植物甾醇在水产动物中的应用——植物甾醇与肝脏健康
发布时间：
2023-06-05
在水产动物集约化养殖过程中，通常投入高能饲料以达到短时间内提高动物生长速度的目的，但摄入过多脂肪会导致鱼血浆和肝脏中甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)等脂质水平显著升高，引起机体脂代谢紊乱，加重肝脏负担。此外，脂质在肝脏中过量累积，会诱发活性氧(ROS)生成，继而诱导更多脂质过氧化物产生，引发氧化应激，加剧肝脏损伤(图1)[1,2,3]。临床研究表明，人每天摄入2g植物甾醇可使LDL-C水平降低8%-10%，缓解血脂代谢异常，降低患心血管疾病风险[4]。植物甾醇在肉鸡[5]、育肥猪[6]、小鼠[7]和鱼类[8]中的研究结果与之相似，提示植物甾醇能够有效调节机体脂代谢，减少氧化应激，缓解肝胆综合症。
在水产动物集约化养殖过程中，通常投入高能饲料以达到短时间内提高动物生长速度的目的，但摄入过多脂肪会导致鱼血浆和肝脏中甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)等脂质水平显著升高，引起机体脂代谢紊乱，加重肝脏负担。此外，脂质在肝脏中过量累积，会诱发活性氧(ROS)生成，继而诱导更多脂质过氧化物产生，引发氧化应激，加剧肝脏损伤(图1)[1,2,3]。临床研究表明，人每天摄入2g植物甾醇可使LDL-C水平降低8%-10%，缓解血脂代谢异常，降低患心血管疾病风险[4]。植物甾醇在肉鸡[5]、育肥猪[6]、小鼠[7]和鱼类[8]中的研究结果与之相似，提示植物甾醇能够有效调节机体脂代谢，减少氧化应激，缓解肝胆综合症。
图1 营养性脂肪肝发展过程[3]1. 植物甾醇调节水产动物血脂代谢研究表明，植物甾醇可通过抑制肝细胞载脂蛋白B(ApoB)生成速率，以及增加载脂蛋白受体的表达量，提高机体对LDL-C的清除速率[9]，也可通过抑制27-羟基胆固醇的生成、肝X受体α的激活和Caco-2肠细胞中基础外侧固醇输出体atp结合盒A1的表达来调控胆固醇的吸收[10]。研究表明，20~80mg/kg植物甾醇可降低团头鲂血浆TG和 LDL-C水平，但不影响HDL-C浓度[8]。0.5%~1.0%植物甾醇提升血清脂代谢相关酶的活性，降低高脂饮食大黄鱼幼鱼的血清TG、TC和LDL-C水平，对鱼的生长无负面影响[11]。饲料中补充40~120mg/kg植物甾醇可使异育银鲫血浆TG、TC和LDL-C浓度降低，促进脂类代谢[12]。饲喂富含β-谷甾醇的冻干粉后发现，金鱼幼鱼血浆TC水平显著下降，但TG和LDL-C水平无变化[13]。另外，补充β-谷甾醇显著降低雄性鳟鱼的血浆TG和LDL-C水平[14]。上述试验结果表明，植物甾醇可用来降低血脂，调节鱼类脂代谢，作用效果可能与品种、生长阶段、性别以及植物甾醇添加量有关。2. 植物甾醇调节水产动物肝脂代谢肝脏是鱼类脂质代谢的主要器官，维持肝脏脂代谢稳态对鱼体的健康具有重要意义。一般情况下，鱼类肝脏重量与疾病发生有一定相关性，肝体比和脏体比的提高或与脂肪肝有关[15]。研究表明，植物甾醇可抑制因高脂饮食引起的鱼肝细胞中脂滴数量和体积的增加，显著降低肝脏TG和TC水平，减少肝脂蓄积，维持肝细胞完整性[11]。海鲈鱼应用结果显示，300mg/kg植物甾醇产品可减少鱼体肝脏、胰脏等器官周围脂肪蓄积，有效降低海鲈鱼肝体比和脏体比(未发表数据)。植物甾醇在哺乳动物中的研究也有类似结果。研究发现，高脂肪导致模型大鼠血液TG、TC和LDL-C含量显著升高，植物甾醇可有效降低血脂及肝脂水平[7]。植物甾醇也可缓解因高脂饮食引起的脂代谢紊乱，降低小鼠肝脏TC、TG、LDL-C和游离脂肪酸(FFA)水平，减少肝脏脂质沉积[16]。3. 植物甾醇增强肝脏抗氧化、抗炎能力氧化应激被认为脂肪性肝损伤和疾病发展的重要原因。肝脂沉积导致线粒体代偿性氧化增加，体内氧化-抗氧化系统失衡，过多产生的自由基无法被清除，从而诱发肝损伤[17]。研究发现，添加不同剂量的植物甾醇，均能有效提升黄颡鱼肝脏超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)等内源性抗氧化酶酶活，提升总抗氧化能力(T-AOC)，减少过氧化物丙二醛(MDA)生成[18]。植物甾醇显著提升幼鱼血清和肝脏中抗氧化酶活性，提升鱼体抗氧化能力，降低氧化应激[11]。饲喂植物甾醇后，显著提高罗非鱼肝脏SOD活性，减少脂质过氧化物(LPO)生成(未发表数据)。肝脏脂肪性病变，往往伴随着炎症的发生，随着炎症的发展，则会引起肝脏器质性病变。研究发现，脂多糖导致小鼠血液中IL-1β、IL-6和TNF-α水平显著增加，肝细胞肿胀，且肝脏和脾脏中iNOS基因表达升高。植物甾醇处理后，小鼠血液中炎症因子水平有效降低，肝细胞结构完整，抑制肝脏和脾脏中iNOS基因mRNA转录，降低机体炎症损伤[19]。植物甾醇有效减少高脂饮食诱导非酒精性脂肪肝(NAFLD)模型大鼠血脂和肝脂含量，抑制血清中TGF-β，IL-6、IL-10、TNF-α等促炎因子的分泌，减轻机体炎症[20]。 与之类似的研究也显示，植物甾醇酯抑制NAFLD大鼠肝脏TGF-β，IL-6、IL-10和CRP等细胞因子分泌，缓解肝脏炎症应激[3]。4. 植物甾醇与肝脏健康植物甾醇，是广泛存在于植物细胞膜、具有生物活性的功能成分，具有良好的安全性。上述研究表明，植物甾醇具有调节血液/肝脏中的胆固醇、甘油三酯水平、抑制肝脏炎症的作用，这提示植物甾醇可作为水产养殖中潜在的改善肝脏健康的天然活性物，其影响肝脏健康的可能机制包括:(1)调节胆固醇;(2)调节TG、TC等脂代谢的关键因素;(3)抑制肝脏炎症，(4)调节肝脏脂肪酸组成(图2)。
图2 植物甾醇改善肝脏健康的可能机制[21]
因此，在实际水产养殖中，补充适量植物甾醇，可用于缓解肝脏脂代谢紊乱，减少氧化应激和炎症反应，改善肝脏健康，减少养殖损失。
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