付建东 王祯辉 田云臣 石洪玥 尤宏争
摘 要:為探究捕捞胁迫对珍珠龙胆石斑鱼血清酶及葡萄糖含量的变化。捕捞胁迫15 min,分别在捕捞胁迫开始前和捕捞胁迫后的0、6、12、24、48、96 h取血进行测定。结果表明:总超氧化物歧化酶(T-SOD)活力在捕捞胁迫后12 h降到最低值,总体呈先下降后升高趋势,各胁迫组均显著低于胁迫前水平(P<0.05)。谷胱甘肽(GSH)含量在胁迫后呈上升趋势,24 h达到最大值,胁迫后0~48 h各组均显著高于胁迫前(P<0.05),到96 h逐渐恢复到胁迫前水平。总抗氧化能力(T-AOC)活力呈现先下降后上升的趋势,在胁迫后6 h下降到最低值,24 h达到最大值,且与胁迫前差异不显著(P>0.05)。谷丙转氨酶和谷草转氨酶活力总体呈上升—下降—上升—下降的波浪式变化趋势。二者均在胁迫后24 h达到最大值。之后GOT酶活力逐渐下降并趋于胁迫前水平,且差异不显著(P>0.05)。而胁迫后的GPT酶活力值均显著高于胁迫前水平(P<0.05),胁迫后24~48 h显著高于其余时间组(P<0.05)。碱性磷酸酶(AKP)活力变化趋势与酸性磷酸酶(ACP)活力基本一致,分别在胁迫后的48 h、24 h达到最大值,随后呈下降趋势。AKP酶活力在96 h趋于胁迫前水平,差异不显著(P>0.05)。而ACP在96 h 酶活力值仍保持较高水平,显著高于胁迫前水平(P<0.05)。在捕捞胁迫后乳酸脱氢酶(LDH)活力呈上升的趋势,在捕捞胁迫后6 h 的LDH活力达到最高值,随后LDH活力逐渐下降到胁迫前水平。捕捞胁迫后0~6 h的LDH活力值均显著高于胁迫前和在胁迫后其余各时间组(P<0.05)。葡萄糖(GLU)含量在捕捞胁迫后总体呈现的趋势为先上升后下降,最后恢复至胁迫前水平,在胁迫后6 h达到最大值。综上,捕捞胁迫造成了珍珠龙胆石斑鱼的应激反应,但在胁迫后96 h血清部分生理指标趋于胁迫前水平,对其生理机能不会产生持久性影响。
关键词:珍珠龙胆石斑鱼;捕捞胁迫;血清;抗氧化
中图分类号:S965.334 文献标识码:A DOI 编码:10.3969/j.issn.1006-6500.2023.S.014
Effect of Capture Stress on Serum Enzyme Activity and Glucose Content of Pearl Gentian Grouper (Epinephelus fuscoguttatus × Epinephelus lanceolatus)
FU Jiandong1, WANG Zhenhui1, TIAN Yunchen2, SHI Hongyue2, YOU Hongzheng3
(1. Tianjin Haifa Zhenpin Industrial Development Company Limited, Tianjin 300450, China; 2.College of Computer and Information Engineering, Tianjin Agricultural University,Tianjin 300384,China; 3.College of Fisheries, Tianjin Agricultural University, Tianjin Key Laboratory of Aquatic Ecology and Aquaculture, Tianjin 300384, China; 4. Tianjin Fisheries Research Institute, Tianjin 300202)
Abstract: In order to explore the changes of serum enzymes and glucose levels in pearl gentian grouper were studied.After 15 min of capture stress, blood was taken at 0, 6, 12, 24, 48 and 96 h after the start of fishing stress and before.The results showed that the activity of total superoxide dismutase (T-SOD) decreased to a minimum at 12 h after the capture stress, and then decreased first and then increased. The stress levels in all stress groups were significantly