及对水产动物的相关影响，为进一步防治水产动物脂肪肝、肝胆综合症等疾病提供理论依据，对全面客观地研究BA 功能及水产功能性饲料的开发有重要意义。

1 BA 的生理功能

BA 属可溶性两亲化合物，既显示亲水表面又显示疏水表面，具有独特的分子结构，因其侧链上的羟基、羧基或磺酸基而显示水溶性，因其分子类固醇核周围分布的烷基而显示疏水性。BA 结构见图1。

图1 主要BA 酸的化学结构

1.1 BA 的主要组成成分 目前，已知的从动物体内提取到的BA 多达14 种，不同物种间胆汁中含有不同种类的BA，构成不同的特征性BA 谱[3-4]。BA 的组成成分较为复杂，通常情况下，根据疏水性特点，BA 可分为亲水性胆汁酸和疏水性胆汁酸；根据结构组成不同可分为游离型胆汁酸和结合型胆汁酸，其中，游离型胆汁酸主要包括胆酸（Cholic Acid，CA）和脱氧胆酸（Deoxycholic Acid，DCA）等，而结合型胆汁酸主要包括甘氨胆酸（GCA）、牛磺胆酸（TCA）等[5-6]；此外，根据合成部位及来源的不同，BA 还可分为初级胆汁酸和次级胆汁酸，两者都可与牛磺酸或甘氨酸结合形成结合型胆汁酸，且两者在不同的物种间存在较大差异[7-8]。大量研究表明[5,8-11]，初级胆汁酸中的CA、鹅脱氧胆酸（Chenodeoxycholic Acid，CDCA），次级胆汁酸中的石胆酸（Lithocholic Acid，LCA）、DCA 及熊脱氧胆酸（Ursodeoxycholic Acid，UDCA）等在人、鼠、猪、鱼等多种物种中共同存在（表1）。

1.2 BA 的作用机制 BA 是由肝脏中的胆固醇经胆固醇7α-羟化酶（CYP7a1）、甾醇12α-羟化酶（CYP8b1）等多种酶的作用下产生的两性甾醇类化合物，由于其具有独特的分子结构，这决定了其同时具有亲水性和亲油性，能溶于水和脂类物质等，起乳化剂的作用，在动物体内促进对亲脂性外源性物质的消化和吸收[12-13]。此外，肠道是BA 的主要代谢场所，BA 在肝肠循环中同时发挥负反馈调节作用，进而维持机体BA 稳态，其含量过高或过低都可能引发肝肠胆等相关疾病。综上所述，BA 主要在抑菌、乳化、免疫、营养及保护肝肠胆功能等方面发挥关键作用。

1.2.1 抑菌作用 BA 具有较强的抑菌作用，通过调节肠道pH 及破坏细菌细胞膜等来抑制大肠杆菌、链球菌、沙门氏菌等有害菌的生长增殖[14-15]，其中，CA、DCA等游离型胆汁酸具有更强的抑菌作用，它们破坏细菌细胞膜的能力更强，因此，对高浓度BA 耐受性越强，在动物胃肠道内存活率越高。也有学者认为，BA 本身就是一种“有效毒素”，一旦它在机体内的含量过高，会直接影响胆汁酸池的大小，会对细菌细胞膜脂质双层结构造成一定程度的破坏，引发各类肝肠胆相关疾病[16]。此外，BA 还通过抑菌作用参与多种碳水化合物代谢和脂肪酸、氨基酸和含氮碱基的生物合成以及应激反应相关的转运蛋白的调节[17-18]。

1.2.2 乳化作用 BA 是高效生物洗涤剂，因其具有特殊的分子结构，同时表现亲水性和亲油性，具有较强的表面活性，能降低水、油2 个界面间的张力，逐渐增强乳化作用，促进脂类物质的乳化[3]。此外，BA 分子促进动物对其所摄取食物中的脂肪酸、甘油三酯、亲脂性异生素及脂溶性维生素等的溶解，通过乳化作用形成乳糜微粒并分散在肠道内，增加了与脂肪酶的接触面积，从而有利于加快肠细胞对脂类物质等的分解、消化和吸收[19]。

