尤孝鵬，汪 蘭,2，熊光權(quán)，喬 宇，吳文錦，李 新，丁安子，孫衛(wèi)青,

（1.長(zhǎng)江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434025；2.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所，湖北 武漢 430064）

運(yùn)輸作為魚類生產(chǎn)過程中不可避免的一環(huán)，其通常會(huì)導(dǎo)致魚類的生存環(huán)境突然改變，進(jìn)而引發(fā)魚體的應(yīng)激反應(yīng)。與正常狀態(tài)相比，魚類在發(fā)生應(yīng)激反應(yīng)時(shí)，體內(nèi)激素的分泌和物質(zhì)能量代謝等生理生化過程會(huì)發(fā)生顯著變化，這會(huì)直接影響魚體的健康甚至威脅生命，并對(duì)其肌肉的品質(zhì)造成不利影響。目前，大部分有關(guān)魚類應(yīng)激的研究是以生理特性為主，對(duì)肌肉品質(zhì)的研究較少，而對(duì)其機(jī)制的研究則更少。本文為從源頭上緩解魚類運(yùn)輸應(yīng)激并最大程度保證魚體健康和最佳肉品質(zhì)提供更可靠的理論參考。

1 魚類運(yùn)輸和應(yīng)激

1.1 應(yīng)激

應(yīng)激是指機(jī)體受到脅迫時(shí)所表現(xiàn)出的緊張狀態(tài)，是機(jī)體對(duì)抗對(duì)自身內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)有威脅的各種刺激的過程，也是一種使機(jī)體保持生物學(xué)合理狀態(tài)的自我防御方式[1]。此概念根據(jù)觀察到的動(dòng)物在應(yīng)對(duì)如溫度脅迫時(shí)所發(fā)生的非特異性反應(yīng)提出，這種狀態(tài)被稱為“全身適應(yīng)綜合癥”，后又稱“應(yīng)激”[2]。

應(yīng)激反應(yīng)通常是由神經(jīng)、內(nèi)分泌、免疫系統(tǒng)協(xié)調(diào)完成的生理活動(dòng)，可分為4 個(gè)層次：惡性應(yīng)激、良性應(yīng)激、強(qiáng)應(yīng)激、弱應(yīng)激[3]。生物應(yīng)激反應(yīng)具有主動(dòng)性和復(fù)雜性的特點(diǎn)，具體表現(xiàn)為4 個(gè)方面[4]：1）生物體具有主動(dòng)修復(fù)損傷的機(jī)制；2）生物體所具備的適應(yīng)性增強(qiáng)了對(duì)重復(fù)或某持續(xù)刺激的抵抗性；3）一種應(yīng)激反應(yīng)可能會(huì)引發(fā)機(jī)體其他系統(tǒng)的應(yīng)激；4）應(yīng)激反應(yīng)在行為上的特征是減少或避免與應(yīng)激源的直接接觸。根據(jù)Selye[5-6]和Tachè[7]等的研究將應(yīng)激反應(yīng)過程分為3 個(gè)階段：警覺階段、抵抗階段、衰竭階段。

1.2 引起魚類運(yùn)輸應(yīng)激的因素

魚類的運(yùn)輸應(yīng)激是指在魚類運(yùn)輸過程中，禁食、生存環(huán)境突然改變或碰撞等因素綜合影響下產(chǎn)生的適應(yīng)性或防御性反應(yīng)[8]。主要的誘發(fā)因素包括氨氮脅迫、擁擠脅迫、溫度脅迫、振動(dòng)脅迫。

1.2.1 氨氮脅迫

運(yùn)輸過程中水體的氨氮主要來源于魚類的排泄物，氨氮水平是影響運(yùn)輸成活率的重要因素。例如高濃度的氨氮會(huì)傷害魚的鰓絲表皮細(xì)胞，引起氣體交換功能障礙，并會(huì)破壞滲透平衡性，從而導(dǎo)致部分組織病變，降低機(jī)體免疫力甚至威脅生命[9]。吳利敏等[10]研究發(fā)現(xiàn)急性氨氮脅迫會(huì)對(duì)淇河鯽幼魚腦、鰓、肝等組織結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大損傷。

1.2.2 擁擠脅迫

魚類的生長(zhǎng)和運(yùn)輸需要合理的密度，密度過大會(huì)造成擁擠脅迫而降低存活率及魚類福利[11]，Mechesso等[12]在對(duì)比目魚的研究中發(fā)現(xiàn)擁擠脅迫會(huì)使其血漿皮質(zhì)醇含量顯著上升，熊梅等[13]在對(duì)草魚的研究中也得出了相同的結(jié)論，并發(fā)現(xiàn)擁擠脅迫導(dǎo)致草魚肌肉硬度和凝聚性顯著下降。

