鱼类体表黏液研究进展

刘晓晨，佟长青，李 伟

（大连海洋大学 食品科学与工程学院，辽宁 大连 116023）

0 引言

鱼类体表黏液是鱼类保护机体的第一道重要防线，对鱼类的生长起着重要的生理作用。鱼类体表黏液由上皮黏液细胞进行分泌。黏液细胞是一类分布于鳃、消化道、皮肤的腺体细胞[1]。根据黏液细胞中含有不同类型的黏蛋白和黏多糖，可以将黏液细胞分成不同类型[2]。研究人员利用过碘酸雪夫试剂染色法（Periodic Acid-Schiff stain，PAS）、HID（Highspeed diamine） 染色法和AB（Alcian B1ue） 染色法对黏液细胞的分泌物质进行分型，发现鱼类黏液含有中性黏蛋白、糖蛋白、磺基黏蛋白、唾液黏蛋白、蛋白多糖和透明质酸等成分[2-6]。鱼类黏液的化学成分复杂，其生物学功能也多种多样，包括免疫防御、机械屏障、减少身体摩擦力和保持身体湿润等[7]。目前，对于鱼类体表黏液已有较多的研究报道，对鱼类体表黏液的化学组成与生物学功能进行了总结，以期为深入研究黏液的结构与功能的关系奠定基础。

1 鱼类体表黏液化学组成

鱼类体表黏液参与鱼类的免疫防御、渗透压调节、抗逆性生长、呼吸、繁殖、运动、排泄和信息交流等生物学功能[8-9]。因此，发现在鱼类体表黏液中含有糖蛋白、溶菌酶、补体蛋白、凝集素、黄素酶、蛋白水解酶、抗菌肽及免疫球蛋白等化学成分[10]。Goto-Nance R 等人[11]利用离子交换层析和Sepharose S-200 型凝胶过滤层析从泥鳅（Misgurnus anguillicaudatus） 的体表黏液中分离出凝集素（MAL-1），其天然分子量大于300 kDa，SDS-PAGE电泳显示出40 kDa 和41 kDa 2 个蛋白，MAL-1 可以被胎球蛋白、N-乙酰-D-葡萄糖胺、D-甘露糖和N-乙酰神经氨酸抑制。赵志凤等人[12]对鲶鱼体表黏液活性成分与抑菌特性进行了研究，发现体表黏液中主要含有蛋白质与多糖，分别占黏液干质量的40%左右和4.2%。韩庆等人[13]对洞庭湖鲶鱼（Silnrus asotus） 体表黏液化学组成进行了分析，发现体表黏液含有18 种氨基酸、二十碳五烯酸（EFA）、二十二碳六烯酸（DHA） 及花生四烯酸（ARA），还含有丰富的矿物质。Tasumi S 等人[14]从日本鳗鱼（Anguilla japonica）体表黏液中分离出2 个乳糖特异性凝集素AJL-1 和AJL-2，分子量分别为160 913 Da 和31 743 Da，AJL-1和AJL-2 属于Ca2+依赖型凝集素。李志涛等人[15]利用离子交换层析和凝胶过滤层析从鲶鱼体表黏液中分离纯化出了IgM，具有提高小鼠免疫功能的作用。Guardiola F A 等人[16]研究了5 种硬骨鱼体表黏液，包括金头鲷（Sparus aurata）、欧洲鲈鱼（Dicentrarchus labrax）、波纹短须石首鱼（Umbrina cirrosa）、细点牙鲷（Dentex dentex） 和布氏石斑鱼（Epinephelus marginatus），通过分析研究发现黏液中主要含有凝集素、IgM、溶菌酶、蛋白酶、抗蛋白酶、碱性磷酸酶、酯酶及过氧物酶。Lallès J[17]总结了鱼类体表黏液中碱性磷酸酶的作用，认为其具有抗水中微生物导致的发炎作用，同时环境因素、营养因素和膳食补充剂都影响体表黏液中碱性磷酸酶的水平。

总的来说，对鱼类体表黏液中寡肽、蛋白质类化学成分研究较多，对含有的糖类物质、脂肪酸类物质研究较少。鱼类体表黏液的化学成分构成决定其生理功能，为了更好地理解鱼类体表黏液的生理功能，就需要全面研究体表黏液的化学成分。