1.2.3 免疫作用 BA 能有效分解内毒素，防止其在肝脏的蓄积，保护并增强肝脏功能，提高溶菌酶（LZM）、酸性磷酸酶（ACP）、碱性磷酸酶（AKP）等活性，增加免疫球蛋白M（IgM）、C3 和C4 补体等含量，促进肠道中免疫相关基因的表达水平，增强肠道屏障功能，提高动物机体的非特异性免疫应答[20]。

1.2.4 营养作用 BA 是一种营养性饲料添加剂，能有效提高动物生长性能，改善肉品质，提高蛋白酶和脂肪酶活力，在调控动物糖脂代谢方面具有重要意义[21]。在肠道中，BA 能够激活胰腺分泌的脂肪酶原而形成脂肪酶，同时，脂肪酶可与BA 结合形成复合物，改变脂肪酶的性质，促进脂肪的消化吸收[22]。

表1 BA 主要组成成分

1.2.5 保护肝肠胆作用 BA 在维持胆固醇体内平衡，保护肝、肠、胆以及治疗肝肠胆相关疾病等方面起至关重要的作用[23]。其中，DCA 能够刺激肝细胞分泌大量胆汁，消除胆道内胆汁的淤积，同时，药物、重金属等有毒物质随着胆汁外排出体外，不仅起到“护胆利胆”的作用，又保护了动物机体健康[24]。此外，添加适宜水平BA 能降低血清中谷草转氨酶（AST）、谷丙转氨酶（ALT）活性，在保护肝脏功能的同时又在维持肠道菌群平衡方面发挥作用[21]。

1.3 BA 的测定方法 近十年来，关于BA 成分的测定方法主要集中于利用超高效液相色谱-质谱联用（UPLCMS/MS）[8,25-26]、高效液相色谱-质谱联用（HPLC-MS/MS）[27]及液相色谱-质谱联用（LC-MS/MS）[28-29]等技术，从而对不同物种BA 的主要组成成分进行定性、定量分析以分析BA 的组成和分布，这些技术均具有简单便捷、准确高效等优点，但UPLC-MS/MS 灵敏度更高一些。此外，薄层色谱（TLC）技术有助于确定存在哪种类型BA（如C24 BA 或C27 BA 等），但对同分异构的BA 仍难分离[30]，气相色谱/ 质谱（GC/MS）技术可分析BA 结构中不确定的羟基等基团的分布，但所需BA 样品的量较多[31]，这些技术也都具有快速简捷等优点。

2 BA 对水产动物的影响

2.1 BA 对水产动物生长性能的影响 Kim 等[28]研究发现，在日本牙鲆（Paralichthys olivaceus）幼鱼饲料中添加0.5%和1.0%牛磺酸可有效提高其饲料效率（FEC）等，且各组织中的牛磺酸含量随饲料中牛磺酸水平的增加而逐渐增加。Peng 等[20]研究发现，BA 添加剂能够显著改善草鱼（Ctenopharyngodon idella）的增重率（WGR）、特定生长率（SGR）、摄食率（FI）和FEC。Hou 等[22]在乌鳢（Channa argus）饲料中分别添加铬酵母、三丁酸甘油酯和BA 进行了为期60 d 的饲养试验，研究表明3 种添加剂与添加普通饲料组相比均增加了乌鳢的WGR 和SGR，而FEC 显著降低。Ji 等[34]研究发现饲料中添加1 g/kg BA 可显著提高中华鳖（Trionyx Sinensis）的WGR、SGR、FI、干物质表观消化率系数（ADCD），脂质表观消化系数（ADCL）和蛋白质表观消化系数（ADCP）。此外，Jiang 等[35]研究表明，饲料中添加0.15 g/kg BA 可以促进罗非鱼（Oreochromis niloticus）的WGR、FEC 等生长性能，而1.35 g/kg BA（过量）对罗非鱼的生长有抑制作用。向枭等[36]研究发现，随着高脂饲料中添加BA 水平的增加，齐口裂腹鱼（Schizothorax prenanti）幼鱼的WGR、SGR 和蛋白质效率（PER）先升高后降低，而FCR 却呈先降低后升高的趋势，且在高脂饲料中150 mg/kg BA 为宜。张国安等[37]也发现，在红鱼粉型饲料中添加150 mg/kg BA 后，SGR、肥满度（FF）显著升高，促进大菱鲆（Scophthalmus maximus）生长。Dong 等[38]试验发现饲料中添加0.4%牛磺酸对中华绒螯蟹的WGR、SGR、FEC 等有显著影响，促进了蟹的生长。这些研究均表明添加适宜水平的BA确实能够有效促进水产动物的生长，而过量BA 会抑制生长，影响机体代谢。

