鱼类胰岛素、胰岛素受体和胰岛素受体底物的生物学特性及其对营养物质代谢的调控研究进展

为了深入解析胰岛素调控鱼类营养物质代谢的机制,本文综述了鱼类胰岛素信号系统的3个重要成员（胰岛素、胰岛素受体以及胰岛素受体底物）的结构特征和表达规律,以及胰岛素对营养物质（糖类、脂肪和蛋白质）代谢调控方面的研究进展。目前,在鱼类,虽然胰岛素信号传递系统的研究已取得了一定的进展,但仍有需要重点加强的研究：①鱼类不同亚型胰岛素、胰岛素受体和胰岛素受体底物基因的功能研究,解析鱼类胰岛素信号传递系统的调控机制;②加强胰岛素对鱼类营养物质代谢调控机制的研究,揭示不同食性鱼类胰岛素信号传递系统调控功能的异同;③深入开展鱼类胰岛素信号传导通路和调控机制的研究,全面解析胰岛素调控鱼类营养物质代谢的分子机制。     

水产动物锌营养生理及其与脂类代谢相关研究进展

锌是水产养殖动物必需的微量元素,维持着水产动物正常生长、发育和营养代谢等功能。为了深入解析锌调控水产动物营养物质代谢的机制,本文综述了水产动物饲料锌需求量及其影响因素、锌稳态调控系统中的关键蛋白(锌转运蛋白ZnTs和ZIPs家族、MTs和MTF-1)的结构特征和功能,锌对水产动物脂类代谢和沉积的影响以及相关机理的研究进展。目前,虽然水产动物锌营养生理、代谢以及对脂类代谢的调控研究已取得一定的进展,但仍有很多重要的科学问题尚未解决,重点仍需加强"水产动物锌需求量"评价标准的制定、锌稳态调控机制的揭示以及营养代谢分子机制的解析等方面的研究,以期为水产动物锌营养的精准调控提供参考。     

鱼类生长抑素调控垂体生长激素分泌的作用机制

生长抑素是一个多基因、多功能的家族。通过其受体的介导参与机体的生长、发育、代谢、生殖以及免疫等生理过程。本文简要概括鱼类生长抑素及其受体的研究进展,重点对生长抑素调控垂体生长激素分泌的信号转导机制进行概括讨论,旨在加深对鱼类生长抑素作用机制的认识和了解。迄今,在鱼类中已经鉴定出六种生长抑素基因和四种生长抑素受体。由于存在多种生长抑素基因以及不同的加工过程,一种鱼可能产生多种形式的生长抑素多肽。鱼类进化过程中存在基因组复制,导致一种受体又有多种亚型。鱼类生长抑素调控垂体生长激素分泌的作用机制主要源自金鱼中的研究,结果表明cAMP通路、钙离子通道以及PKC通路可能参与了金鱼生长抑素抑制垂体生长激素分泌的过程。生长抑素调控垂体生长激素分泌的作用机制是一个复杂的网络结构,多种信号通路参与其中;不同的物种间其作用机制不尽相同。鱼类生长抑素基因、受体及其调控垂体生长激素分泌的作用机制仍有待进一步研究。     

类胰岛素生长因子的研究进展

随着畜牧生产效率的进一步提高,动物生长及其调控逐渐受到研究者的重视。近年来,对于动物生长激素轴的调控机制的研究,使类胰岛素生长因子(insulin-likegrowthfactor)在动物生长发育及营养代谢中的重要作用得到逐步的了解,特别是近年来由于IGF和IGF受体及IGF结合蛋白的分离,对于IGF的营养生理作用的研究已经成为研究的热点之一。对于IGF及其受体、IGF结合蛋白等生理代谢及营养调节的影响规律的深入研究,有助于揭示动物生长过程的激素调控的本质。     

