南美白對蝦響應(yīng)急冷與無水暴露雙重脅迫的生理變化特征

南美白對蝦（Penaeus vannamei）是當(dāng)今全球最重要的養(yǎng)殖經(jīng)濟蝦類之一，其無水保活流通具有良好的經(jīng)濟和社會效益。雖然近年來水產(chǎn)動物無水?；罴夹g(shù)研究日漸增多，設(shè)備逐漸多樣化，但目前對蝦無水?；盍魍ㄗ鳂I(yè)缺乏低溫預(yù)冷過程。但該作業(yè)流程存在初期低溫急冷（AC）和中途無水空氣暴露（WD）雙重脅迫（AC＋WD），必然對對蝦個體存活質(zhì)量造成影響，使得目前南美白對蝦無水?；盍魍ㄟ^程中應(yīng)激性傷殘死亡率高達(dá)20%～30%。因此，迫切需要探明無水?；盍魍ㄟ^程中南美白對蝦響應(yīng)AC＋WD雙重脅迫的生理生化機制，識別關(guān)鍵生化標(biāo)志物和響應(yīng)途徑，從而靶向控制傷殘死亡率和提升存活質(zhì)量。

廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院的劉 澂、吳嘉鑫、徐德峰*等結(jié)合血液和肌肉組織生化指標(biāo)變化，系統(tǒng)分析肝胰腺在南美白對蝦無水保活流通過程中的生化代謝和組織特征變化，有助于揭示南美白對蝦響應(yīng)AC＋WD雙重脅迫的生理調(diào)節(jié)機制，為優(yōu)化南美白對蝦無水?；钸\輸管理、提升存活質(zhì)量提供理論參考。

1、AC＋WD雙重脅迫對南美白對蝦糖代謝的影響

以Glu為代表的糖類是生物能量的重要來源，而糖酵解途徑則是所有生物細(xì)胞進(jìn)行糖分解代謝的共有途徑。AC＋WD雙重脅迫后血清Glu濃度顯著高于NC對照組（P ＜0.05），隨著雙重脅迫時間的延長，Glu 濃度呈先升高后降低趨勢，AC ＋WD 6 h 組最高，為（26.31±1.05）mmol/L，復(fù)蘇后Glu 濃度為（23.92±0.59）mmol/L（圖1A）。無氧條件下Glu糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸會在LDH催化下產(chǎn)生LD。

由圖1B可知，血清、肝胰腺和肌肉組織中LD含量在冷脅迫后均高于NC組，雙重脅迫下南美白對蝦血清和肌肉中LD水平顯著上升（P＜0.05）；9 h時血清、肝胰腺和肌肉組織中LD 水平分別為（7.90±0.11）mmol/L、（0.12±0.03）mmol/g和（0.52±0.02）mmol/g，明顯高于其他各組，復(fù)蘇后血清中LD 含量降至（6.27±0.32）mmol/L，提示脅迫進(jìn)程中南美白對蝦組織缺氧逐漸加重。Gn是動物細(xì)胞內(nèi)葡萄糖的儲存形式，能夠滿足細(xì)胞應(yīng)激時對能量的需求。

由圖1C可知，AC＋WD雙重脅迫后南美白對蝦肝胰腺和肌肉組織中Gn含量均連續(xù)下降，在9 h時肝胰腺和肌肉組織中Gn含量分別降至（4.48±0.31）mg/g和（1.43±0.14）mg/g，均顯著低于NC組（P＜0.05），復(fù)蘇后肌肉中Gn含量顯著回升至（1.74±0.10）mg/g（P＜0.05），提示雙重脅迫下Gn分解代謝增強，可能源于應(yīng)激條件下Gn生成Glu以維持機體能量供給穩(wěn)定。Glu、LD和Gn水平變化表明AC＋WD雙重脅迫破壞了南美白蝦細(xì)胞糖代謝平衡。

2、AC＋WD雙重脅迫對南美白對蝦呼吸代謝途徑的影響

由圖2A可以看出，AC＋WD雙重脅迫后AC＋WD3h組血清、肝胰腺和肌肉中SDH活力均較NC組有不同程度的增加，且脅迫3 h后分別為（2.36±0.13）U/mL、（360.39±15.48）U/g和（32.90±0.89）U/g，明顯高于其他組，表明雙重脅迫組初期有氧呼吸較NC組增強，3 h后各組織中SDH活力逐漸下降，血清中SDH活力在9 h降至（1.61±0.10）U/mL，復(fù)蘇后回升且略高于NC 對照組，肝胰腺和肌肉中SDH活力在復(fù)蘇后分別降至（277.24±8.91）U/g和（25.00±1.36）U/g，均低于NC組。SDH活力變化表明雙重脅迫3 h后細(xì)胞開始由有氧代謝轉(zhuǎn)為無氧代謝。

由圖2B可以看出，血清中LDH活力變化趨勢與SDH活力類似，在雙重脅迫3 h后LDH活力達(dá)到最高，為（53.06±2.11）U/L，顯著高于其他組（P＜0.05），而肝胰腺和肌肉中LDH活力在脅迫進(jìn)程中呈持續(xù)上升趨勢，且雙重脅迫9 h時LDH活力分別增至（0.43±0.02）×10 3 U/g和（5.21±0.20）×10 3 U/g，顯著高于其他組（P＜0.05），復(fù)蘇后LDH活力降至NC組水平，進(jìn)一步表明南美白對蝦無水保活過程中細(xì)胞由有氧呼吸逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闊o氧呼吸，復(fù)蘇后又轉(zhuǎn)為有氧呼吸。

