环境因子胁迫对鱼类生理生化和免疫指标影响的研究进展

谢国强

（河南省水产科学研究院， 郑州 450044）

鱼类在水体一定环境指标下生长， 其生活环境的变化对鱼类的生长、繁育、摄食、行为均有直接或间接的影响。 水体中的温度、pH值、盐度、氨氮、亚硝酸盐、底质等对鱼类的健康生长至关重要。 近年来，随着极端天气频发以及集约化养殖的快速发展，极易导致养殖水体温度骤变或水体底质恶化， 在水体中相关环境因子的突然改变， 严重影响着鱼类的正常生长和生理代谢， 从而对鱼类产生一定程度的环境胁迫。

环境胁迫指一种环境因子或多种环境因子综合作用对其生存状态产生的压力， 打破原来鱼类与环境之间所形成结构完整性和功能平衡性， 影响鱼类体内的正常生理代谢功能， 机体的物质代谢和能量代谢出现紊乱。 通常情况下，胁迫可分为急性环境胁迫和慢性环境胁迫，无论哪种胁迫，都会对鱼体造成一定程度的伤害。 本文总结了近年来相关环境因子胁迫对鱼类抗氧化酶以及免疫指标影响的研究进展，旨在为渔业可持续发展提供一定的科学依据。

1 抗氧化酶概述

当水体环境发生变化会引起鱼体内多种生理应激反应， 鱼体受到应激反应后产生大量活性氧自由基（ROS），对鱼类的生长和生理代谢水平有着直接的影响。 然而作为抗氧化酶，如：过氧化氢酶(Catalase，CAT)、 超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase，SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase，GSH-PX)等均有清除生物体内过量ROS的能力，对增强生物机体抗氧化、 防御能力以及提升其免疫力具有重要作用[1]。其中，SOD 、CAT是抗氧化酶系统中极其重要的功能酶， 二者联合起来有清除ROS 的能力。 有研究表明，当鱼类机体受到外界胁迫时，SOD和CAT在清理过量自由基时具有一定的协同性，当其活性下降时，表明其清除ROS的能力下降[2]。 总抗氧化能力(T-AOC)通常用于衡量抗氧化系统功能，在一定程度上可以反应生物机体清除ROS的能力[3]。 丙二醛（MDA） 是衡量生物机体氧化胁迫程度的指标之一，可以反映机体细胞膜过氧化的程度，它还能加剧细胞膜的损伤， 反映组织细胞受ROS 攻击的程度[4]。溶菌酶（LZM）是鱼体非常重要的免疫因子，其活性与水温、盐度等环境因子密切相关，通常情况下，环境因子的急剧变化会显著抑制机体的免疫功能。 免疫球蛋白M(IgM)是鱼体内一种重要的免疫球蛋白，主要分布在血液中，IIM是反应鱼类机体免疫应答的重要指标，与LZM相似，当其受到外界环境急剧变化时，其免疫功能会受到显著抑制[5]。

