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巴沙鱼黄肉症:揭开自由基损伤与巴沙鱼黄肉症的个中原因

发表时间:2020/03/11 12:52:27  浏览次数:9435  
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作者 | 陶青燕

来源 | 腾氏水产商务网-当代水产

无论是养在越南、印度尼西亚还是中国的巴沙鱼都有较高比例的黄肉现象发生,并直接导致了肉品的显著下降与经济损失。调查表明,相对于正常肉片,因黄色肉片而导致的塘口经济损失为10.5%,而鱼片加工厂的损失则可高达到14%。

国际水产养殖联盟(GAA)对于巴沙鱼黄肉症的表述为:黄肉症主要发生于成年巴沙鱼,主要季节为雨季。尽管至今未发现有任何病原与黄肉症相关,但黄肉症的鱼通常容易感染外部寄生虫,而且黄肉症鱼非常脆弱并易于感染细菌性疾病。黄肉症的总体临床症状有贫血,失重,腹水以及肉片发黄。从早到晚每天几次调控水体溶氧是所有巴沙鱼养殖池塘的例行管理方式。在雨季时高密度的巴沙鱼养殖池塘使用各种机械式增氧机如水泵式,水车式或扩散式增氧机可以减少该病的发生。

从这段描述中可以看到,不同于一般意义的食源性类胡萝卜素沉着,巴沙鱼黄肉症表现出了明显的病理改变。由于一直未探测到任何病原与巴沙鱼黄肉症相关,提示这很可能是一种营养代谢性疾病。

诺伟司对于巴沙鱼黄肉症的研究始于2010年,经历了巴沙鱼鱼片颜色经济性和流行性调研,鱼片中类胡萝卜素含量分析、肉色色差计分析及比色扇制作、换水模式对巴沙鱼肉色的影响、高低蛋白日粮对巴沙鱼肉色的影响,高米糠日粮对巴沙鱼肉色的影响、氧化米糠对巴沙鱼肉色的影响等系一列研究。此外,诺伟司在黄膘猪上的研究表明,脂肪酸体内氧化形成的脂褐素是导致猪膘发黄的原因。随着巴沙鱼黄肉症研究的深入开展,越来越多的证据指向体内氧化与巴沙鱼黄肉症之间的因果关系。

样品采集

我们从湛江地区采集了具有典型黄肉特征的巴沙鱼样品,收集肝脏组织、脂肪组织和肌肉组织进行病理学研究。通过HE染色进行各组织器官的形态学观察,通过抗酸染色对可能造成组织发黄的脂褐素颗粒进行判定,并对其在细胞中存在的形态及位置进行分析。

巴沙鱼肝脏的病理改变

■ 白肉组肝脏HE染色

■ 黄肉组肝脏HE染色

HE染色结果表明白肉组肝细胞排列整齐。胞浆内见有少量的棕黄色色素颗粒,多呈微细小颗粒状。黄肉组肝脏形成较多空腔。肝细胞胞浆及部分腔状结构中见数量较多、团块状的黄褐色物质沉积。

■ 黄肉组肝脏抗酸染色(a)

■ 黄肉组肝脏抗酸染色(b)

在抗酸染色下,巴沙鱼黄肉组织中的棕黄色颗粒被特异地染成了红色,证实黄褐色颗粒为脂褐素。在肝脏组织中存在两种脂褐素颗粒,一种为团块状大颗粒,抗酸染色呈现为特殊的红色。它们可分散存在于肝组织中(a),也可聚集存成团(b)。另一种是小颗粒的脂褐素,它们广泛的分布密布于肝脏的细胞核内与胞浆中。

巴沙鱼脂肪的病理改变

■ 白肉组脂肪HE染色

■ 黄肉组脂肪HE染色

白肉组巴沙鱼的脂肪细胞大小较均一。黄肉组的脂肪细胞大小差异较大,同一放大倍数视野下的脂肪细胞数量显著减少,因部分脂肪细胞体积显著增大,胞浆内沉积的脂肪显著增多。黄肉组脂肪细胞膜附近有黄色颗粒存在,抗酸染色证实为脂褐素。脂褐素颗粒在黄肉组脂肪中以中等大小颗粒存在。脂褐素颗粒主要存在于脂肪细胞膜的交界处。