1.2.3 溫度脅迫

不同魚類有不同的適宜生長(zhǎng)溫度范圍，例如冷水魚在運(yùn)輸過程中會(huì)由于水溫的升高而引起熱應(yīng)激，王曉雯等[14]研究表明急性運(yùn)輸熱應(yīng)激會(huì)對(duì)西伯利亞鱘幼魚的肝臟功能產(chǎn)生不利影響，并通過肝臟中熱休克蛋白（heat shock protein，HSP）70和HSP90的mRNA大量表達(dá)以調(diào)節(jié)生理平衡，減少熱應(yīng)激對(duì)機(jī)體的損傷[15]，韓邦等[16]在對(duì)波紋唇魚免疫功能的研究中發(fā)現(xiàn)熱應(yīng)激會(huì)導(dǎo)致其免疫功能顯著減弱。

1.2.4 振動(dòng)脅迫

運(yùn)輸過程中因各種不可控因素而造成的顛簸和水體振動(dòng)會(huì)引發(fā)魚類的應(yīng)激反應(yīng)。王文博[17]對(duì)鯽魚的振動(dòng)脅迫進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)受到振動(dòng)脅迫后的鯽魚血清皮質(zhì)醇水平顯著高于正常組，Demers等[18]在虹鱒魚的振動(dòng)脅迫研究中也得到了相同的結(jié)論。

1.3 運(yùn)輸應(yīng)激對(duì)魚類生理特性的影響

魚類運(yùn)輸應(yīng)激屬于急性應(yīng)激，會(huì)迫使機(jī)體的理化狀態(tài)改變，破壞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)并為此付出“生物學(xué)代價(jià)”[19]，造成魚類免疫力下降，同時(shí)機(jī)體由于過氧化導(dǎo)致抗氧化酶活力降低，具有抗氧化性的非酶類物質(zhì)如谷胱甘肽被過度消耗，機(jī)體無法及時(shí)有效地清除氧自由基，最終造成機(jī)體的氧化損傷。上述現(xiàn)象的根本原因是應(yīng)激狀態(tài)下魚體將重置機(jī)體內(nèi)物質(zhì)能量的分配與利用，致使原來的神經(jīng)、內(nèi)分泌、免疫等系統(tǒng)功能發(fā)生變化，而這些變化可以由某些特定物質(zhì)來表征。

魚類發(fā)生應(yīng)激反應(yīng)時(shí)，下丘腦-垂體-腎間組織（hypothalamic-pituitary-interrenal，HPI）軸的激活和作用是最主要的神經(jīng)-體液-免疫調(diào)節(jié)機(jī)制[20]。例如HPI軸通過釋放皮質(zhì)類固醇激素提高能量代謝水平，同時(shí)血糖和血漿皮質(zhì)醇濃度升高以應(yīng)對(duì)應(yīng)激[21]。血液中的血漿作為動(dòng)物的細(xì)胞外液，各組分含量的變化往往能準(zhǔn)確顯示機(jī)體的生理狀態(tài)。魚類血液中與應(yīng)激有關(guān)的組分如兒茶酚胺（包括腎上腺素和去甲腎上腺素）、皮質(zhì)醇以及血糖等濃度的變化能實(shí)時(shí)有效地反映應(yīng)激反應(yīng)的狀態(tài)[22]。皮質(zhì)醇作為典型的糖皮質(zhì)激素，其含量在應(yīng)激反應(yīng)初期顯著升高，因此被廣泛應(yīng)用于魚類應(yīng)激狀況的評(píng)估[23]。兒茶酚胺的代謝速率較快，不易量化，故應(yīng)用較少。血糖濃度是應(yīng)激反應(yīng)中反映能量代謝變化的主要指標(biāo)之一，由于糖原分解和糖異生作用加劇，通常導(dǎo)致應(yīng)激反應(yīng)過程中血糖濃度升高，反映了應(yīng)激反應(yīng)的持續(xù)性[24]。