2 鱼类体表黏液功能

2.1 免疫防御功能

先天免疫系统是脊椎动物的基本防御机制，因为鱼类的特异性免疫在低温等次优环境中受到限制，所以特别依赖先天防御来初步防止病原体入侵。Saleh M 等人[18]证实了鲤鱼皮肤黏液在保护其免受多子小瓜虫感染方面发挥了关键作用，可能与凝集素途径激活和蛋白水解有关，19 种免疫相关蛋白和信号转导蛋白的丰度在免疫应答中存在差异。Li T 等人[19]研究了鲶鱼体表黏液中含有的抗菌肽CF-14 的特性，在pH 值4.0～12.0，温度30 ℃条件下具有活性，其抗菌机理为增加细胞膜通透性，引起细菌DNA 外泄。Wang H 等人[20]发现克氏双锯鱼皮肤黏液含有溶菌酶和蛋白酶，对嗜水气单胞菌、副溶血弧菌等革兰氏阴性菌具有很强的抗性，在30～90 ℃下热处理和pH 值5.0～8.0 的条件下不受影响。Go H 等人[21]发现了豹纹多纪鲀皮肤黏液中一种属于2 型铁调节蛋白（Hepcidin） 的抗菌肽TpHAMP2，由23 个氨基酸组成，8 个Cys 残基形成4 个分子内二硫键，具有广谱抗菌活性。Valero Y 等人[22]研究了大西洋鲑鱼皮肤黏黏液中的NK-lysin 抗菌肽的组成型表达。Bunnoy A 等人[23]在鳙鱼的皮肤黏液中分离得到KUO11TH 菌株，该菌株与皮氏不动杆菌和莴苣不动杆菌密切相关，在体外对多种淡水鱼病原体表现出很强的抗性。Shibuya K 等人[24]发现河鲀体表黏液中表达的角蛋白具有凝集酵母的作用，这是其机体阻挡微生物的一种方式。Yun Chieng C C 等人[25]探究了褐点石斑鱼感染哈维氏弧菌后的黏膜反应，检测到皮肤中杯状细胞和黏液中含有的核苷二磷酸激酶、蛋白酶亚单位α-I 型、铜锌超氧化物歧化酶的增加。Abdel-Shafi S 等人[26]探究了非洲鲶表皮黏液中糖蛋白的生物学特性及抗菌活性，分子量为22 kDa 的糖蛋白CFG 对化脓链球菌、伊氏李斯特菌和大肠杆菌具有明显抑制作用。

对于鱼类体表黏液中具有免疫防御功能化学成分的研究，在水产养殖中具有广泛的应用前景。随着水产养殖规模不断扩大，养殖密度的增加，鱼类疾病发生的概率明显增加。因此，通过对鱼类体表黏液中化学成分的研究，可以为鱼类疾病的研究提供基础数据。

2.2 调节渗透压作用

鱼类生活在水中，需要维持机体中盐分的数量。黏液在保持机体在一定的渗透压范围起到关键作用。黏液中的糖蛋白对鱼类调节机体渗透压起着重要作用[27]。Schreiber A M[28]回顾了比目鱼皮肤在渗透压调节方面的作用，认为起着重要作用的是富含线粒体的细胞，并且认为皮肤在离子交换过程中起主要作用。

2.3 运动功能

鱼类体表黏液可以润滑鱼的体表，减小其与水的摩擦阻力，有利于鱼的运动，可使鱼体付出较小的能量，获得较大的运动速度。Seo E 等人[29]通过对泥鳅皮肤减阻的直接测量，发现黏液层对皮肤摩擦力的减小有很大影响，研究结果加深了对泥鳅黏液层分泌黏液减少皮肤摩擦的功能形态学的认识。

2.4 其他作用

鱼类的捕食对象，如浮游幼虫（Baetis larvae）可以识别细菌分解鱼体表黏液释放出的糖胺聚糖，从而躲避鱼类的捕食[30]。鱼类体表黏液的分泌与其捕食的对象行为有密切关系。

