胆汁酸生物学功能及其在水产养殖中的应用前景
发布时间：
2024-03-04 10:24
许长峰1，2 王海丽2
(1. 邢台学院，河北 邢台 054000;2. 河北省数字化淡水水产养殖技术重点实验室，河北 邢台 054000)
胆汁酸是胆汁的重要脂质类活性成分，是人和动物肝脏中的胆固醇新陈代谢后产生的多种醇类物质的统称，易溶于水，呈弱酸性，主要存在于肝肠循环系统，对机体具有保护作用。胆汁酸在生理状态下以盐的形式存在，具有较强的活性，能够有效降低机体甘油三酯含量，加快脂类消化吸收，缓解高脂肪进食造成的消化压力，调节机体生命活动。近年来关于胆汁酸的功能和应用的研究较多，如胆汁酸还具有抗炎、提高机体免疫力、消化酶活性、保障肠道功能等作用，广泛应用于水产动物养殖生产中。本文阐述胆汁酸的理化性质和作用机制，综述胆汁酸的生物学功能及其在水产动物养殖中的应用，为胆汁酸在水产养殖中的应用提供参考。
1、胆汁酸的成分及结构
1.1 胆汁酸的种类
根据胆汁酸来源可分为初级胆汁酸和次级胆汁酸，初级胆汁酸是以胆固醇为原料直接合成的胆汁酸，次级胆汁酸是初级胆汁酸发生7-α 脱羟作用后产生。根据胆汁酸结构性质可分为游离型胆汁酸、结合型胆汁酸。研究发现，不同物种胆汁中所含有的胆汁酸的种类和数量不完全相同，如猪胆汁含有的胆汁酸达14 种;鸡胆汁酸主要有鹅脱氧胆酸、胆酸等;牛和羊含有的胆汁酸种类一致，但各类含量存在差异;兔胆汁酸成分种类有8 个，其中去氧胆酸占比最大。不同种类动物胆汁的胆汁酸类成分见表1。
1.2 胆汁酸的来源与结构
胆汁酸是胆固醇新陈代谢产生的衍生物，主要由胆固醇在限速7α-羟化酶的调控和催化作用下生成7α-羟固醇，再经羟化、加氢等化学作用生成初级胆汁酸。初级胆汁酸与甘氨酸或牛黄酸结合生成结合性胆汁酸，在许多活性酶及菌群作用下发生硫酸化、羟基化等系列反应，产生游离型胆汁酸，转化得到次级胆汁酸。胆汁酸成分由1 个五碳短脂肪侧链、1 个五碳固醇环及3 个六碳固醇环构成，常见胆汁酸结构见图1。胆汁酸具有疏水和亲水两亲性，羟基的数量和方向决定疏水面和表面活性，其位置和构型差异造成结构不同的胆汁酸。
图1 常见胆汁酸结构
2、胆汁酸的生物学功能
2.1 抗炎
肠腔内胆汁酸含量直接影响机体炎症反应。研究发现，健康个体和肠道炎症个体血清胆汁酸谱存在明显差异，而适当补充胆汁酸可有效缓解机体炎症。胆汁酸可直接作用于肠道上皮细胞，调节白细胞介素-8(IL-8)、白细胞介素-1 (IL-1) 和白细胞介素-6 (IL-6)等促炎因子分泌，也可以通过与受体FXR、TGR 结合激活免疫细胞，抑制炎性小体NLRP3 活化及促炎因子分泌，缓解机体炎症反应。胆汁酸还能够降低机体组织内一氧化氮(NO) 含量，加强机体上皮屏障功能，有效缓解炎症加剧。
2.2 提高免疫力
G 蛋白偶联胆汁酸受体(TGR5) 是胆汁酸受体之一，主要由巨噬细胞表达。胆汁酸与TGR5 结合后可抑制巨噬细胞的吞噬作用，促使其向抗炎型转变，从而达到提高免疫力、保障机体健康的作用。胆汁酸可通过促进特异性转录因子FoxP3 和RORγt 的表达促使T 细胞分化，提高机体免疫力;还能够保护免疫器官，分解机体内毒素减小肝脏负荷，增强肝脏功能，提高免疫球蛋白M (IgM)、免疫球蛋白A (IgA) 和补体C4 含量，增强机体非特异性免疫应答。
2.3 提高消化酶活性
脂肪酶原转变为脂肪酶才具有活性作用，其中胆汁酸发挥重要作用。胆汁酸可显著促进SREBF1、FATP4、FAS、ACC mRNA 的相对表达量，调节脂肪酸合成途径中关键酶的生成。胆汁酸能够显著提高动物机体内脂肪酶、脂蛋白酶、肝脂酶活力，与脂肪酶结合形成复合物，改变其理化性质，促进脂肪的消化吸收。
2.4 保障肠道功能
胆汁酸的受体GR5、FXR 和TGR5是调节紧密连接的功能因子，可直接调控连接蛋白的表达，降低动物肠道内壁通透性，增加其屏障功能，保障肠道健康。胆汁酸作为内源性功能小分子物质，可富集表皮生长因子，刺激肠道上皮细胞增殖，通过激活PXR、VDR 和TGR5蛋白抑制其凋亡， 对维持肠道健康形态具有重要作用。胆汁酸还能够调节黏液分泌，刺激肠道表皮细胞分泌抗菌肽物质，进一步加强肠道防护屏障，保障肠道具有一个健康稳定的菌群环境。
2.5 抗菌