作為分子伴侶的HSPs是參與機(jī)體應(yīng)激反應(yīng)的細(xì)胞內(nèi)合成的一類蛋白質(zhì)，可以催化變性蛋白的重新折疊并調(diào)節(jié)許多信號(hào)傳導(dǎo)途徑，起到修復(fù)細(xì)胞損傷和應(yīng)激保護(hù)的作用[25]。作為一種廣泛存在于真核、原核細(xì)胞中且進(jìn)化上高度保守的蛋白質(zhì)，其含量的變化可較準(zhǔn)確地反映應(yīng)激反應(yīng)的進(jìn)展[26]。HSPs表達(dá)量的升高是魚類應(yīng)激過程中的典型特征[27-28]，如虹鱒魚在運(yùn)動(dòng)疲勞應(yīng)激時(shí)肌肉和心臟中HSP水平顯著升高[29]。

綜上，通過監(jiān)測(cè)魚類血液或其他組織器官中的某些特定物質(zhì)含量的變化，可以判斷魚類是否發(fā)生應(yīng)激反應(yīng)以及該反應(yīng)的劇烈程度。除上述例舉出的較傳統(tǒng)且典型的血漿或內(nèi)臟組織中的物質(zhì)外，很多學(xué)者還發(fā)現(xiàn)了可用于研究魚類應(yīng)激的其他特征物，如Bulloch等[30]研究發(fā)現(xiàn)魚黏液中的F2-異前列腺素可作為表征魚體內(nèi)氧化應(yīng)激的生物標(biāo)志物。

1.4 運(yùn)輸應(yīng)激對(duì)魚類肌肉品質(zhì)的影響

運(yùn)輸應(yīng)激反應(yīng)對(duì)能量的需求量大，處于急性應(yīng)激狀態(tài)下的魚體內(nèi)糖代謝相關(guān)酶活性顯著增強(qiáng)，同時(shí)肌肉內(nèi)糖原含量顯著降低，血糖濃度升高[31-32]。這表明應(yīng)激提高了魚體生命活動(dòng)，可能引起機(jī)體無氧糖酵解、脂質(zhì)過氧化等反應(yīng)加劇。這時(shí)機(jī)體會(huì)動(dòng)員能量代謝相關(guān)的理化反應(yīng)以適應(yīng)應(yīng)激，這個(gè)過程會(huì)積累大量代謝產(chǎn)物，導(dǎo)致肌肉品質(zhì)劣化[33-34]。pH值是評(píng)價(jià)肌肉品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，引起魚類肌肉pH值降低的原因有很多，如應(yīng)激過程中乳酸的大量堆積[35]。研究表明運(yùn)輸應(yīng)激會(huì)使魚類肌肉pH值降低，導(dǎo)致肌肉品質(zhì)劣化[36]。pH值降低會(huì)影響肌肉品質(zhì)，如其能夠引起肌肉剪切力下降，使肉質(zhì)松散[37]，還可能使肌肉的質(zhì)構(gòu)特性變差[38]，降低肌肉硬度[39]。簡(jiǎn)而言之，魚類肌肉品質(zhì)隨pH值的降低而降低[40]。運(yùn)輸應(yīng)激還會(huì)導(dǎo)致魚類肌肉持水能力下降而形成PSE（pale soft exudative）肉，研究發(fā)現(xiàn)運(yùn)輸應(yīng)激后的大西洋鱈肌肉含水量顯著降低[41]，這可能是魚體代謝紊亂以及參與代謝的酶功能異常引起的。運(yùn)輸應(yīng)激對(duì)魚類肌肉色澤也有一定影響，張玉平等[42]發(fā)現(xiàn)異育銀鯽在4 h的模擬運(yùn)輸后，肌肉的L*、a*、b*值均降低，體色變暗。此外，魚類的應(yīng)激反應(yīng)還可能造成肌纖維損傷（線粒體膜破損、排列松散、肌節(jié)腫脹甚至降解等），以及由于應(yīng)激過程中物質(zhì)能量代謝失調(diào)而導(dǎo)致肌肉中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的大量損失等不利影響。魚類的應(yīng)激反應(yīng)甚至?xí)ㄟ^減少蛋白質(zhì)合成而導(dǎo)致肌肉萎縮[43]。