2.2 BA 对水产动物消化酶活性的影响 水产动物消化酶含量与其食性密切相关，根据消化功能可分为蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等[39]，BA 可显著提高肝脏和肠道中的脂肪酶活性，对蛋白酶也有一定的影响[35]。De Moura等[40]研究发现，在较高蛋氨酸水平饲料中添加牛磺酸可提高大西洋白姑鱼（Argyrosomus regius）的脂肪酶活性，但脂肪酶活性并不受饲料中蛋氨酸水平的影响，表明牛磺酸能够提高鱼类的脂肪酶活性，而牛磺酸对蛋白酶和淀粉酶活性基本无影响。向枭等[36]研究发现，随着BA 添加水平的升高，齐口裂腹鱼幼鱼肝胰脏中蛋白酶及脂肪酶活性先升高后降低，淀粉酶活性无显著变化，前肠及中肠中蛋白酶活性逐渐升高，而脂肪酶活性呈先升高后降低的趋势，而后肠的蛋白酶、脂肪酶及淀粉酶活性均无显著变化，这表明BA 可有效增强齐口裂腹鱼幼鱼对高脂饲料的消化利用力。陈晴等[41]研究表明，添加0.5%、1.0% BA 和牛磺酸均可显著提升中华绒螯蟹幼蟹肝脏和肠道中的蛋白酶和脂肪酶活性。由此可见，BA 对水产动物脂肪酶活性影响较大，而对蛋白酶及淀粉酶活性影响较小。

2.3 BA 对水产动物抗氧化功能的影响 超氧化物歧化酶（SOD）是清除超氧阴离子自由基的主要酶类，谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）和过氧化氢酶（CAT）都是催化H2O2分解的酶，丙二醛（MDA）是脂质过氧化的产物之一，MDA 含量反映了动物机体内脂质过氧化的程度，同时也反映出细胞损伤的程度[42]。胡田恩等[43]研究发现，牛蛙（Rana catesbeiana）SOD、GSH-Px 活性等随饲料中BA 添加水平的升高而逐渐升高，而MDA 含量在添加200 mg/kg BA 时显著降低，在添加300 mg/kg BA 时显著升高。Hou 等[33]研究认为，BA 可显著降低乌鳢肠道MDA 水平，具有相对良好的抗氧化能力。陈晴等[41]发现添加0.5%、1.0%牛磺酸可提高中华绒螯蟹（Eriocheir sinensis）幼蟹的SOD、CAT 活性。Jin 等[42]将添加200 mg/kg BA 的高脂饲料投喂黑鲷（Acanthopagrus schlegelii）幼鱼，发现血清中MDA、CAT 活性显著增强。Dong 等[38]也得出类似结论，其发现牛磺酸能够显著提高中华绒螯蟹SOD、GSH-Px、总抗氧化能力（T-AOC）及MDA 含量。以上研究均表明，添加适宜水平BA 可增强水产动物的抗氧化功能，而过量BA 会影响机体抗氧化功能。

2.4 BA 对水产动物免疫功能的影响 动物免疫系统包括特异性免疫和非特异性免疫2 种，当病原体侵袭机体时，非特异性免疫系统首先发挥功能[42]。ACP、AKP、LZM、C3 和C4 补体等以及相关的细胞因子是发挥免疫功能及检测健康机体状态的重要指标。Peng 等[20]研究发现，饲料中添加BA 后鱼体免疫功能显著提升，其中，LZM 和ACP 活性增加，C3 和C4 补体以及IgM 含量均增加。Jin 等[43]发现在高脂饲料中添加200 mg/kg BA 能够提高黑鲷幼鱼肝脏和血清中的LZM 活性，提高血清中AKP 活性，下调肿瘤坏死因子α（TNF-α）和白细胞介素1β（IL-1β）等促炎细胞因子的表达水平。Dong 等[38]研究发现，0.8%牛磺酸能显著提高中华绒螯蟹的血细胞总数（THC）和ACP 活性，0.4%牛磺酸能显著提高其酚氧化酶（PO），但LZM、AKP 活性以及血蓝蛋白（HC）含量无明显变化，说明在其试验条件下，0.4%牛磺酸对机体的免疫效果稍差于0.8%牛磺酸。此外，该项研究还表明牛磺酸能够提高中华绒螯蟹肠道中免疫相关基因（EsToll2、EsRelish）和抗微生物肽（EsALF1、EsALF2、EsCrus1、EsCrus2）的表达。以上研究表明，适宜添加BA 可以增强机体非特异性免疫应答，下调炎性因子，调节机体免疫功能。