lower than those before stress (P<0.05). The content of glutathione (GSH) increased after stress and reached the maximum at 24 h. After 0-48 h, the concentration of glutathione (GSH) in each group was significantly higher than that before stress (P<0.05). It gradually returned to pre-stress level after 96 hours. The activity of total antioxidant capacity (T-AOC) decreased first and then increased. It decreased to the lowest value at 6 h after stress and reached the maximum at 24 h, and there was no significant difference from pre-stress (P>0.05). The activity of glutamate pyruvic transaminase(GPT) and glutamic-oxaloacetic transaminase(GOT) showed a wave-like trend of rising-falling-rising-decreasing. Both reached the maximum at 24 h after stress. After that, the GOT enzyme activity gradually decreased and tended to pre-stress levels, and the difference was not significant (P>0.05). The GPT enzyme activity after stress were significantly higher than those before stress (P<0.05), and 24-48 h after stress was significantly higher than the other time groups (P<0.05). The activity of alkaline phosphatase (AKP) was basically consistent with the activity of acid phosphatase (ACP), and reached the maximum at 48 h and 24 h after stress, respectively, followed by a downward trend. The activity of AKP enzyme at 96 h before stress was not significantly different (P>0.05). The enzyme activity of ACP remained at a high level for 96 h, which was significantly higher than that before stress (P<0.05). The activity of Lactate dehydrogenase (LDH) showed an upward trend after fishing stress, and reached the highest value 6 hours after fishing stress, and then the LDH activity gradually decreased to the pre stress level. The LDH activity values at 0-6 hours after fishing stress were significantly higher than those before stress and other time groups after stress(P<0.05). The overall trend of glucose (GLU) content after fishing stress is to first increase, then decrease, and finally recover to