1.5 減緩魚類應(yīng)激的方法

目前減緩魚類應(yīng)激的方法主要包括良種培育、藥物緩解、優(yōu)化養(yǎng)殖環(huán)境、規(guī)范化操作等[44]。首先，基于不同品種或個(gè)體間發(fā)生應(yīng)激反應(yīng)的強(qiáng)度以及對(duì)應(yīng)激的耐受力存在差異，且這種差異具有遺傳性的事實(shí)[45]，可結(jié)合細(xì)胞和基因工程等技術(shù)通過品系間雜交育種定向選育耐應(yīng)激的新品系，例如研究人員已對(duì)黃鰭鯛和鱸魚進(jìn)行了耐鹽度選擇實(shí)驗(yàn)[46]；其次，藥物緩解魚類應(yīng)激是目前養(yǎng)殖生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的措施，包括免疫增強(qiáng)劑、麻醉劑和鎮(zhèn)靜類藥物；再者，養(yǎng)殖環(huán)境是決定魚類健康的重要條件，保證良好的水質(zhì)、合適的背景顏色、水體流速、溫度和光照，以及科學(xué)的養(yǎng)殖密度和污染物排放尤為關(guān)鍵[47]，良好的養(yǎng)殖環(huán)境會(huì)提高魚體的耐受力，減緩運(yùn)輸應(yīng)激；最后，生產(chǎn)實(shí)踐中需規(guī)范化操作，包括制定合理的生產(chǎn)計(jì)劃、選擇最佳養(yǎng)殖模式和工具、科學(xué)喂料、定期消毒、適時(shí)捕撈等[48]。在進(jìn)行活魚運(yùn)輸時(shí)，應(yīng)根據(jù)品種和路況的不同，選擇最佳運(yùn)輸方式，控制合理的運(yùn)輸密度和水溫，必要時(shí)可輔以純氧運(yùn)輸。

2 應(yīng)激對(duì)魚類生理代謝的影響

2.1 應(yīng)激對(duì)魚類代謝途徑的影響

魚類的應(yīng)激是由一系列內(nèi)在生理調(diào)控和外在行為組成的綜合反應(yīng)，除肉眼可見的外在行為外，復(fù)雜的生理調(diào)控主要包括神經(jīng)內(nèi)分泌激素調(diào)節(jié)、物質(zhì)能量代謝調(diào)節(jié)、信號(hào)傳導(dǎo)、蛋白質(zhì)修飾以及基因表達(dá)調(diào)控等，是魚類在應(yīng)激狀態(tài)下產(chǎn)生各種反常行為的根本原因，同時(shí)這些理化過程互相交聯(lián)、共同作用，可構(gòu)成多個(gè)獨(dú)立而又互相關(guān)聯(lián)的代謝途徑（通路）。代謝途徑的調(diào)控是應(yīng)激反應(yīng)研究領(lǐng)域的重點(diǎn)，一條代謝途徑代表一個(gè)完整的反應(yīng)體系，是在多酶體系的催化下完成的一個(gè)或多個(gè)酶促化學(xué)反應(yīng)[49]。應(yīng)激反應(yīng)對(duì)代謝途徑的影響通常表現(xiàn)為后者被激活或被抑制，反過來，某些物質(zhì)的代謝會(huì)直接影響或決定魚類對(duì)某些應(yīng)激因子的耐受性，通過這些特定物質(zhì)的含量、活性、存在狀態(tài)或空間結(jié)構(gòu)等往往可以準(zhǔn)確評(píng)估魚類的代謝狀態(tài)，因此，這些物質(zhì)可作為魚類應(yīng)激反應(yīng)中的生物標(biāo)志物。

