大豆异黄酮对鲤糖脂代谢的作用机制

Soybean isoflavones are an anti-nutritional factor in soy protein. In the protein replacement study of fish feed, a large amount of soybean meal has been used instead of fish meal. However, the growth of the fish body is hindered when the substitution ratio is high. Studies on the effects of soybean isoflavones on fish growth have focused on the regulation of endocrine growth axis, and the study of glucose and fat acid metabolism is still blank. Glucose and fat are important energy substances to the body, and their metabolism is closely related to the growth and development of animals. This project is the first to study the mechanism of regulation of soybean isoflavones on fish glucose and lipid metabolism. In this study, the function of the soybean isoflavones on the glucose homeostasis and lipid metabolism in Cyprinus carpio will be carried out. By the molecular biology techniques of ELISA, westernblot and real-time PCR, we will study the effect of soybean isoflavones on the regulation of blood glucose, plasma insulin and glucagon level, and its impact on the expression of glucose absorption protein, key enzyme activity and expression in glucose metabolism, fatty acid synthesis and fatty acid decomposition will be analyzed. The results will be effective to provide theoretical basis of the use of soybean isoflavones and the preparation of safe feed.

大豆异黄酮是大豆蛋白中的一种抗营养因子。鱼类饲料的蛋白替代研究中已使用大量豆粕粉替代鱼粉，然而，当替代比例偏高时，会造成鱼体生长受阻。大豆异黄酮对鱼类生长影响的相关研究主要集中在内分泌生长轴调节方面，对于糖脂代谢的研究尚属空白。糖、脂是机体重要的供能物质，其代谢与动物的生长发育密切相关。本项目首次开展大豆异黄酮对鱼类糖脂代谢的调控作用机理研究。拟以鲤为实验材料，利用本实验室已经建立的原代肠道上皮细胞、肝细胞和脂肪细胞培养技术，从细胞和在体水平，探索大豆异黄酮对鲤血糖及胰岛素、胰高血糖素水平的调节，及其对糖的吸收、代谢、脂肪合成、脂肪分解和脂肪转运等关键酶活性及表达的影响，阐明大豆异黄酮在糖脂稳态调节中的具体机制，研究结果将为有效利用大豆异黄酮、制备安全饲料提供理论依据。

鱼类对糖的利用能力低下，在养殖过程中，极易出现脂肪肝等问题。大豆异黄酮是豆科植物生长过程中产生的一类次级代谢产物，具有广泛的生理学功能。大豆异黄酮对鱼类生长影响的相关研究主要集中在内分泌生长轴调节方面，对于糖脂代谢的研究尚属空白。本项目研究了大豆异黄酮对鱼类糖脂代谢的调控作用机理研究。通过在体和离体实验，系统研究了大豆异黄酮对鲤糖脂代谢的影响及作用机制。主要结果如下：（1）阐明大豆异黄酮吸收规律，在体内4-8 h达到峰值；（2）饲料中添加适宜浓度的大豆异黄酮（100 mg/kg或500 mg/kg），可降低血糖、血脂。主要通过促进糖酵解，减少脂质合成，增加脂肪分解发挥作用。大豆异黄酮可通过增加有益菌的比例，改变鲤肠道菌群的组成；（3）在细胞水平，大豆异黄酮对鲤糖脂代谢的调节可激活AMPK信号通路，从而对下游糖脂代谢相关基因的表达有一定的改善作用。通过构建高脂细胞模型，发现大豆异黄酮主要通过促进脂肪分解，降低脂肪合成相关基因的表达发挥降脂作用；（4）高碳水化合物和高脂肪饲料饲喂对鲤生长指标产生负面影响，导致鲤肝脏产生脂肪沉积和脂质空泡化。添加500 mg/kg的大豆异黄酮后，鲤的生长、肝脏脂质沉积、抗氧化和免疫力均有改善。本项目阐明了大豆异黄酮对鲤糖脂代谢的调控机制，完善了大豆异黄酮对鱼类糖脂代谢的作用途径，丰富了鱼类营养生理理论，并为饲料中添加利用大豆异黄酮缓解鲤脂肪肝症状奠定了理论基础。