Kisspeptin对鱼类生殖轴的调控机制研究

Kisspeptin(简称Kiss或者Kp)是由KISS1/Kiss1基因编码的一种下丘脑神经肽,通过其受体KissR(也称作GPR54)的介导参与了多种生理过程,如抑制肿瘤转移和参与生殖调控。目前,尽管在鲤形目(Cypriniformes)、鲈形目(Perciforms)、鲽形目(Pleuronectiforms)、鲀形目(Tetraodontiforms)、颌针目(Beloniforms)、鲉形目(Scorpaeniformes)、鲑形目(Salmoniformes)及鳕形目(Gadiformes)等多种鱼类中均鉴定出了kiss/kissr基因,但Kiss/KissR系统在鱼类生殖调控中的精确作用及其分子机制尚未完全阐明。尤其是在鱼类中存在2种kiss及3种kissr基因,Kiss/KissR系统对鱼类生殖调控的作用方式更加复杂。本文简要总结鱼类Kiss及其受体的研究进展,并对Kiss的生理学功能、信号转导机制以及kiss/kissr表达调控研究进行概括讨论,旨在加深对鱼类Kiss/KissR系统的认识和了解,为后续研究指明方向。     

鱼类的葡萄糖感知与糖代谢调节研究进展

为加深对鱼类糖的感知与代谢调控的认识,本文综述了鱼类的葡萄糖感知与摄食调控、糖代谢调控等领域的研究进展。鱼类的下丘脑不仅是中枢葡萄糖感受器所处的主要部位,同时也是食欲调节中枢。leptin、ghrelin、CCK、NPY等内分泌因子均能调控鱼类对糖的感知与摄食。另一方面,鱼类糖代谢受到胰岛素、GLP-1、ghrelin、CCK、NPY、SS等内分泌因子和糖、脂、蛋白质等营养素的双重调节。尽管鱼类对糖的利用能力低于陆生动物,但鱼体内亦存在较完善的糖的感知、摄食与代谢调节机制。因此,将来的重点工作应在于研究鱼类中枢神经系统整合营养和内分泌等信号的机制,研究草食性鱼类、杂食性鱼类在糖耐受力及糖异生调控机制上与肉食性鱼类存在的差异。     

鱼类胰岛素及胰高血糖素类激素的研究进展

鱼类对糖的利用能力低是限制饵料中糖添加量的主要因素,其原因及可能机制已经在不同的领域和深度进行了广泛的研究。胰岛素和胰高血糖素类物质作为糖类代谢的关键激素对鱼类糖利用能力的高低起到至关重要的影响,已经得到了广泛的关注和研究,本文将综述鱼类胰岛素和胰高血糖素类物质的研究进展。     

鱼类利用碳水化合物的研究进展

鱼类对碳水化合物的消化和代谢能力较差,缺乏对血糖水平的调控能力。众多的研究资料表明,摄入高碳水化合物通常会导致鱼体出现持续的高血糖、肝肿大、肝糖原累积、生长率和饲料效率降低。影响鱼类利用饲料碳水化合物的因素很多,包括鱼的食性、生长发育、胰岛素水平、消化及代谢酶、能量代谢水平等内因以及碳水化合物的种类、含量、摄食频率、环境温度等外因。本文综述了该领域的研究进展,并从能量代谢的角度对影响鱼类利用碳水化合物的因素及其机制进行了探讨,认为鱼类对碳水化合物的利用能力差与其维持生命活动的能耗功率水平相对应:鱼类(尤其是肉食性鱼类)代谢率较低,而以葡萄糖为底物代谢供能速率较高,因此摄入大量碳水化合物后可能导致供能速率过剩,以血糖的形式在体内堆积,表现为持续的高血糖现象。碳水化合物类型、摄食频率及水温对鱼类利用碳水化合物的影响均可能与此相关。     