■ 黄肉组脂肪抗酸染色

■ 黄肉组脂肪抗酸染色

巴沙鱼肌肉的病理改变

■ 白肉组肌肉HE染色

■ 黄肉组肌肉HE染色

白肉组骨骼肌肌浆内有少量黄褐色颗粒状物质沉积,有沿横纹方向平行排列的趋势。黄肉组与白肉组的鱼比较,黄脂组的肌浆内沉积的黄褐色颗粒状物质的数量明显激增。特殊染色证实黄褐色颗粒为脂褐素。在黄肉组肌肉组织中,脂褐素以细微颗粒的形式密布于肌肉纤维上,在细胞核附近的脂褐素颗粒略大。

■ 黄肉组肌肉抗酸染色

讨论

1.导致组织变黄的物质

从发黄巴沙鱼的组织切片上我们可以看到大量的黄色团块和颗粒,正是这些黄色物质导致巴沙鱼的组织呈现出异常的黄色。通过抗酸染色,我们可以获知这些黄色团块和颗粒正是脂褐素。脂褐素呈黄绿色发光颗粒,在3650-3660A有最大荧光吸收。脂褐素不溶于水,乙醇,脂肪溶剂,以及稀酸、稀碱溶液。脂褐素是细胞在自由基攻击损伤后留下的遗迹。

研究发现,当细胞遭受体内氧自由基攻击时,由磷脂双分子层构成的细胞膜和细胞器膜上的不饱和脂肪酸就被氧化,从而导致细胞器和细胞的损伤。细胞中的溶酶体可通过自噬作用去消除这些损伤的区域,而未被完全消化的氧化脂肪残存物及其它残渣沉积形成了脂褐素。如果将体内氧化的过程形象的描述为细胞内的火焰,那么脂褐素就是这些火焰燃烧后留在组织内的灰烬。随着体内氧化的不断发生,脂褐素的不断堆积最终导致组织颜色发黄。

在研究中我们发现,即使是表现为白肉的巴沙鱼的组织切片,也可以找到脂褐素的踪迹,只是相对于黄肉组,白肉组的脂褐素颗粒更小,数量也很少。所以黄肉是脂褐素堆积到能被肉眼识别时的一种状态。在这之前脂褐素已经产生并且可以探测,从而为我们在生产上控制黄肉的发生提供了有效的防控策略。

2.脂褐素的产生原因

正如Casselman原理所阐述的,当组织中含有不饱和脂肪酸,而这个区域的体内抗氧化物质又相对不足时,脂肪的自动氧化就会发生,脂褐素就会形成。不饱和脂肪酸是产生脂褐素的底物,越多的不饱和脂肪酸则意味着需要越多的体内抗氧化物质去稳定。鱼类相对于其它动物是最富含不饱和脂肪的动物,因此也是最易于形成脂褐素的动物。

自由基是生命能量代谢的副产物,只要有ATP的生成就有自由基的生成。由于ATP产生于每个细胞中的线粒体中,因此自由基也就随时产生于机体每一个细胞中。研究表明,动物每天呼吸的氧气有2%的量会通过线粒体的呼吸链过程转变为氧自由基。因此越快的生长速度就会产生越多的自由基产生量,并需要更多体内抗氧化物质的消耗。

Wood等(1955)认为,当生理代谢上调时,一定组织区域内物质转运中断或酶代谢异常都会导致局部区域的抗氧化物质缺乏。巴沙鱼是一种极耐低氧且快速生长的淡水鱼类。由于这种特性,生产上往往采用极高密度的养殖,因此极易出现环境低氧和巴沙鱼的缺氧。已知细胞内存在两套抗氧化系统,一套是以谷胱甘肽过氧化物酶,SOD酶为核心的抗氧化酶系统;另一套是以VC、VE、类胡萝卜素等食源抗氧化物为核心的抗氧化物系统。由于酶的产生高度依赖机体的生理状态,因此当机体缺氧或者营养缺乏时就会导致抗氧化酶系统的低效运行。

在巴沙鱼黄肉症的综合控制方案中,换水是控制巴沙鱼黄肉率最为有效的途径。已知水体溶氧的70-80%是通过被称之为“水呼吸”的过程所消耗的。水呼吸的强度与水体微生物的丰度程度以及水体有机质浓度高度相关。而控制水呼吸最有效的途径就是换水。

3.发黄组织

在猪上脂褐素主要产生在脂肪组织,并引起猪膘发黄,俗称“黄膘猪”。而在巴沙鱼上发黄的不止有脂肪组织还有肌肉组织,俗称“黄肉鱼”。这种差异可能是由于以下几种原因造成的。1.鱼类肌肉细胞相对于猪含有更多的不饱和脂肪酸,因此当鱼类肌肉细胞中大量存在的不饱和脂肪氧化了,形成的脂褐素就导致肌肉变黄了。