the pre stress level, reaching its maximum value 6 hours after stress.In conclusion, capture stress caused the stress response of pearl gentian grouper, but some serum physiological indicators tend to pre-stress levels at 96 h after stress, which will not have a lasting effect on its physiological function.
Key words: pearl gentian grouper; capture stress; serum; oxidation resistance
珍珠龙胆石斑鱼(Epinephelus fuscoguttatus× Epinephelus lanceolatus),隶属于鮨科(Serranidae)、石斑鱼属(Epinephelus),是由鞍带石斑鱼(Epinephelus lanceolatu)和棕点石斑鱼(Epinephelus fuscoguttatus)杂交的新品种,因其具有肉质细腻、营养丰富、生长速度较快、抗病性能好、经济价值高等优点而成为石斑鱼养殖产业的新宠[1]。近几年,其人工养殖得到迅猛发展,在我国的广东、海南、福建等南方沿海石斑鱼主养区,珍珠龙胆石斑鱼成为养殖比例最高的品种[2]。
在水产养殖生产过程中,鱼类受到外界环境的胁迫,可以激活鱼体内的自身保护机制去抵抗对机体造成损伤的胁迫因子,但当鱼体长时间处于紧张状态,会导致鱼体自身能量消耗过多,进而减慢生长速率,并且机体的非特异性免疫功能也会减弱,造成机体抵抗力下降[3-4]。捕捞胁迫是一种急性胁迫,国外对鱼类捕捞胁迫引起的生理变化已有较多报道,其研究主要集中于鱼类血液激素水平和血浆血糖等变化[5-11]。本研究通过模拟实际生产中的捕捞操作,研究捕捞胁迫对珍珠龙胆石斑鱼血清非特异性免疫相关的指标的影响,为珍珠龙胆石斑鱼的养殖过程中的操作提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验用珍珠龙胆石斑鱼(E. fuscoguttatus♀×E. lanceolatus♂)取自天津市某水产养殖有限公司。选择体质健康、活泼好动、大小均匀的龙胆石斑作为试验用鱼,共180尾,其平均体长为(20.0±5.2) cm,平均体质量为(201.5±24.8) g。水温(26±1) ℃,盐度16~17,溶氧9 mg·L-1,pH值7.8~8.3。
1.2 试验设计
试验在养殖车间进行,养殖池规格为6 m×6 m×1.5 m,养殖池水深0.5 m。先将养殖池水位迅速降至0.2 m,随后用网将鱼追赶至鱼池的一侧,反复捕捞15次,此过程持续15 min并保持流水,随后恢复水位。在捕捞过程中,应做到每条鱼都受到捕捞胁迫。分别在捕捞胁迫开始前和胁迫后的0、6、12、24、48、96 h取样,每个时间点随机选取10尾鱼。试验重复3次。
1.3 样品采集与测定指标
取样时,试验鱼取出后立即放入100 mg·L-1的MS-222快速麻醉,麻醉后测体质量、体长,并从尾柄静脉取血,4 000 r·min-1,4 ℃离心15 min,取上层血清放置于-20 ℃保存备用。采用试剂盒测定血清中总超氧化物歧化酶(T-SOD)、谷胱甘肽(GSH)、总抗氧化能力(T-AOC)、谷丙转氨酶(GPT)、谷草转氨酶(GOT)、碱性磷酸酶(AKP)、酸性磷酸酶(ACP)、乳酸脱氢酶(LDH)和葡萄糖(GLU)指标。试剂盒均采用南京建成生物工程研究所,具体测定方法见试剂盒说明书。
1.4 数据处理
数据用平均值±标准差( Mean±SD) 表示。数据用Excel统计软件整理计算和SPSS19.0 做单因素方差分析,并以Duncan法比较数据间差异显著性,以P<0.05为显著性水平。
2 结果与分析
2.1 捕捞胁迫对珍珠龙胆石斑鱼抗氧化指标的影响
捕捞胁迫对珍珠龙胆石斑鱼血清总超氧化物歧化酶(T-SOD)活力的影响见图1。T-SOD活力在捕捞胁迫开始后呈先下降后升高趋势,显著低于对照组(P<0.05)。胁迫后12 h降到最低值,胁迫后的12~24 h与显著低于其他组(P<0.05)。谷胱甘肽(GSH)含量在胁迫后呈上升趋势(图2),胁迫后0~48 h各组均显著高于胁迫前(P<0.05),24 h达到最大值,随后呈下降趋势,到96 h逐渐恢复到胁迫前水平。除胁迫后96 h外,其余胁迫后的各时间段GSH含量均差异不显著(P>0.05)。总抗氧化能力(T-AOC)活力呈现先下降后上升的趋势(图3)。T-AOC在胁迫后6 h下降到最低值,随后逐渐升高,24 h达到最大值,且与胁迫前差异不显著(P>0.05),随后逐渐降低。