目前，很多學(xué)者已發(fā)現(xiàn)并驗(yàn)證了部分與應(yīng)激反應(yīng)有關(guān)的代謝途徑。糖原是機(jī)體內(nèi)重要的功能物質(zhì)，且正常情況下肝糖原比肌糖原更穩(wěn)定，郭志雄等[50]研究發(fā)現(xiàn)急性低氧應(yīng)激激活了大規(guī)格軍曹魚幼魚肝臟的糖酵解途徑，表現(xiàn)為肝糖原濃度較正常幼魚低，同時(shí)乳酸脫氫酶、丙酮酸激酶和己糖激酶的活力均極顯著升高，這表明機(jī)體主動(dòng)激活了無氧代謝相關(guān)途徑以對(duì)抗由于低氧脅迫下機(jī)體有氧代謝被抑制而導(dǎo)致的能量供給不足，這可能是機(jī)體的一種自我補(bǔ)償機(jī)制。溫度是影響魚類新陳代謝的關(guān)鍵因素，且不同組織對(duì)此有不同的反應(yīng)，Sun Junlong等[51]對(duì)鯉魚的熱脅迫進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)鯉魚的呼吸頻率與水溫呈正相關(guān)，且熱應(yīng)激狀態(tài)下的鯉魚肌肉中脂蛋白脂肪酶和肝脂肪酶的活力最低，導(dǎo)致甘油三酯水平顯著升高，而在肝臟中的變化則恰好相反，這表明鯉魚的肌肉和肝臟中的脂質(zhì)代謝途徑在發(fā)生熱應(yīng)激時(shí)可能有不同的對(duì)抗機(jī)制，魚類通常會(huì)在冬季受低溫的影響而減少其活動(dòng)，若此時(shí)水溫突然上升則可能引發(fā)魚類的急性熱應(yīng)激。Richard等[52]在緩解金頭鯛魚冬季的熱應(yīng)激途徑的研究中，通過對(duì)比肝臟的蛋白質(zhì)組指紋圖譜發(fā)現(xiàn)，急性熱應(yīng)激引發(fā)了肝臟的氧化應(yīng)激和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，蛋氨酸循環(huán)和苯丙氨酸/酪氨酸分解代謝途徑被抑制而導(dǎo)致代謝通量降低，同時(shí)抑制了需氧代謝途徑，并降低了糖原異生的能力，最終威脅到魚類的健康。Guillen等[53]在對(duì)南極魚的急性熱應(yīng)激研究中發(fā)現(xiàn)，隨著水溫的升高，腎臟中的蘋果酸脫氫酶、葡萄糖6磷酸酶和糖原磷酸化酶的活力增加，同時(shí)肝臟中乳酸濃度升高以及腦中的糖原磷酸化酶活力增加，這些特定組織內(nèi)相關(guān)指標(biāo)的變化表明，在熱應(yīng)激狀態(tài)下的南極魚可能是通過激活體內(nèi)糖酵解、糖異生等途徑使機(jī)體內(nèi)的糖原分解作用加強(qiáng)以滿足較高的能量需求。Liu Yang等[54]通過將代謝組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)相結(jié)合，分析了細(xì)鱗鮭發(fā)生熱應(yīng)激時(shí)血漿和肝臟代謝的整體變化，結(jié)果表明熱應(yīng)激對(duì)細(xì)鱗鮭造成了長(zhǎng)期影響，能夠抑制其能量代謝，同時(shí)改變其脂質(zhì)、氨基酸、膽堿和核苷酸的代謝，且顯著激活了谷氨酸的代謝，由此認(rèn)為谷氨酸可能是與熱應(yīng)激相關(guān)的重要生物標(biāo)志物。這些研究都說明應(yīng)激因子引發(fā)了魚類的適應(yīng)性或抵御反應(yīng)，機(jī)體內(nèi)與物質(zhì)能量代謝、免疫、抗氧化等相關(guān)的通路被激活或被抑制，并伴隨相關(guān)酶和調(diào)控因子的活性以及其對(duì)應(yīng)基因的表達(dá)量上調(diào)或下調(diào)，每個(gè)理化過程都互相制約、密切相關(guān)，而且在同一應(yīng)激反應(yīng)中機(jī)體的不同組織器官對(duì)同一代謝通路的調(diào)控可能存在差異。

2.2 應(yīng)激影響魚類肌肉品質(zhì)的途徑

肌肉是所有動(dòng)物的重要組成部分，是動(dòng)物產(chǎn)品的主要來源，是最大的能量和氨基酸庫[55]。動(dòng)物肌肉品質(zhì)往往受到很多因素的影響，除養(yǎng)殖過程、養(yǎng)殖環(huán)境、食物來源和養(yǎng)殖方式外，由于動(dòng)物受各種不利環(huán)境因子、運(yùn)輸以及屠宰過程的影響而產(chǎn)生的應(yīng)激反應(yīng)也會(huì)導(dǎo)致其肌肉品質(zhì)降低、生長(zhǎng)緩慢、免疫力降低等情況[56]。目前在應(yīng)激對(duì)動(dòng)物肌肉品質(zhì)的影響機(jī)理研究中，研究對(duì)象較集中于豬、牛、羊、雞等家禽或其他陸生動(dòng)物，而鮮有對(duì)魚類研究的相關(guān)報(bào)道，作為生理學(xué)和食品科學(xué)研究的交叉，應(yīng)激對(duì)魚類肌肉品質(zhì)的影響機(jī)理在未來或成熱門研究方向。

