溶氧水平对鳜呼吸方式、葡萄糖代谢及细胞凋亡的影响

【摘要】：池塘养殖模式下普遍存在溶氧昼夜变化现象,一般情况下池塘溶氧下午最高,晨昏最低。鳜(Siniperca chuatsi)是我国具有较高经济价值的名贵淡水鱼类之一,主要以池塘养殖模式为主。由于其独特的摄食习性,喜欢在晨昏捕食,所以晨昏低溶氧水平可能会影响鳜的代谢水平。因此,本论文以鳜幼鱼为试验材料,首先通过呼吸室法测定了鳜浮头点、窒息点,不同溶氧水平下不同组织的呼吸代谢酶活性变化分析低氧胁迫应答;在池塘溶氧昼夜变化下测定了鳜血糖、乳酸等生化指标、葡萄糖代谢相关酶活性及基因表达量的变化规律,以及溶氧变化对鳜肝组织结构和肝细胞凋亡的影响,为鳜低氧代谢机制和池塘养殖提供基础资料。研究结果如下:(1)通过静态呼吸室法测定鳜的浮头点和窒息点,结果表明,鳜浮头点为1.61 mg/L,窒息点为0.65 mg/L。在密闭水族箱中,分别测定了溶氧5、4、3、2、1 mg/L时,心脏、脑、肝脏和肌肉中丙酮酸脱氢酶(PDH)、乳酸脱氢酶(LDH)活性和乳酸含量,及PDH-E1α、LDH-A基因表达量,结果显示,随着溶氧水平下降,各组织中PDH、LDH活性分别呈下降、上升趋势,其中,肝脏和肌肉中PDH活性在3 mg/L时显著下降(P0.05),心脏、肌肉和脑、肝脏LDH活性分别在3 mg/L、2 mg/L时显著上升(P0.05);当溶氧1 mg/L时,各组织中乳酸含量上升至最高;随溶氧水平下降,各组织中LDH-A基因表达量显著升高(P0.001),除心脏外,其余组织中PDH-E1α表达量均显著下降(P0.05)。当溶氧降至3 mg/L时,耗氧率出现显著下降(P0.01)。结果表明,溶氧水平小于3 mg/L时,鳜通过有氧呼吸减少,无氧呼吸增加,耗氧率降低,以适应低氧环境生存。(2)测定了夏季池塘溶氧水平的昼夜变化,在高氧(T1-17:00)、中氧(T2-23:00)、低氧(T3-7:00)、中氧(T4-11:00)、高氧(T5-17:00)五个连续时间点采样,比较鳜池塘常氧组(5 mg/L)与昼夜溶氧变化组血浆葡萄糖、乳酸含量,肝脏糖原、乳酸和ATP含量,肝脏葡萄糖代谢酶(己糖激酶HK、果糖磷酸激酶PFK、丙酮酸激酶PK、柠檬酸合酶CS、乳酸脱氢酶LDH、糖原分解酶GP)活性与基因表达量,以及葡萄糖转运蛋白2(GLUT2)基因表达量变化。结果显示:(1)一天中,池塘溶氧经历“常氧(9:00-2:00,平均溶氧10.7 mg/L)与低氧(2:00-9:00,平均溶氧2.18 mg/L)”的周期性交换变化;(2)在T3、T4时,血浆葡萄糖显著降低,乳酸含量显著升高;肝糖原含量下降,乳酸含量显著升高,ATP含量显著降低;肝脏有氧代谢酶CS活性显著降低,无氧代谢酶LDH活性显著升高;肝脏糖酵解酶HK、PFK、PK酶活性显著升高,糖原分解酶GP活性显著升高;HK、PFK、PK、LDH、GP基因表达量显著上升,CS表达量显著下降,GLUT2表达量无显著变化。结果表明,池塘溶氧昼夜周期性变化时,低溶氧阶段会引起鳜葡萄糖代谢发生变化,由有氧代谢转变为无氧代谢,池塘低氧阶段糖酵解活动加强。(3)比较鳜池塘常氧组(5 mg/L)与昼夜溶氧变化组之间肝组织结构、肝细胞凋亡数目以及细胞凋亡相关基因Bcl-2、Bax的表达差异。结果显示,溶氧下降至中氧水平(T2-23:00),肝细胞数目开始减少,组织出现水肿;溶氧水平最低时(T3-7:00),肝组织水肿导致空泡化现象更严重;随溶氧水平逐渐恢复,肝组织空泡化现象恢复正常;低氧时(T3-7:00),试验组肝脏抗凋亡基因Bcl-2显著上升,促凋亡基因Bax显著下降,试验组肝细胞凋亡数目与对照组无显著性差异。结果表明,低溶氧下鳜肝组织结构出现空泡化现象,但未引起肝细胞凋亡。