2.2 捕捞胁迫对珍珠龙胆石斑鱼非特异性免疫指标的影响
图4显示,龙胆石斑鱼在捕捞胁迫后血清谷丙转氨酶(GPT)和谷草转氨酶(GOT)的变化情况。从图4可见,GPT和GOT活力总体呈上升—下降—上升—下降的波浪式变化趋势。二者均在胁迫后24 h达到最大值。之后GOT酶活力逐渐下降并趋于胁迫前水平,且差异不显著(P>0.05)。而胁迫后的GPT酶活力值均显著高于胁迫前水平(P<0.05),胁迫后的24~48 h显著高于其余时间组(P<0.05)。碱性磷酸酶活力变化趋势与酸性磷酸酶活力基本一致,(图5)。胁迫后各時间组总体呈下降—上升—下降趋势。在胁迫后0 h,AKP和ACP活力值均上升且显著高于胁迫前水平(P<0.05)。胁迫后6 h二者酶活力值均下降趋于胁迫前水平。AKP和ACP活力值分别在胁迫后的48、24 h达到最大值,随后呈下降趋势。AKP酶活力在96 h趋于胁迫前水平,差异不显著(P>0.05)。而ACP在96 h 酶活力值仍保持较高水平,显著高于胁迫前水平(P<0.05)。
2.3 捕捞胁迫对珍珠龙胆石斑鱼血清乳酸脱氢酶和葡萄糖的影响
珍珠龙胆石斑鱼捕捞胁迫下血清中乳酸脱氢酶和葡萄糖含量的变化情况见图6和图7。乳酸脱氢酶活力在捕捞胁迫后呈上升趋势,到6 h达到最高值随后下降至捕捞前水平。0~6 h酶活力值显著高于胁迫前和胁迫后其余各时间组(P<0.05)。除胁迫后48、96 h,其余各时间组LDH酶活力均显著高于胁迫前水平(P<0.05)。葡萄糖(GLU)含量在捕捞胁迫后总体呈现先上升后下降最后趋于胁迫前水平的趋势。在胁迫后6 h达到最大值,显著高于胁迫前水平(P<0.05),随后逐渐降低,48~96 h略低于胁迫前水平且差异不显著(P>0.05),但显著低于胁迫后其余各时间组(P<0.05)。
3 讨论与结论
3.1 捕捞胁迫对珍珠龙胆石斑鱼抗氧化指标的影响
生物体内的抗氧化系统与生物体的抗热性、抗盐性、抗冻性、抗旱性、及其他抗环境胁迫的能力有密切的关系[12]。
鱼类在进行正常的新陈代谢活动时都会产生很多的自由基(如H2O2、O2-、OH-,以及一些烷基过氧化物等)。在通常情况下,机体自由基的产生和清除是处于一种动态的平衡中,当体内的自由基含量持续积累逐渐超过机体抗氧化系统自身的清除能力范围时,就会产生氧化的压力,严重时对鱼体造成氧化性损伤[13]。本研究中,捕捞胁迫发生后,机体的T-SOD活力急剧下降,并与胁迫前的水平有显著性差异,说明机体受到捕捞胁迫后的会增加自由基的生成,并且自由基的产生的速度也超过了机体清除的速度,破坏了机体自由基的动态平衡状态,而T-SOD为清除自由基被大量消耗,导致酶活力降低。孙学亮等[11]对半滑舌鳎捕捞胁迫研究表明,胁迫后血液中SOD活力下降,12 h SOD活力降至最低,这与本研究结果相似。半滑舌鳎在胁迫后的48~96 h逐渐恢复至胁迫前水平,而本研究中,捕捞胁迫对珍珠龙胆石斑鱼造成的影响在胁迫后的96 h内并未得到改变,T-SOD活力一直处于显著低于胁迫前水平的状态。这与狄瑜等[14]对暗纹东方鲀捕捉胁迫后肝脏中SOD酶活力变化趋势较为一致。而孙鹏等[15]对云纹石斑鱼操作胁迫的研究表明,其肝脏SOD在处理后快速达到活力最高值,然后逐渐下降到与处理前无显著性差异,与本研究结果不同。
GSH是一种含琉基的非蛋白类抗氧化剂,是细胞内对活性氧的损害具有抵抗作用抗氧化剂之一[16]。因此,GSH含量通常可作为反映机体细胞内抗氧化能力的指标[17]。从本研究可知,GSH含量在胁迫后显著增加,推测捕捞操作诱导了其含量的升高,大量的GSH被从肝脏细胞释放到血液中,进而参与清除自由基的反应,保护蛋白免受氧化损伤。胁迫后48 h内,GSH含量一直维持较高水平,推测其在SOD、GSH-Px的动态平衡中不断通过还原作用来对受损伤的组织和细胞进行修复,大量被消耗并在胁迫后96 h逐渐下降趋于胁迫前水平,这与孙学亮等[11]的研究结果基本一致。
总抗氧化能力(T-AOC)反映了机体非酶抗氧化系统和抗氧化酶系统共同完成抗氧化作用[18]。本研究中,T-AOC活力呈现先下降后上升的趋势,出现增加或抑制应激情况,说明鱼体处于体内自由基清除过程的动态平衡中,这两种现象的出现,与本试验鱼体遭受捕捞胁迫的强度和时间有关。
3.2 捕捞胁迫对珍珠龙胆石斑鱼非特异性免疫指标的影响