基因效應(yīng)是影響肌肉生長(zhǎng)發(fā)育和品質(zhì)的根本因素或自身因素[57]。上述已提到應(yīng)激會(huì)影響相關(guān)基因的表達(dá)，例如魚類生肌調(diào)節(jié)因子（myogenetic regulatory factors，MRFs）主要調(diào)控動(dòng)物肌原細(xì)胞的分化、肌肉組織的形成，以及生長(zhǎng)發(fā)育后期肌纖維體積的增大。反過來，在魚體孵化及后期生長(zhǎng)階段，各種環(huán)境因子會(huì)對(duì)MRFs及相關(guān)調(diào)控因子的表達(dá)產(chǎn)生影響，這在對(duì)虹鱒[58]、尼羅羅非魚[59]和草魚[60]等品種的研究中已經(jīng)得到初步驗(yàn)證。因此，基因與環(huán)境的共同作用決定了魚類包括肌肉品質(zhì)在內(nèi)的各種性狀。

魚體的健康狀態(tài)會(huì)直接影響應(yīng)激水平，例如Xie Shiwei等[61]研究發(fā)現(xiàn)日糧中的氧化魚油可通過降低大嘴鱸魚肝臟中磷脂和脂肪酸的不飽和度引起魚體的氧化應(yīng)激，威脅魚的健康。Wan Xuebin等[62]利用轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)揭示了皮質(zhì)醇劣化豬肉品質(zhì)的機(jī)制通路（圖1），當(dāng)發(fā)生應(yīng)激后，通過轉(zhuǎn)錄組測(cè)序篩選出了大量與鈣通道和細(xì)胞凋亡有關(guān)的差異表達(dá)基因，如Toll樣受體3（Toll-like receptor 3，TLR3）、白介素1受體輔助蛋白（interleukin 1 receptor accessory protein，IL-1RAP）、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1（transforming growth factor beta 1，TGFβ1）、趨化因子2（C-C motif chemokine ligand 2，CCL2）、分泌磷蛋白1、谷胱甘肽過氧化物酶2（glutathione peroxidase 2，GPX2）、CD3抗原（CD3 antigen,epsilon polypeptide，CD3ε）、趨化因子受體5（C-C motif chemokine receptor 5，CCR5）、轉(zhuǎn)錄激活因子3（activating transcription factor 3，ATF3）和斯鈣素1（stanniocalcin 1，STC1）等，同時(shí)由下丘腦-垂體-腎上腺（the hypothalamic-pituitary-adrenal，HPA）軸分泌的糖皮質(zhì)激素（adreno-cortical hormones，GC）濃度上升，GC通過影響TLR3和IL-1RAP誘導(dǎo)骨骼肌細(xì)胞凋亡，從而導(dǎo)致核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）（為TLR3和IL-1RAP下游的轉(zhuǎn)錄因子）活化，此外，NF-κB還作用于半胱氨酸蛋白酶-3（caspase-3）、B淋巴細(xì)胞瘤-2（B cell leukemia/lymphoma 2，Bcl-2）和凋亡調(diào)節(jié)因子（Bcl-2 associated X，BAX）誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，從而導(dǎo)致肌肉的正常理化特性發(fā)生變化，最終導(dǎo)致肌肉品質(zhì)下降。Fontagné-Dicharry等[63]在膳食氧化魚油對(duì)虹鱒魚氧化應(yīng)激和抗氧化防御系統(tǒng)影響的研究中也得到了類似的結(jié)論，認(rèn)為氧化魚油對(duì)虹鱒魚的生長(zhǎng)性能和肝臟抗氧化酶活性沒有影響，原因可能是NF-κB活性的降低。類似地，魚類攝取不同組分和配比的飼料，也會(huì)對(duì)肌肉產(chǎn)生不同的影響，選擇最佳的飼料配方往往能得到更高的經(jīng)濟(jì)效益[64]。例如飼喂400 g/kg蛋白水平飼料的草魚具有最佳生長(zhǎng)性能和肥滿度，而長(zhǎng)期投喂高脂肪高蛋白飼料所引起的代謝應(yīng)激會(huì)導(dǎo)致機(jī)體脂代謝紊亂，造成脂肪變性[65]。此外，選擇合適的飼料添加劑能提高動(dòng)物的肌肉品質(zhì)，Wei Yuting等[66]研究發(fā)現(xiàn)在日糧中添加南極磷蝦粉顯著改善了三倍體虹鱒魚的生長(zhǎng)性能和肌肉色素沉著，但其改善機(jī)制和內(nèi)在原因還有待深究；Wang Tongxin等[67]研究發(fā)現(xiàn)大蒜素通過抑制肌肉糖酵解途徑和增強(qiáng)抗氧化能力，顯著提高了機(jī)體免疫力，增強(qiáng)機(jī)體對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境中應(yīng)激因子的耐受性并提高肌肉品質(zhì)。