3 鱼类体表黏液的应用

3.1 在水产养殖中的应用

韩庆等人[13]对洞庭湖鲶鱼体表黏液和肌肉中营养组成进行了对比，发现黏液的成分是其生理功能的反应，因此通过分析其黏液的成分，来调整其饲料的供给量，指导水产养殖。Zhao N 等人[31]首次筛选半滑舌鳎黏液外泌体中的miRNAs，通过实时定量PCR 验证，3 种miRNAs 的表达水平在健康鱼和感染哈维氏弧菌鱼之间存在显著差异，为鱼病的早期筛选提供了一种实用的方法。Bulloch P 等人[32]研究了利用F2 异前列腺素（F2-isoprostances） 对梭子鱼健康状态进行无损伤检测的方法。鱼类体表黏液也反应鱼的免疫力水平，通过监测黏液中的糖蛋白、溶菌酶、补体蛋白、凝集素、黄素酶、蛋白水解酶、抗菌肽及免疫球蛋白等成分水平，可以确定养殖鱼类的健康状态。

3.2 在药物研发中的应用

抗菌肽是鱼类体表黏液中重要的化学成分之一。刘权伟等人[33]研究了鲶鱼体表黏液抗菌肽的结构，并对其抑菌机理进行了探究，发现该抗菌肽通过桶板模型机制发挥抑菌作用。抗菌肽具有广谱抗菌特性，是代替抗生素的潜在候选者。

Ardeshir R A 等人[34]的研究发现，圆鰕虎鱼（Neogobius melanostomus） 和鲤鱼（Cyprinus carpio） 皮肤黏液中的活性物质具有通过P53 表达选择性诱导MCF7 和LNCap 细胞凋亡和细胞周期阻滞的活性。Kwak C 等人[35]的研究发现，乳糖结合的鳗鱼皮肤黏液具有对人白血病K562 细胞的诱导凋亡的作用。大头多齿海鲶皮肤黏液使人肺腺癌上皮细胞株A549 和人结肠癌细胞HT 29 发生细胞膜脱落、染色质凝聚、凋亡小体形成等变化，从而使癌细胞活力显著降低[36-37]。鲻鱼黏液使喉癌细胞形态发生变化，且癌细胞收缩率和死亡率具有浓度依赖性[38]。不同浓度的泥鳅黏液多糖与人早幼粒细胞白血病细胞（HL-60） 共同孵育后，一氧化氮（NO） 含量和乳酸脱氢酶（LDH） 释放活性增加，表明泥鳅黏液中的新型多糖可诱导HL-60 细胞凋亡[39]。鱼类体表黏液中的具有抗肿瘤作用的活性物质，为抗肿瘤药物开发提供了重要的结构信息。

3.3 在环境治理中的应用

近年来，由于人类生产活动造成工业污染，导致河流、海洋等水系存在重金属超标的现象。鱼类属于低等水生脊椎动物，其黏液细胞属于非特异性免疫系统，分布于皮肤、鳃、口腔、消化道的上皮中。因此，在重金属暴露的条件下，鱼类体表黏液细胞中的化学成分会发生变化。张红梅[40]研究了铅暴露对黄河鲤鱼黏液细胞中化学成分变化的影响，一定浓度的铅可以增加黏液细胞数量，使黏液细胞中酸性黏多糖增加。张贵生[41]研究稀土元素对鲤鱼黏液细胞作用时发现，镧可以明显诱导黏液细胞增加。

Omidi F 等人[42]研究了圆鰕虎鱼体表黏液作为戈尔甘（Gorgan） 湾污染的生物标志物的可行性，认为免疫相关的溶菌酶具有一定的指标作用。Carbajal A和Geffroy B 等人[43-44]比较了不同污染梯度下突吻欧雅鱼皮肤黏液皮质醇值的变化，结果显示栖息地会影响皮质醇含量，因此突吻欧雅鱼黏液中的皮质醇含量可以作为栖息地质量生物标志物。鱼类体表黏液化学成分的变化，可以为环境治理提供基础数据。

4 结语

鱼类体表黏液在鱼类生长发育过程中起着重要作用。鱼类体表黏液中含有糖蛋白、溶菌酶、补体蛋白、凝集素、黄素酶、蛋白水解酶、抗菌肽及免疫球蛋白等化学成分，具有免疫防御功能、调节渗透压作用与运动功能等。对鱼类体表黏液的深入研究，不仅阐明鱼类生长发育的基本理论，而且有助于解决鱼类养殖、药物研发和环境治理等领域中的实际问题。