另一种可能性是,由于巴沙鱼肌肉是白色的,更容易呈现出黄色的脂褐素颜色。而猪的肌肉是红色的,因此红色掩盖了黄色,从而导致人们忽略了猪肉色泽的改变。颜色掩盖是极有可能发生的。我们在试验时发现,脂褐素堆积最多、颗粒最大的是肝脏,而这些鱼的肝脏并未呈现出黄色,而是比一般正常鱼的肝脏颜色略微深一些,颜色发暗。

4.组织发黄的顺序

在生产实践中,人们观察到黄肉巴沙鱼最先发黄的区域是腹腔中的脂肪,然后是富含脂肪的腹部肌肉,最后再扩散到全身肌肉。我们在进行各组织脂褐素检测时发现:脂褐素颗粒最大的是肝脏,然后是脂肪组织,最小的颗粒存在于肌肉。由于肝脏是动物体代谢最旺盛且担负解毒的器官,因此脂褐素很有可能最先出现于肝脏,只是由于肝脏本身颜色的掩盖导致脂褐素的沉积未被关注。

我们在使用氧化米糠饲喂巴沙鱼的研究中确实发现,随着氧化米糠添加量的增加,巴沙鱼肝脏逐渐变深、变暗,而这时鱼片的颜色只是呈现出淡淡的黄色。同时我们还发现,肝脏中除了形成大颗粒的脂褐素外,还密布大量的微颗粒脂褐素。大颗粒脂褐素可能是肝脏细胞膜氧化导致整个细胞坏死形成的,我们可以看到在肝脏的坏死区域存在大量脂褐素团块堆积。同时大量的干细胞坏死形成了肝组织的空腔,而脂褐素颗粒则存在于这些空腔中。这是细胞氧化燃烧后的灰烬。这与Wood等发现鱼类肝脏中脂褐素普遍存在于肝脏坏死的区域(1955)的发现相一致。而微颗粒脂褐素主要存在于细胞核与细胞质中,这可能是肝细胞中细胞器氧化损伤形成的。

已知除了细胞膜是由磷脂双分子层构成的,细胞中的大量细胞器膜,如高尔基体、线粒体等的膜也是有磷脂双分子层构成的,这些膜上都存在大量的不饱和脂肪酸,都需要大量的体内抗氧化物去稳定。因此,细胞核与胞质中微小的脂褐素颗粒,代表这些细胞经历了自由基的攻击并保持了相对完整的结构和功能。

5.控制脂褐素的生成

通过我们的调查,其实肌肉或脂肪发黄的不仅限于巴沙鱼,斑点叉尾鮰是一直以背部肌肉发黄为诟病的养殖品种。此外,蛙、海鲈、加州鲈以及石斑鱼在市场上都时有脂肪发黄或肌肉发黄的案例发生。高能饲料、高频投喂、高密度饲养水产养殖必然的结果是鱼体内更多的自由基产生。而鱼类细胞中高含量的多不饱和脂肪酸是一个随时等待点燃的“炸药包”,因此当任何饲料或养殖环节的欠缺就会导致体内氧化应激的发生。

诺伟司是饲料抗氧化剂乙氧基喹啉的发明者,我们深谙现代高产动物的诸多问题都是由于高速生长引起的自由基损伤导致的,因此开创性的发明了专业的体内抗氧化剂—爱克多™PLUS。通过在饲料中添加专业的体内抗氧化剂爱克多™PLUS,可以有效消除水生动物体内自由基,从而达到稳定细胞的作用。爱克多™PLUS目前已成为稳定鱼体肉色和体色的标准添加剂。

结论:

通过对典型发黄巴沙鱼的肝脏、脂肪以及肌肉的切片分析,我们首次发现导致巴沙鱼鱼片发黄的原因是体内氧化形成的脂褐素。脂褐素沉积的先后规律是肝脏组织、脂肪组织、肌肉组织。提示我们可通过对肝脏脂褐素的监控实现生产中对黄肉发生的预警。体内氧化应激是导致脂褐素生成的原因。避免体内氧化应激是控制脂褐素生成的唯一手段。全程添加专业的体内抗氧化剂—爱克多™PLUS被生产实践证实对于预防和消除黄肉发生具有重要的实践意义。

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