圖1 飼料中添加的皮質(zhì)醇劣化豬肉品質(zhì)的分子機(jī)制[62]Fig.1 Molecular mechanism of the effect of dietary cortisol on meat quality deterioration[62]

動(dòng)物屠宰前的稱質(zhì)量、運(yùn)輸、禁食以及屠宰過程中不合理的處理方式等所引起的急性應(yīng)激，會(huì)使動(dòng)物產(chǎn)生恐懼、受到更多的痛苦，對(duì)宰后肌肉品質(zhì)有較大影響，也是造成PSE肉的主要原因[68-69]。例如腺苷酸活化蛋白激酶（adenosine 5’-monophosphate (AMP)-activated protein kinase，AMPK）是應(yīng)激研究中關(guān)注度較高的一個(gè)調(diào)控途徑，也是影響肌肉纖維類型轉(zhuǎn)化的主要信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，可調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的能量水平，當(dāng)ATP被過度消耗或AMP∶ATP比值升高會(huì)激活其活性[70]。動(dòng)物應(yīng)激發(fā)生時(shí)，AMPK通過感知細(xì)胞能量代謝狀態(tài)的變化，并通過影響多個(gè)物質(zhì)代謝的環(huán)節(jié)以維持能量供求平衡[71]（圖2[72]），機(jī)體AMP∶ATP比值升高即能量水平降低時(shí)，機(jī)體通過肝臟激酶1和鈣調(diào)素依賴蛋白激酶作用于AMPKα亞基Thr172以提高AMPK活性，從而抑制能量消耗并刺激能量的生成以改善機(jī)體的能量平衡狀態(tài)。張銘灝[73]在對(duì)AMPK途徑對(duì)肌肉品質(zhì)影響的研究中也得到了類似的結(jié)論，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示宰前急性熱應(yīng)激顯著降低了宰后肌肉的品質(zhì)和抗氧化性，AMPK活性的蛋白免疫驗(yàn)證結(jié)果顯示p-AMPK過表達(dá)，即AMPK磷酸化水平升高，表明其活性在急性熱應(yīng)激過程中確實(shí)被激活（圖3）。在魚類的研究中也有對(duì)AMPK途徑的相關(guān)報(bào)道，如Wang Congcong等[74]研究發(fā)現(xiàn)膳食二十二碳六烯酸通過激活A(yù)MPK途徑而促進(jìn)鈍嘴鯛的白肌增生和肌纖維發(fā)育進(jìn)而改善肌肉的質(zhì)地和顏色。

魚類的肌肉品質(zhì)受多種自身和環(huán)境因素的調(diào)控，應(yīng)激反應(yīng)是其中較為常見且覆蓋面較廣的一類影響因子。魚類在應(yīng)激因子的刺激下產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)時(shí)，機(jī)體的適應(yīng)性反應(yīng)主要是調(diào)控各組織器官內(nèi)某些相關(guān)物質(zhì)的代謝以改變機(jī)體所處的生理狀態(tài)，使魚體處于疲勞的亞健康狀態(tài)，最終劣化魚類的肌肉品質(zhì)。

圖2 AMPK的結(jié)構(gòu)及能量代謝調(diào)控通路[72]Fig.2 Adenosine 5’-monophosphate (AMP)-activated protein kinase structure and energy metabolism control pathway[72]

圖3 宰前不同程度急性熱應(yīng)激對(duì)宰后AMPK活性的影響[73]Fig.3 Effects of different levels of acute heat stress before slaughter on adenosine 5’-monophosphate-activated protein kinase activity in postmortem muscle[73]

2.3 轉(zhuǎn)錄組學(xué)在魚類應(yīng)激研究中的應(yīng)用

轉(zhuǎn)錄組學(xué)的概念是由Velculescu等[75]在對(duì)酵母基因表達(dá)的研究中首次提出。遺傳中心法則顯示遺傳信息以mRNA為“橋梁”從DNA傳遞到蛋白質(zhì)，其中全部表達(dá)的基因及其轉(zhuǎn)錄水平的綜合被稱為轉(zhuǎn)錄組。不同于相對(duì)穩(wěn)定、分析成本較高、針對(duì)性不強(qiáng)的基因組，轉(zhuǎn)錄組檢測(cè)結(jié)果會(huì)隨生物發(fā)育階段、生存環(huán)境和生理狀態(tài)等的變化而不同。作為一種功能基因組學(xué)研究方法，轉(zhuǎn)錄組學(xué)主要依賴于微矩陣技術(shù)，通過收集并分析不同樣本中全部基因的表達(dá)調(diào)控，同時(shí)結(jié)合每個(gè)基因與美國(guó)國(guó)家生物技術(shù)信息中心中各數(shù)據(jù)庫比對(duì)產(chǎn)生的功能注釋信息綜合分析來解決生物學(xué)問題，揭示生物現(xiàn)象的本質(zhì)[76]。同時(shí)，轉(zhuǎn)錄組本身也是一種遺傳信息，其中的顯著差異表達(dá)基因可作為遺傳標(biāo)記[77]。對(duì)于環(huán)境脅迫，轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)可以更準(zhǔn)確直接地反映生物的生理變化，因此轉(zhuǎn)錄組學(xué)在目前的魚類應(yīng)激研究中被廣泛應(yīng)用[78]。