GPT和GOT在机体正常情况下主要存在于机体组织中,在血清中的含量非常少,其中于肝脏组织中以GPT为主,在于心脏及其他组织器官中以GOT为主,但当机体的这些组织受到损伤时可能会有GPT和GOT逸入血液内,导致血浆中的GPT和GOT含量升高,故可以根据血清中GPT和GOT的活性来判断机体组织功能的损伤情况[19]。本研究中,GPT和GOT在胁迫后的96 h内呈波动变化,后均趋于胁迫前水平,这与张勇等[20]的研究结果一致。Zhang等[21]对于捕捞胁迫造成红鲫鱼免疫能力的研究中发现,在捕捞胁迫可以对免疫机能造成影响。鱼体在捕捞胁迫后可能会产生应激性反应,进而导致机体的肝脏和心肌细胞等受到损伤,这会使机体内的细胞膜的通透性增大,可能会有大量的GPT和GOT进入到血清中,从而使血清中GPT和GOT的活性增强。
在各种生物体内AKP和ACP广泛存在,其对于机体的机体防御和免疫调节等重要的生理活动均有作用[22]。本研究中,AKP和ACP酶活力在胁迫后各时间组总体呈波动趋势,AKP酶活力在96 h趋于胁迫前水平,差异不显著,而ACP在96 h 酶活力值仍保持较高水平,显著高于胁迫前水平。原因可能是當机体受到胁迫刺激后,通过提高物质的代谢能力来维持对机体正常的生理活动,肝脏或其他内脏组织受损,导致血液中AKP和ACP活性呈波动性增强,后趋于胁迫前水平。由此可见,捕捞胁迫对珍珠龙胆石斑鱼内脏器官造成的损伤在胁迫后96 h尚未完全恢复。
3.3 捕捞胁迫对珍珠龙胆石斑鱼血清生化指标的影响
葡萄糖是许多组织能量代谢的必需能源,鱼类受胁迫一般表现为高血糖[23]。本研究中,捕捞胁迫后6 h,葡萄糖(GLU)含量达到最大值,并显著高于胁迫前水平,随后逐渐降低,48~96 h略低于胁迫前水平且差异不显著。Grutter等[5]研究表明,黑鳍厚唇鱼在捕捞胁迫56 min后血糖和乳酸含量没有变化,而在24 h血糖含量升高后降至正常水平,与本试验血糖变化趋势基本一致。而本研究与童燕[24]的研究结果不同,原因可能与捕捞胁迫时间长短有关。本研究中胁迫时间较长,并对鱼体造成了一定的损伤,从血糖结果看,肝脏中糖异生作用异常增强,引起了血糖的显著变化。
乳酸脱氢酶(LDH)是评价细胞氧化应激的常用指标[16]。LDH活性的增加常常是细胞不可逆损伤或坏死的标志[25]。本研究中,乳酸脱氢酶活力在捕捞胁迫后呈整体上升的趋势,在捕捞胁迫后6 h达到最高值,随后慢慢下降至胁迫前水平。从这一变化中可见,捕捞胁迫后鱼体内糖的无氧酵解过程被激活,血清中LDH含量升高,推测参与代谢的LDH大量增多被释放到血液中。综上所述,捕捞胁迫对于珍珠龙胆石斑鱼各组织器官的损伤是短暂的,糖酵解过程也慢慢恢复到胁迫前的水平。
本研究通过捕捞胁迫对珍珠龙胆石斑鱼血清酶及葡萄糖含量的变化的分析发现,捕捞胁迫造成了珍珠龙胆石斑鱼的应激反应,其血清抗氧化和免疫相关指标、乳酸脱氢酶活力和葡萄糖含量随着胁迫时间的增加有显著变化,但在胁迫后96 h血清部分生理指标趋于胁迫前水平。综上所述,捕捞胁迫对其生理机能不会产生持久性影响。
参考文献:
[1] 李学丽, 王际英, 宋志东, 等. 两种豆粕部分替代鱼粉在珍珠龙胆石斑鱼幼鱼饲料中的研究[J]. 上海海洋大学学报, 2017, 26(5): 716-725.
[2] 林建斌, 梁萍, 朱庆国, 等. 海带多糖对珍珠龙胆石斑鱼生长性能和免疫力的影响[J]. 福建农业学报, 2017, 32(1): 17-21.
[3] 王艳玲, 赵金良, 赵岩. 环境胁迫对鱼类免疫机制影响的研究进展[J]. 河北渔业, 2020(5): 46-50, 62.
[4] 刘亚娟, 周胜杰, 胡静, 等. 水产动物环境胁迫研究进展[J]. 天津农学院学报, 2018, 25(4): 70-76.
[5] GRUTTER A S, PANKHURST N W. The effects of capture, handling, confinement and ectoparasite load on plasma levels of cortisol, glucose and lactate in the coral reef fish Hemigymnus melapterus[J]. Journal of Fish Biology, 2000, 57(2): 391-401.
[6] 王晶. 环境胁迫对尼罗罗非鱼抗无乳链球菌免疫应答的影响研究[D]. 广州: 中山大学, 2019.
[7] 谢晶, 王琪. 水产动物保活运输中环境胁迫应激及生理调控机制的研究进展[J]. 食品科学, 2021, 42(1): 319-325.
[8] BAYUNOVA L, BARANNIKOVA I, SEMENKOVA T. Sturgeon stress reactions in aquaculture[J]. Journal of Applied Ichthyology, 2002, 18(4/6): 397-404.