动物肠道菌群环境失衡会导致机体的消化吸收能力下降，引发动物腹泻。胆汁酸是良好的抗菌物质，对维持肠道健康环境具有重要作用。Ubeda 等研究发现，胆汁酸能够显著促进肠道表皮细胞分泌抗菌肽物质，抗菌肽能够显著促进肠道有益菌群的数量，对维持肠道微生物平衡、加强肠道化学防护屏障、保障动物健康具有重要作用。胆汁酸与肠道法尼醇X 激活受体基因(FXR)表达量高度相关，而FXR 能够影响肠道菌群构成和数量，调节肠道屏障功能。
3、胆汁酸在水产养殖中的应用
3.1 胆汁酸对水产动物生长性能的影响
朱传忠等研究表明，饲喂0.2 g/kg 胆汁酸试验鱼生长状况最佳，平均每条鱼的增重率比空白组高21.05%，饵料系数最低，为1.32。孙建珍等给大菱鲆幼鱼分别饲喂各含0、1.5% 胆汁酸的高、低脂肪水平饵料，结果表明，与对照组相比，胆汁酸低脂肪组鱼增重率、特定生长率和蛋白质效率分别提高12.26%、8.96% 和9.84%;胆汁酸高脂肪组鱼增重率、特地生长率和蛋白质效率分别提高8.38%、5.75% 和5.16%;高脂肪含量组鱼比低脂肪组增重率、特地生长率和蛋白质效率提高33.41%、26.03% 和26.36%。因此，添加胆汁酸可有效提升水产动物的生长性能，提高饵料中脂肪成分的吸收利用率。
3.2 胆汁酸对水产动物消化酶活性的影响
胆汁酸能够显著提高肝脏和肠道中的脂肪酶活性，促进动物对高脂肪饲料的消化和吸收。向枭等对齐口裂腹鱼幼鱼分别饲喂含0、75、150、300 mg/kg 胆汁酸的高脂饵料，饲喂70 d，结果表明，随着胆汁酸添加量增加，短肠道中蛋白酶活性逐渐升高，胰脏和短肠道中脂肪酶活性先升高后降低，其中150 mg/kg 胆汁酸添加量效果最佳。陈晴等在幼蟹低鱼粉饵料中添加0.5% 或1.0% 胆汁酸盐，结果发现，各试验组幼蟹肝胰腺、肠道的总蛋白酶和脂肪酶活力均显著提高，其中0.5% 胆汁酸效果最佳，肝胰腺总蛋白酶、肝胰腺脂肪酶、肠总蛋白酶和肠脂肪酶比空白组提高21.07%、31.64%、111.69%和91.36%。因此，胆汁酸可有效增强水产动物的消化酶活性，增强其对高脂饵料的消化利用力。
3.3 胆汁酸对水产动物抗氧化的影响
当机体受到外界刺激而产生应激反应时会产生过量的ROS 导致机体内环境失衡，使细胞、机体氧化损伤，而胆汁酸有显著抗氧化作用。徐凯等研究表明，饲喂胆汁酸的白虾超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT) 和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px) 活性均显著提高，且三者活性随着胆汁酸的添加量呈先上升后降低的趋势，500 mg/kg 组白虾SOD、CAT、GSH-Px 活性比空白组高11.03%、21.26% 和8.24%。胡田恩等研究发现，牛蛙体内SOD、GSH-Px 活性等随着胆汁酸添加量的增加而逐渐增强;而丙二醛(MDA) 含量在添加200 mg/kg 胆汁酸时显著降低，300 mg/kg 时显著升高。因此，添加适量胆汁酸可增强水产动物的抗氧化功能，但过量会得到反作用而影响机体抗氧化功能。
3.4 胆汁酸对水产动物免疫功能的影响
胆汁酸能够显著增强水产动物机体免疫力，保障机体健康。Jin 等研究发现，高脂+200 mg/kg 胆汁酸饵料能够显著提高黑鲷幼鱼肝脏和血清中的溶菌酶(LZM)和碱性磷酸酶(AKP) 活性， 而肿瘤坏死因子- α(TNF-α) 和白细胞介素-1β (IL-1β) 等细胞因子的表达水平显著降低，显著增强机体免疫力。虞为等研究发现，饲喂牛磺酸的花鲈LZM 活性、IgM 和C4 含量显著高于对照组。因此，胆汁酸类物质能够显著促进淋巴细胞增殖和抗体分泌，加强破坏或清除病原微生物的功能，在免疫应激中发挥重要作用。
4、结论
胆汁酸能够有效提高水产动物的生长性能、消化酶活力、抗氧化及免疫功能，改善肠道菌群健康。但胆汁酸对水产动物的影响效果与其用量直接相关，未来在水产动物养殖中使用胆汁酸类物质时，还需要更客观全面地认识了解胆汁酸的结构、功能和作用，并进行更多试验以探索最佳用量，从而提高养殖经济效益。
参考文献：略
来源：饲料研究,2023,46(04):152-155
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