魚類在應(yīng)激狀態(tài)下的基因表達(dá)會(huì)發(fā)生顯著變化以滿足物質(zhì)代謝變化的需求，主要表現(xiàn)為各基因表達(dá)水平的變化，將這時(shí)的差異表達(dá)基因進(jìn)行功能富集、代謝調(diào)控途徑富集分析，這對(duì)深入了解魚類的應(yīng)激反應(yīng)以及緩解措施的研發(fā)具有重要意義[79]。以水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中魚類常發(fā)生急性熱應(yīng)激為例，Shi Kunpeng等[80]在對(duì)大西洋鮭急性熱應(yīng)激的研究中對(duì)其肝臟進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組分析，結(jié)果顯示大西洋鮭在不同程度急性熱應(yīng)激反應(yīng)中有22 個(gè)共同的差異表達(dá)基因，且大多數(shù)是分子伴侶，在此過程中，轉(zhuǎn)錄激活因子6、鈣網(wǎng)蛋白、蛋白二硫異構(gòu)酶A3、蛋白激酶R樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶-真核起始因子2-α等基因被上調(diào)，這些基因的表達(dá)產(chǎn)物幾乎都參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑，其他上調(diào)基因大多參與調(diào)控胰島素和核苷酸寡聚化域樣受體信號(hào)通路以消除錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)并維持糖和脂質(zhì)平衡。在這項(xiàng)研究中，轉(zhuǎn)錄組學(xué)結(jié)果揭示了大西洋鮭在急性熱應(yīng)激過程中顯著變化的生理調(diào)控過程以及與之相關(guān)的功能基因表達(dá)水平的變化等分子機(jī)制，這對(duì)該物種急性熱應(yīng)激的后續(xù)研究以及緩解途徑的研發(fā)提供了一定的分子基礎(chǔ)。

目前，應(yīng)用于魚類應(yīng)激反應(yīng)的轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究大多以魚類疾病與免疫為主，例如Mu Yinnan等[81]通過轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)低氧環(huán)境脅迫下的大黃魚脾臟和頭腎組織中的差異表達(dá)基因大部分與免疫反應(yīng)相關(guān)，且參與調(diào)控多種與免疫相關(guān)的代謝途徑，激活了厭氧ATP生成途徑，并抑制了能量的過度消耗等。

3 結(jié) 語

動(dòng)物的應(yīng)激反應(yīng)較常見且多式多樣，并會(huì)顯著影響動(dòng)物肌肉的理化性質(zhì)，在水產(chǎn)品的銷售、運(yùn)輸過程中不可避免會(huì)發(fā)生，而運(yùn)輸過程中的急性應(yīng)激反應(yīng)是影響魚類健康、決定運(yùn)輸成活率的主要因素，并最終影響魚類肌肉品質(zhì)。目前雖然學(xué)者們已對(duì)魚類應(yīng)激反應(yīng)的各方面做了大量研究，揭示了由應(yīng)激引起的一些理化指標(biāo)變化的機(jī)制，并且闡明了一些物質(zhì)對(duì)應(yīng)激反應(yīng)的調(diào)控機(jī)制，但是都比較有限，不能很好地聯(lián)系成一個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)激生理調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，且少有應(yīng)激對(duì)肌肉品質(zhì)影響及調(diào)控途徑相關(guān)的研究。未來應(yīng)加強(qiáng)對(duì)魚類應(yīng)激和調(diào)控機(jī)理的研究，并與肌肉品質(zhì)的變化相結(jié)合，挖掘多種調(diào)控途徑間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，形成一個(gè)完整的應(yīng)激調(diào)控模型，這將有利于尋找或開發(fā)出更具針對(duì)性的應(yīng)激緩解物，以保證運(yùn)輸過程中魚體的健康和獲得優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。