[9] LOWE T E, RYDER J M, CARRAGHER J F, et al. Flesh quality in snapper, Pagrcrs auratus, affected by capture stress[J]. Journal of Food Science, 1993, 58(4): 770-773.
[10] BARNETT C W, PANKHURST N W. The effects of common laboratory and husbandry practices on the stress response of greenback flounder Rhombosolea tapirina (Günther, 1862)[J]. Aquaculture, 1998, 162(3/4): 313-329.
[11] 孙学亮, 杨树元, 陈成勋, 等. 捕捞胁迫对半滑舌鳎血液生化指标的影响[J]. 长江大学学报(自科版)农学卷, 2012, 9(4): 28-32, 36.
[12] 王文雯, 杨静茹, 付正祎, 等. 运输时间对高体鰤幼鱼应激、代谢、抗氧化和免疫的影响[J]. 中国渔业质量与标准, 2023, 13(2): 25-36.
[13] MART?NEZ-?LVAREZ R M, MORALES A E, SANZ A. Antioxidant defenses in fish: biotic and abiotic factors[J]. Reviews in Fish Biology and Fisheries, 2005, 15(1): 75-88.
[14] 狄瑜, 徐奕, 李姗敏, 等. 捕捉胁迫对暗纹东方鲀肝脏非特异性免疫指标的影响[J]. 浙江海洋学院学报(自然科学版), 2015, 34(4): 314-317, 322.
[15] 孙鹏, 尹飞, 王建建, 等. 操作胁迫对云纹石斑鱼肝脏抗氧化和鳃Na+-K+ ATPase活力的影响[J]. 海洋渔业, 2014, 36(3): 247-251.
[16] KOHEN R, NYSKA A. Oxidation of biological systems: oxidative stress phenomena, antioxidants, redox reactions, and methods for their quantification[J]. Toxicologic Pathology, 2002, 30(6): 620-650.
[17] CHEN J, ZHOU X Q, FENG L, et al. Effects of glutamine on hydrogen peroxide-induced oxidative damage in intestinal epithelial cells of Jian carp (Cyprinus carpio var. Jian)[J]. Aquaculture, 2009, 288(3/4): 285-289.
[18] 满敦蕊, 袁融, 张禹熙, 等. 饲料中添加胆固醇对中华绒螯蟹幼蟹生长、 蜕皮及亚硝酸盐应激前后抗氧化能力的影响[J]. 饲料工业, 2023, 44(10): 67-73.
[19] 周顺伍. 动物生物化学[M]. 北京: 化学工业出版社, 2008.
[20] 张勇, 徐钢春, 杜富宽, 等. 急性操作胁迫对美洲鲥亲鱼血清生化指标及HSP70基因表达的影响[J]. 上海海洋大学学报, 2016, 25(5): 652-658.
[21] ZHANG Y G, ZHANG W X. Effects of fishing handling stress on juvenile red crucian carp (Carassius auratus red variety)[J]. Marine Science Bulletin, 2018, 20(1): 41-52.
[22] 李茜. 急性操作胁迫对养殖圆口铜鱼头肾免疫功能的影响[D]. 武汉: 华中农业大学, 2013.
[23] 夏玉莹. 环境胁迫对扇贝存活、行为、代谢免疫的影响[D]. 上海: 上海海洋大学, 2021.
[24] 童燕. 盐度、pH和捕捞胁迫对施氏鲟 (Acipenser schrenckii) 生理生化影响的初步研究[D]. 上海: 华东师范大学, 2007.
[25] 尤宏争, 石洪玥, 贾磊, 等. 短途运输胁迫对珍珠龙胆石斑鱼血清酶活力及葡萄糖含量的影响[J]. 经济动物学报, 2018, 22(2): 72-77, 84.
收稿日期:2023-03-22
基金项目:现代农业产业技术体系专项资金资助(CARS-47);天津市海水养殖现代农业产业技术体系创新团队(ITTMRS2021000)
作者简介:付建东(1984—),男,天津人,初级工程师,主要从事海水珍品鱼类的养殖研究。
通讯作者简介:尤宏争(1985—),男,天津人,正高級工程师,硕士,主要从事海水鱼健康养殖研究。