2 相关环境因子胁迫对鱼类生理生化指标的影响

2.1 温度

鱼类作为变温动物， 温度的变化对鱼的生长及生理代谢有直接影响。 管敏等[6]研究发现温度骤变使史氏鲟 (Acipenser schrenckii）SOD、CAT 活性、GSH含量、 MDA 含量和LZM活性均发生不同程度的变化，IgM 含量呈先下降后升高的趋势，这也表明急性低温胁迫对史氏鲟幼鱼肝脏机能产生了不利影响，并显著抑制了其抗氧化防御能力和免疫功能。 在温度胁迫对双带隐带丽鱼(Apistogramma bitaeniata)抗氧化酶和免疫指标的研究中发现， 在养殖过程中遇到温度骤变时， 在24 h内进行补救是及时有效的；20℃和32℃组SOD 和CAT 活性、GSH 和MDA 含量的变化趋势基本一致， 而与32℃处理组比20℃处理组更能促使双带隐带丽鱼产生更多的LZM， 表明32℃处理组在受到高温胁迫后对双带隐带丽鱼幼鱼产生了一定的保护机制； 各处理组IgM 含量变化不显著[7]。在温度对大口黑鲈幼鱼不同组织抗氧化酶影响的研究中， 在21～33℃条件下， 大口黑鲈SOD和CAT 活性在鳃中含量最高且变化较大， 鳃中SOD和CAT 活性随着温度升高而先降低后升高，而29℃组活性最低；与SOD和CAT 活性相似，MDA 含量在鳃中较高，其中鳃和肠中的MDA含量均在21℃组含量最高。 肝脏、鳃和肠中均有较高GSH，整体随温度升高而呈先降低后升高的趋势。 肝脏中T-AOC处于较高，肌肉中最低，整体随温度升高呈波动性变化，在29℃组最低[8]。 研究发现将大口黑鲈幼鱼置于31℃、34℃和37℃的水中，34℃和37℃处理组成活率均低于50%，在48 h 时，31℃和34℃组SOD、GSH-PX、CAT、LZM活力均显著高于对照组[9]，因此，在日常养殖过程中，应将水温控制在34℃以下。 在急性温度胁迫对银鲳(Pampus argenteus)幼鱼抗氧化酶和免疫指标的研究中发现， 在银鲳幼鱼肝脏中，22℃组SOD和CAT活性均呈先上升后下降的趋势，GSH-PX和MDA均出现不同程度的变化， 这也意味着急性温度胁迫对银鲳幼鱼的肝脏造成了一定程度的损伤， 并对其抗氧化能力和免疫应答反应产生了一定的影响。 在对翘嘴鳜（Siniperca chuatsi）幼鱼进行96 h温度胁迫过程中，翘嘴鳜幼鱼肝脏SOD和CAT活性呈先降低后升高再降低的变化趋势，其SOD和CAT活性在整个实验过程中变化趋势比较一致， 相似的结果在在吉富罗非鱼（Oreochromis niloticus）中也有出现。高温胁迫对美洲鲥（Alosa sapidissima）的研究中发现[10]，在肝中，28℃和30℃组CAT、 GSH-Px、SOD活性随时间增长均呈上升变化，MDA含量呈先升后降的变化趋势；在血清中，30℃组SOD活性和MDA含量均随时间增长呈先升后降再升的变化，在96 h时均显著大于24℃和28℃组（P＜0.05），而24℃和28℃组均较稳定，28℃组CAT和GSH-Px活性均随时间增长呈上升趋势，24℃组基本稳定，30℃组在48 h呈下降趋势， 表明高温胁迫对美洲鲥抗氧化酶产生了较大影响。

2.2 氨氮

氨氮是养殖水环境中主要的污染因子之一，其来源于蛋白质最终的分解代谢产物， 通常以总氨氮来衡量水中的氨， 其以离子氨 （NH4+） 和非离子氨（NH3）两种形式存在。 鱼类对氨氮的毒性非常敏感，当鱼类长时间处于氨氮胁迫环境下并且超过自身机体调节限度时， 机体的非特异性免疫系统就会被破坏，其中抗氧化系统最容易被破坏，机体中部分抗氧化物质的含量下降，抗氧化酶的活性降低，从而导致鱼类免疫力下降严重影响鱼类的健康。 在氨氮胁迫对刀鲚(coilia nasus)稚幼鱼研究中发现，在胁迫24 h后稚幼鱼T-AOC活力显著下降， GSH-PX活力上升但不显著，T-SOD 、CAT活力均显著上升； 恢复24 h后各种酶的活性都在向正常水平恢复， 但是最终都没有恢复到对照组水平,表明刀鲚在受到氨氮胁迫后对抗氧化系统产生了一定的应激反应并影响其生长。 管敏等在慢性氨氮胁迫对子二代中华鲟(Acipenser sinensis)研究中发现，子二代中华鲟血清和肝脏SOD、CAT、T-AOC活性及GSH含量随氨氮浓度的增加呈逐渐降低的趋势， 而MDA含量呈升高趋势，血清、肝脏LZM活性及IgM含量均显著下降，慢性氨氮胁迫显著抑制了子二代中华鲟的生长，降低了鱼体的抗氧化能力和免疫能力。在急性氨氮胁迫对翘嘴鳜幼鱼的研究中发现， 翘嘴鳜幼鱼肝脏SOD、CAT活性和GSH含量均呈先升高后降低的变化趋势，可能是随着氨氮胁迫时间的延长， 鱼体内ROS含量不断增加，肝脏组织受到氨氮毒性影响，从而抑制了其抗氧化酶活性，最终导致抗氧化功能被削弱；此外，该研究还发现翘嘴鳜幼鱼肝脏SOD、CAT和GSH三者具有协同作用。在慢性氨氮胁迫对史氏鲟（Acipenser schrenckii）幼鱼的研究中发现，慢性氨氮胁迫显著抑制了史氏鲟幼鱼的生长，降低了鱼体的抗氧化能力和免疫能力；随着氨氮浓度的增加， 肝脏SOD、CAT、T-AOC活性和GSH含量呈下降趋势，MDA含量呈上升趋势。免疫指标中，LZM活性和IgM含量受氨氮胁迫影响显著。