3、AC＋WD雙重脅迫對南美白對蝦糖酵解進(jìn)程的影響

由圖3A可以看出，HK活力在脅迫期間整體呈先升高后降低趨勢，血清、肝胰腺和肌肉中HK活力均在3 h達(dá)到最高值，分別為（14.29±1.21）U/mL、（2.14±0.12）×10 3 U/g和（0.52±0.07）×10 3 U/g，顯著高于其他組（P＜0.05），之后開始下降，且在9 h肝胰腺和肌肉中分別降至（1.52±0.08）×10 3 U/g和（0.39±0.03）×10 3 U/g，復(fù)蘇后肝胰腺和肌肉中HK活力回升至NC組水平，表明糖酵解在前3 h較強，之后糖酵解速率下降。

由圖3B可知，血清和肌肉中PFK活力在AC＋WD雙重脅迫3 h時分別增至（101.54±3.91）U/L和（86.50±2.41）U/g，高于其他組，之后逐漸下降，9 h時分別降至（81.08±7.22）U/L和（43.55±3.10）U/g，復(fù)蘇后回升至NC組水平；肝胰腺中PFK活力也呈類似變化趨勢，說明糖酵解途徑受到抑制。

由圖3C可知，PK活力在脅迫進(jìn)程中均呈先升高后降低趨勢，但AC組血清和肝胰腺中PK活力最高，分別為（6.45±0.32）U/L和（12374.04±0.89）U/g，而肌肉中PK活力為AC＋WD3h組最高，之后各組織中PK活力逐漸下降，9 h時血清、肝胰腺和肌肉PK活力均達(dá)到最低點，復(fù)蘇后均回升至接近NC組水平。HK、PFK和PK活力變化綜合反映了AC＋WD雙重脅迫對南美白對蝦糖酵解進(jìn)程產(chǎn)生顯著影響，尤其是在脅迫后期顯著抑制了糖酵解的進(jìn)行。

4、AC＋WD雙重脅迫對南美白對蝦能量水平的影響

由圖4A可知，AC脅迫后，肝胰腺和肌肉中Na ＋ /K ＋ -ATPase活力較NC組顯著增加（P＜0.05），分別為（1629.28±71.31）U/g和（1082.21±62.89）U/g，而在AC＋WD脅迫進(jìn)程中肝胰腺和肌肉Na ＋ /K ＋ -ATPase活力均呈下降趨勢，AC ＋WD 9 h 組下降至（1111.80±64.87）U/g和（750.19±38.39）U/g，復(fù)蘇后回升至接近NC組水平，可能是由于初期的急冷脅迫刺激Na ＋ /K ＋ -ATPase表達(dá)，而在AC＋WD的低溫環(huán)境下酶活力明顯受到抑制。

此外，如圖4B所示，肌肉中ATP含量在AC＋WD脅迫后較NC組逐漸下降，AC＋WD9h組降至最低（4.02±0.21）μmol/g，顯著低于其他組（P＜0.05），復(fù)蘇后雖顯著回升至（4.88±0.31）μmol/g，但仍顯著低于NC組（P＜0.05），提示脅迫進(jìn)程中因細(xì)胞膜滲透性改變而內(nèi)穩(wěn)態(tài)失衡，為維持內(nèi)環(huán)境平衡，細(xì)胞通過增加ATP消耗來加快細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)輸送，以維持細(xì)胞內(nèi)的滲透壓平衡。

5、AC＋WD雙重脅迫對南美白對蝦肝胰腺組織病理結(jié)構(gòu)的影響

由圖5可以看出，NC組對蝦肝胰腺肝小管輪廓清晰，其中細(xì)胞形態(tài)正常且分布均勻，管腔形狀規(guī)則，轉(zhuǎn)運泡整體數(shù)量不多且在細(xì)胞內(nèi)分布較為均勻；AC組管腔形態(tài)仍較為規(guī)則，但體積略有增大，基膜收縮，表明急冷脅迫對細(xì)胞組織有輕微損傷。AC＋WD脅迫3 h時空泡數(shù)量相較于NC組明顯增加，B細(xì)胞數(shù)量減少，肝小管形狀的空泡擠壓性變形加重；AC＋WD脅迫6 h時空泡數(shù)量明顯減少，但體積變大，且管腔體積進(jìn)一步加大；AC＋WD脅迫9 h時大空泡數(shù)量增多，管腔被明顯擠壓變形，且管腔中細(xì)胞數(shù)量明顯減少，破碎細(xì)胞組織數(shù)量增多，提示細(xì)胞發(fā)生了明顯降解或凋亡。復(fù)蘇組（AC＋WD9h＋R）中管腔仍有明顯破損，但較AC＋WD6h和AC＋WD9h組明顯減輕，空泡體積減小但數(shù)量明顯增加，與AC＋WD3h組的組織形態(tài)特征類似，表明細(xì)胞損傷得到一定程度的修復(fù)。

結(jié)論

本實驗通過模擬南美白對蝦無水?；盍魍ㄗ鳂I(yè)，探究12 ℃ AC＋WD雙重脅迫對南美白對蝦代謝和組織結(jié)構(gòu)的影響，發(fā)現(xiàn)脅迫進(jìn)程中伴隨著SDH和LDH活力的變化，細(xì)胞呼吸由有氧呼吸轉(zhuǎn)變?yōu)闊o氧呼吸，能量獲取方式發(fā)生改變，同時糖酵解過程的限速酶HK、PFK和PK活力在AC＋WD雙重脅迫3 h后整體下降，使能量發(fā)生明顯虧損，進(jìn)而導(dǎo)致血糖和乳酸積累，以及糖原含量持續(xù)下降，最終使細(xì)胞內(nèi)代謝穩(wěn)態(tài)失衡，為維持和恢復(fù)細(xì)胞代謝平衡，機體能量消耗增加，進(jìn)一步使ATP含量持續(xù)下降，最終因能量虧損而誘導(dǎo)組織損傷。