大黄鱼脂肪沉积及其调控机制的研究

In recent years, high lipid or vegetable oil diets are widely used in aquaculture feed, which leads to excessive lipid deposition in liver or abdominal cavity. In mammals, lipid deposition process and regulation mechanism is very clear, while this is obscure in fish. Large yellow croaker is an economically important marine fish species that is being widely cultured in southeast China. Feeding experiment combined with molecular biological techniques (transcriptomics) will be used to screen key genes in lipid deposition. Then, effects of different lipid levels and sources on expression of key genes as well as transcriptional factors (PPAR，SREBP etc.) involved in anabolism, transport and catabolism of lipid will be evaluated, and network of gene regulation will be constructed. Furthermore, on basis of hepatocyte and adipose cell model, studies will be conducted to further investigate how the key transcriptional factors and genes involved in transportation, synthesis and decomposition of lipid were regulated in fish fed diets with different lipid levels and lipid sources. In conclusion, the process of abnormal lipid deposition and related mechanisms are expected to be elucidated based on the project.

高脂或高植物油饲料的广泛使用，导致养殖鱼类肝脏或腹腔中脂肪过度沉积，从而严重影响了鱼类生长和健康。有关哺乳动物脂沉积过程及其调控机理较为明确，但鱼类在该领域的研究相对薄弱。本项目以我国特有海水经济鱼类大黄鱼为研究对象，通过摄食生长实验和转录组学结合，筛选出与脂肪沉积相关的关键基因。在此基础上，系统探讨脂肪水平和脂肪源对鱼体脂肪合成、转运和分解代谢关键酶基因和蛋白表达的影响，探明重要转录因子（PPAR、SREBP等）在脂肪合成、转运和分解代谢中的调控作用，构建其调控基因网络。此外，通过肝脏和脂肪细胞模型，进一步探讨脂肪酸水平（组成）对脂肪合成、转运和分解过程关键基因和转录因子的影响。通过上述研究，拟探明大黄鱼体内脂肪沉积的过程及其调控机制，为解决脂肪异常沉积问题奠定理论基础。

针对鱼油短缺与脂肪异常沉积等问题，以大黄鱼为研究对象，对不同脂肪水平和不同脂肪源对大黄鱼脂肪沉积影响及脂沉积调控机制进行了探究。研究发现，低脂肪水平(6%)饲料摄入降低全鱼、肝脏和肌肉脂肪含量。低脂肪水平饲料上调肝脏脂蛋白受体表达，促进肝脏脂肪从头合成相关基因表达。高脂饲料(18%)饲料导致全鱼、肝脏和肌肉脂肪含量显著上升。在肝脏和脂肪组织，高脂饲料上调脂蛋白受体基因和脂肪酸摄取基因表达，而在肌肉中这些基因表达却显著性降低。此外，脂肪合成和分解代谢相关基因在肝脏和肌肉显著下调，但高脂肪水平饲料却显著上调了脂肪组织中DGAT2和ATGL表达。不同脂肪源对大黄鱼脂肪沉积研究发现，相比鱼油组，富含油酸（橄榄油）和亚麻酸（苏籽油）饲料组肝脏线粒体精氨酸转移RNA-线粒体NADH 脱氢酶4L编码区(TR-ND4L)甲基化显著增高，橄榄油组肝脏线粒体12S核糖体RNA(RNR1)基因甲基化显著降低。而富含亚油酸（葵花油）饲料可通过激活氧化应激引起脂肪的异常沉积。 同时，采用RT-PCR和RACE技术克隆了大黄鱼内质网应激相关4个基因，包括GRP78 cDNA全长2571bp（ORF 1962bp，5'-UTR 157bp和3'-UTR 452bp）、ATF6α cDNA全长2521bp（ORF 1935bp，5′-UTR 108bp和3′-UTR 478bp）、XBP1 cDNA全长1809bp（ORF 795bp，5′-UTR 117bp和3′-UTR 897bp）和CHOP cDNA全长1568bp（ORF 936bp，5′-UTR 229bp和3′-UTR 403bp）。并发现高脂诱导的大黄鱼肝脏脂肪异常沉积伴随着未折叠蛋白反应（UPR）通路激活，UPR通路激活可能促进肝脏脂肪合成、降低脂肪分解和氧化、抑制脂蛋白分泌和促进脂蛋白摄取，诱导大黄鱼肝脏脂肪异常沉积。长期饲喂高脂饲料导致大黄鱼肝脏脂肪异常沉积。由此激活的JNK和p-38 MAPK通路将这一信号传递到细胞内，进而激活AP-1和NF-κ B通路，激活COX-2、IL-6、IL-1和TNFα等炎性相关基因转录，最终导致鱼体的炎性水平上调。同时在缓解脂肪沉积策略方面做出了探讨，发现饲料添加高水平磷脂及适宜水平鹅去氧胆酸，可缓解脂肪沉积。