2.5 BA 对水产动物糖脂代谢的影响 近年来，BA 被广泛称为影响多种宿主脂质，葡萄糖和能量代谢的关键调节剂，BA 作为信号分子，可激活TGR5 信号通路刺激胰高血糖素样肽的分泌，与次级胆汁酸结合促进糖代谢，TGR5 配体可降低血清和肝脏中的甘油三酯水平，从而减轻肝脏脂肪变性程度，调节脂代谢。Hou 等[33]研究认为，BA 可显著降低乌鳢血清低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）含量，从而改善糖脂代谢。Jiang 等[35]研究发现，0.15 g/kg BA 可以促进罗非鱼对脂质的消化吸收，调节脂代谢，值得注意的是，过量BA（添加量1.35 g/kg）会损伤肝脏功能，肝细胞空泡化，胆囊易碎、形成胆结石，并且对鱼类的生长有抑制作用，因此，摸索BA 的适宜添加量对水产动物十分重要。此外，De Moura 等[40]在饲料中添加1.0%牛磺酸能够增加血清和前肠中的总BA，血清中的胆固醇、总蛋白质和甘油三酯水平也显著增加，进而导致脂肪消化率升高，对脂代谢有积极作用。Richarda 等[44]研究表明，在植物蛋白质饲料中添加不同水平的牛磺酸对塞内加尔鳎（Solea senegalensis）生长性能和饲料转化率有积极影响，能够增强BA 的合成，降低甘油三酯水平，调节脂代谢。Koven 等[45]研究发现，随着饲料中牛磺酸添加量的增加，白斑石斑鱼（Epinephelus Aeneus）肝脏总脂质及其脂肪酸的组成减少，表明牛磺酸发挥了降胆固醇作用，导致BA 的产生量增加，总脂质和脂肪酸水平也显著升高。向枭等[36]研究发现，随着BA 添加水平的升高，齐口裂腹鱼幼鱼血清中胆固醇、甘油三酯含量均逐渐升高，而低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）含量逐渐降低，减少脂肪沉积，改善肌肉品质。胡田恩等[43]研究发现，适量添加（100、200 mg/kg）BA 能够显著提升牛蛙肝脏AST 活力，降低肝酯酶（HL）和脂蛋白酯酶（LPL）活力，保护肝脏功能，而过量添加BA（300 mg/kg）会导致牛蛙肝损伤。这些研究有助于进一步确认饲料中添加BA 对水产动物糖脂代谢具有较大影响，并能够在此基础上调节水产动物机体健康。

3 小结与展望

近年来，各类BA 相关产品出现在市场上，因其多种功能而被广泛应用于水产动物的促生长添加剂或抗氧化剂，可以确定的是BA 能够有效提高水产动物的生长性能、消化酶活力、抗氧化功能及免疫功能，在改善水产动物肉质品质、调节肠道菌群平衡等方面发挥重要作用。BA 有望成为水产动物的全能型饲料添加剂，其具体功效与其所添加BA 成分及含量密切相关，但由于水产动物品种以及饲料配方的性质均不相同，还需要通过更多的试验来确定BA 最佳添加水平；此外，BA 具有重要的生理生化功能，未来的研究方向还应集中于研究BA 作为植物型饲料添加剂的作用机理。因此，全面客观地认识BA 的生理功能，科学合理地调控BA 代谢，对维持动物机体健康，治疗水产动物脂肪肝、肝胆综合症等疾病有重要意义。