孙述好,胡男,黄紫薇,潘雨佳,李应东
(1.丹东市渔业发展服务中心,辽宁丹东 118017;2.沈阳农业大学动物科学与医学学院,辽宁沈阳 110866)
昼夜节律属于生物节律的一种,也称日节律,小到蓝藻,大到人类,几乎在所有生物体内被发现,并调节睡眠、食物摄入、体温、激素水平和许多其他生物过程[1]。昼夜节律对于控制生理和行为功能至关重要,使生物体能够适应和预测环境中的时间变化[2]。
抗氧化酶活性是动物生理健康的重要指标,反映了动物抵抗外界环境的能力。在机体内,丙二醛(MDA)是常用的细胞膜脂过氧化指标,能造成各种酶和细胞膜结构的损伤[3]。抗氧化防御系统中,超氧化物歧化酶(SOD)是体内清除自由基的首要物质,平衡体内氧化和抗氧化作用。此外,过氧化氢酶(CAT)和还原型谷胱甘肽(GSH)等多种酶被动员起来,以降低生物体对活性氧损伤作用的敏感性,它们共同作用于机体,使其免受自由基毒害。
大鳞副泥鳅(Paramisgurnusdabryanus)隶属于鲤形目、鳅科、副泥鳅属,为底栖小型鱼类,是中国特种淡水养殖品种,具有环境适应性强、养殖周期短、营养丰富等特点[4]。大鳞副泥鳅的皮肤是主要的抗氧化和呼吸组织。因此,该试验以大鳞副泥鳅为实验对象,探究其皮肤抗氧化酶活性的昼夜节律,以期为生产实践提供理论依据。
试验所用大鳞副泥鳅购买于沈阳市浑南区泥鳅养殖池塘,运回沈阳农业大学水产养殖实验室进行暂养。抗氧化酶活性试剂盒购买于南京建成生物工程研究所。
试验开始前在养殖缸(300L)内加入高锰酸钾消毒,排净后加入100L水,曝气24hrs。选取300尾(5g±0.3g)体质健康的大鳞副泥鳅,分别放入三个养殖桶中,每桶100尾,室内自然光照条件下暂养10d,水温16±0.5℃。暂养期间8:00时和17:00时各投喂1次,投喂量为总质量的1%,投喂1h后换水25%。取样前2d停止投喂。
在24hrs内每4hrs取样一次(00: 00时,04: 00时,08: 00时,12: 00时,16: 00时和20: 00时),每次取样每个养殖桶随机取2尾,解剖后取皮肤组织,保存于-20℃冰箱待测。主要检测皮肤组织中总抗氧化能力(T-AOC)、SOD、GST、GSH-Px、MDA和CAT。实验严格按照试剂盒说明进行操作。
所有数据均采用SPSS26.0软件进行单因素方差分析(One Way ANOVA),所有分析的显著性水平设定为P<0.05,数据表示为平均值±标准误差。所有图像均在Microsoft Excel中以散点图的形式生成。
结果显示,大鳞副泥鳅的抗氧化酶活性呈现明显的昼夜节律。其中T-SOD和GSH-Px在04: 00时出现峰值,显著高于谷值(P<0.05)。GST和T-AOC在00: 00出现峰值,CAT在08: 00时出现峰值,显著高于谷值(P<0.05)。同时,MDA的峰值出现在12: 00时,谷值出现在04: 00时,差异性显著(P<0.05)。
注:每个时间点代表平均值±标准差(n=5)。白色和黑色条分别表示白天和黑夜。NOTE:Each time point represents mean ±S.E.M. (n=5). White and black bars indicate day and night.图1 皮肤组织抗氧化酶活性的昼夜节律Figure 1. Circadian rhythm of antioxidant enzyme activity in skin
水生生物通过内部昼夜节律和外部环境周期的同步变化,调节内分泌和代谢水平,从而适应环境生存。皮肤作为大鳞副泥鳅防御体系的第一道屏障,在抗氧化防御体系中发挥着重要作用。在夜间,大鳞副泥鳅的各种抗氧化酶活性均有提高,说明其在夜晚具有更高的抗氧化能力。众所周知,光照是产生昼夜节律的重要因素。有报道指出,光照与鱼类的生长和生理状态密切相关,如增重率、生长率和抗氧化状态[5-6],这与该试验结果一致。此外,MDA在机体内的含量过高会产生中毒反应,甚至死亡。该试验中,皮肤MDA含量在光照后迅速升高,12:00时出现峰值。据此推测,这与物种的生活习性相关。大鳞副泥鳅生活在水体的底层,夜间是其活动的高峰期,而长时间暴露在明亮环境中会造成不必要的生理压力,从而导致抗氧化酶活性降低。相类似的结果也在牛蛙和小龙虾研究中有过报道[7-8]。
该研究证实了大鳞副泥鳅皮肤组织的抗氧化酶活存在明显昼夜节律变化,相比之下,夜间抗氧化能力显著高于白天。后续研究会对大鳞副泥鳅皮肤抗氧化酶的周年节律变化进行测定,进一步阐释其节律变化情况。综上所述,该研究结果丰富了大鳞副泥鳅的基础生理学数据,也对未来的养殖生产实践提供理论依据。