早期糖营养史对西伯利亚鲟糖异生途径的影响及其糖异生调控机理研究

西伯利亚鲟为原始的软骨硬鳞鱼类，其摄食和消化生理虽然与杂食性鱼类较为接近，但摄食碳水化合物后对血糖的调控却具有肉食性鱼类的特征。前期研究发现与虹鳟、花鲈等典型肉食性鱼类相比，西伯利亚鲟能相对较好的利用饲料中的碳水化合物。肉食性鱼类缺乏对糖异生途径的调控功能可能是导致其餐后持续高血糖，无法有效利用饲料中碳水化合物的主要原因。本项目拟以西伯利亚鲟为研究对象，系统的研究仔稚期至幼鱼期糖营养史对其血糖、糖代谢相关激素、肝糖原和糖异生途径关键酶包括磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶、果糖-1,6-二磷酸酶和葡萄糖-6-磷酸酶的活性及基因表达的影响，阐明其糖异生途径的调控机制。比较西伯利亚鲟对碳水化合物的利用能力及其糖代谢调控机理与哺乳动物和肉食性硬骨鱼类的异同，以期为探明肉食性鱼类糖代谢障碍的根本原因及人工早期高糖诱导改善其糖代谢调控机能的可能性提供科学依据。

本研究以西伯利亚鲟（Acipenser baerii）为研究对象，基于早期营养规划理论，探索通过开口期营养规划改善鱼类糖代谢调控机能并提高其对碳水化合物利用能力的可能性。首先克隆编码西伯利亚鲟肝脏糖异生途径关键酶——磷酸烯醇式丙酮酸羧基酶（PEPCK，C型和M型）、果糖-1,6-二磷酸酶（FBPase）和葡萄糖-6-磷酸酶（G6Pase）基因的cDNA全长序列。然后进行了从仔稚期至幼鱼期的连续养殖实验：在西伯利亚鲟仔鱼从开口摄食至卵黄囊消失（8～12日龄）阶段饲喂含57%葡萄糖的饲料（S）作为高糖刺激，以饲喂无碳水化合物饲料（F）的仔鱼为对照；高糖刺激结束后，分别以无碳水化合物饲料（F）和高碳水化合物饲料（H，含35%糊精）饲喂经历和未经历高糖刺激的仔鱼，共为4个处理组，分别命名为SF、SH、FF和FH，连续饲喂至20周龄。在20周养殖结束后，进行了各为期21 d的饥饿和恢复摄食实验。通过对西伯利亚鲟在不同阶段的生长性能、糖异生途径关键酶的基因表达和活性、血糖和糖代谢相关激素浓度、肌肉和肝脏中糖原含量等指标的测定和分析，研究开口期高糖刺激对西伯利亚鲟不同营养状况下（摄食不同含量碳水化合物饲料及饥饿和恢复摄食）糖异生途径的影响；并对20周龄时幼鱼肌肉的组成成分、物理性状以及风味物质等指标进行测定和分析，评价开口期高糖刺激和饲料中碳水化合物含量对肉品质的影响。研究发现：与肉食性硬骨鱼类不同，西伯利亚鲟在摄食高碳水化合物饲料后，能够有效抑制糖异生关键酶的基因表达和活性，这与在杂食性鱼类和哺乳动物研究中得到的结果一致。开口期高糖刺激会对西伯利亚鲟产生长期的干扰作用，表现为抑制生长、提高摄食高碳水化合物饲料后的血糖峰值、降低糖异生关键酶的基因表达和活性及胰高血糖素对营养状况响应的敏感性。西伯利亚鲟的糖异生途径（20周龄时）在转录水平具有对早期营养干预的适应机制。饥饿前营养史对西伯利亚鲟应对饥饿和恢复摄食的代谢策略存在显著影响。饥饿前摄食高碳水化合物饲料的西伯利亚鲟在饥饿过程中提高糖异生能力并通过动用肝糖原分解来维持机体的血糖水平，恢复摄食后血糖和肝糖原有超补偿增长现象；而饥饿前摄食无碳水化合物饲料的西伯利亚鲟可能以蛋白质或脂肪作为代谢底物为机体供能，维持血糖浓度和糖原含量的稳定。饲料中碳水化合物含量对西伯利亚鲟的肉品质有显著影响。