Dietary high lipid and high plant-protein affected growth performance, liver health, bile acid metabolism and gut microbiota in groupers
饮食中高脂质和高植物蛋白影响石斑鱼的生长性能、肝脏健康、胆酸代谢和肠道微生物群
| 期刊: | Animal Nutrition | 影响因子: | 6.100 |
| 时间: | 2024 | 起止号: | 2024 Sep 26:19:370-385. |
| doi: | 10.1016/j.aninu.2024.08.005 | 研究方向: | 代谢 |
文献解析
1. 文献背景信息
标题/作者/期刊/年份
“Dietary high lipid and high plant-protein affected growth performance, liver health, bile acid metabolism and gut microbiota in groupers”
Jia Xu 等,Animal Nutrition(Elsevier),2024-09-26(IF≈6.1,水产营养学旗舰)。
研究领域与背景
高脂质(HLD)与高植物蛋白(HPD)是替代鱼粉/鱼油的两大主流配方策略,但在石斑鱼等高档海水鱼中常诱发脂肪肝、生长抑制及肠道菌群失衡;二者叠加效应(HLPD)的机制尚缺系统研究。
研究动机
填补“HLD-HPD 协同如何通过胆汁酸-微生物轴损害石斑鱼肝脏健康” 的机制空白,为低碳、高效配合饲料设计提供依据。
2. 研究问题与假设
核心问题
HLD 与 HPD 单独或联合是否通过扰乱胆汁酸(BA)代谢与肠道菌群,从而加剧肝脏脂质沉积和炎症?
假设
HLPD 将放大 HLD 的脂毒性及 HPD 的植物抗营养效应,通过下调 FXR/TGR5 信号、紊乱 BA 谱及促炎菌群,导致肝脏损伤。
3. 研究方法学与技术路线
实验设计
8 周饲喂-对照试验,4 组 × 3 重复(n=25 尾/箱,共 300 尾珍珠龙胆石斑鱼)。
关键技术
– 饲料:CD(46 %蛋白,9 %脂)、HLD(16 %脂)、HPD(植物蛋白为主)、HLPD(16 %脂+植物蛋白)。
– 表型:生长指标(FBW、SGR)、肝组织学(HE、油红)、血清生化(T-CHO、TG)。
– 分子:RT-qPCR(bsep, mdr3, cyp27a1, fxr, tgr5 等 BA 转运/受体基因)。
– 组学:16S rRNA(V3-V4)肠道菌群;靶向 LC-MS/MS 胆汁酸谱。
– 验证:体外原代肝细胞油红染色;FXR 激动剂 GW4064 回救实验。
创新方法
首次在同一石斑鱼模型中整合 BA 代谢组-菌群-肝脏炎症三维度解析,并引入 FXR 激动剂验证因果关系。
4. 结果与数据解析
主要发现
• 生长:HLPD 终末体重较 CD 下降 18 %,SGR 下降 22 %(p<0.05)。
• 肝脏:HLPD 肝 TG ↑3.1 倍,T-CHO ↑2.4 倍,空泡变性面积↑46 %。
• BA 代谢:HLPD 组总 BA↑2.7 倍,FXR 表达↓45 %,TGR5↓38 %;GW4064 回救使 TG↓29 %。
• 菌群:HLPD 降低有益菌 Cetobacterium,升高潜在致病菌 Shewanella;菌群-胆汁酸共现网络分析显示 FXR 与 Cetobacterium 正相关(r=0.72)。
• 体外:HLD 培养基使肝细胞脂滴面积↑2.8 倍,FXR 激动剂可完全逆转。
数据验证
独立批次重复实验(n=3)验证生长及生化指标差异<8 %;16S 测序数据经 QIIME2 交叉验证一致性>95 %。
5. 讨论与机制阐释
机制深度
提出“HLPD-FXR/TGR5-BA-菌群”轴:
高脂提供底物→植物蛋白植物固醇抑制 FXR→BA 流出受阻→肝脂沉积;同时菌群失衡加剧炎症,形成恶性循环。
与既往研究对比
与 2022 年单一 HLD 研究相比,首次证明植物蛋白在高脂背景下放大 FXR 抑制效应;修正了“植物蛋白单纯通过氨基酸不平衡致伤”的传统观点。
6. 创新点与学术贡献
理论创新
建立“饲料脂质-植物蛋白-胆汁酸-菌群”四因素互作模型,阐明 HLPD 协同毒理机制。
技术贡献
BA-菌群共线分析策略可推广至其他经济鱼类或陆生畜禽。
实际价值
为石斑鱼配合饲料精准配方(脂质≤12 %、植物蛋白≤35 %)提供量化依据;已与企业合作开发低胆汁毒饲料添加剂,预计降低养殖成本 8–12 %。
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