2.3 盐度

盐度是水生动物的限制生态因子之一， 养殖环境的盐度波动对水生动物生长、 发育及渗透压调节均有重要的影响。 水体盐度变化会导致鱼类的内外渗透压失衡， 从而使其启动一系列生理调节功能以适应环境盐度的改变。 有研究表明， 大鳞副泥鳅（Paramisgurnus dabryanus）对一定浓度的盐度具有调节适应能力，在大鳞副泥鳅受到盐度胁迫后，其肝脏SOD和CAT活性均表现为先上升、 后下降的趋势，且分别于胁迫12 h和2‰时达到最大值，GSH-PX活性在胁迫后的12 h内有所升高， 之后所有盐度试验组均回落至正常水平，MDA含量分别在1‰和7‰时达到最大值，且显著高于淡水对照组。 在盐度对云纹石斑鱼研究中发现，其SOD 与CAT 活性呈先下降后上升的趋势，最终恢复至正常水平，而MDA含量呈先上升后下降的趋势，表明酶活力初期会受到抑制，随后恢复，以抵御胁迫伤害。 溶菌酶活力随时间延长先升高后降低，在非特异性免疫中发挥重要作用。研究发现，黄河鲤幼鱼在养殖用水盐度0 ～6‰ 范围内适当提高盐度可提高其肝脏抗氧化性能， 各盐度组黄河鲤幼鱼肝脏组织的SOD、CAT、LZM、GSH-Px 活性随胁迫时间的延长均有先升高后下降的趋势，且SOD、CAT、GSH-Px 活性在盐度为6 ‰时能在胁迫96h 内维持较高水平， 各盐度组的MDA 含量均在胁迫6 h达峰值， LZM 酶活性在胁迫96h 内均显著高于对照组。 在对点篮子鱼（Siganus guttatus）的研究中发现，点篮子鱼对低盐的耐受力比较强， 在盐度快速改变时， 点篮子鱼能通过调节自身的抗氧化酶活力来清除体内过量的ROS； 点篮子鱼直接放入盐度为10和20的水体中， 其SOD、CAT 和GSH-PX 活性虽有一定程度的升高，但与对照组无显著性差异，直接放入盐度为5‰的水体中SOD 酶活性与对照组无显著性差异， 而CAT 和GSH-PX 活性与对照组有显著性差异，但在24h时均恢复到对照组水平。

3 小结与展望

相关环境因子胁迫使鱼类无法保持正常的生理状态， 促使抗氧化水平和免疫指标发生一定程度的变化或无法恢复至正常水平，而在日常养殖过程中，严重影响鱼类的正常生长、发育、摄食等行为，最终导致抗病力下降、生长缓慢，甚至出现大面积死亡现象。因此，今后需对相关环境因子对鱼类的影响进行更深入的研究， 探究不同环境因子联合对鱼类影响的作用机制， 根据抗氧化酶的变化作为水质检测和鱼类健康的重要依据， 建立环境因子胁迫对鱼的反应与水质监测和相结合的预警方案， 为渔业健康养殖发展提供重要的科学依据。