介导鱼类孕激素快速、非基因作用的受体研究进展

许多研究发现某些孕激素受体介导的生物学反应较迅速,而经典的通过基因起作用的孕激素核受体介导的生物学反应都较慢,因此有学者提出生物体可能存在不通过基因起作用的孕激素受体,并研究了其结构和功能,探讨了其快速反应的机制。迄今为止,在鱼类已发现了3类可能的非基因作用的膜受体。第1类为孕激素脂联素受体家族(PAQR)的3个成员,即PAQR7(mPRα),PAQR8(mPRβ)和PAQR5(mPRγ),这些成员存在于多种硬骨鱼类中,具有和G蛋白偶联受体(GPCRs)相似的7次跨膜结构域。其中对mPRα和mPRβ的研究较多,它们可以诱导鱼类卵母细胞成熟和增强鱼类精子的活动性。第2类为孕酮受体膜组成部分(PGRMCs),是一类小分子蛋白。目前发现有PGMRC1和PGMRC2两种,对PGMRC1的研究较多,它的作用与mPRβ的作用相似,都参与孕酮的调节作用。第3类是孕激素核受体(nPRs),研究发现一些细胞中的孕激素核受体也能够参与介导孕激素的快速生物学反应。本文对介导鱼类非基因作用的孕激素受体在结构、功能和作用机制等方面的研究进展进行了介绍。     

脂肪酸对鱼类免疫系统的影响及调控机制研究进展

替代脂肪源的开发和利用是解决鱼油短缺问题的必然选择。然而,随着替代水平的提高,鱼体常常表现免疫水平和抗病能力降低。鱼油替代的本质为脂肪酸替代,深入研究脂肪酸与鱼类免疫的关系显得尤为重要。本实验综述了脂肪酸对鱼类免疫性能的影响及调控机制。饱和脂肪酸会降低鱼类免疫力,而适量添加n-3长链多不饱和脂肪酸(LC-PUFA)、共轭亚油酸(CLA)或提高n-3/n-6多不饱和脂肪酸(PUFA)的比例有利于鱼体免疫力发挥;饲料中脂肪酸主要通过细胞膜结构、信号传导、类花生四烯酸、细胞因子和类固醇激素等途径对鱼类免疫进行调控。脂肪酸与鱼类的免疫性能具有高度相关性,而调控机制的研究尚有较大空间。未来研究应该侧重于以下几个方面:脂肪酸对免疫相关转录因子的调控机制;鱼类肠道脂肪酸组成改变与菌群结构和免疫性能之间的相关性;环境因子对鱼体脂肪代谢和免疫力的影响;非脂肪酸成分(矿物质、维生素)对鱼类脂肪酸代谢和免疫过程的调控机制。     

鱼类的干扰素系统：研究进展与我国学者的贡献

干扰素（interferon,IFN）是一类具有抗病毒、抗细菌和免疫调节等多种功能的细胞因子。根据其分子结构、受体、信号通路以及生物学功能等,脊椎动物IFNs被分为I型、II型、III型和IV型。鱼类属于低等脊椎动物,是脊椎动物中种类最多的一个类群,也是最早拥有完善且复杂IFN系统的脊椎动物,是研究IFN系统组成、功能和演化的重要对象。根据系统发育关系,鱼类I型IFNs被分成8个亚群,分别为IFNa–IFNf以及IFNh和IFNi。不同亚群可选择性利用不同的受体复合物,通过保守的JAK/STAT信号通路诱导干扰素诱导基因（interferon stimulated genes, ISGs）的表达,从而发挥抗病毒等功能。鱼类II型IFNs有2个成员,即IFN-γ和IFN-γrel,它们可分别利用CRFB13/CRFB6和CRFB17受体,通过STAT1传递信号。目前,在硬骨鱼类中还未鉴定到III型IFNs,但软骨鱼类中已鉴定到了III型IFNs及其受体亚基。IV型IFN是我国学者近期在鱼类和原始哺乳动物中鉴定到的一类新IFN基因,具有显著的抗病毒功能,受体由CRFB12和CRFB4组成。...     

团头鲂黑素皮质素3型受体基因克隆及表达分析

黑素皮质素3型受体(MC3R)系统与动物摄食行为以及能量调控密切相关。为丰富鱼类MC3R相关基础研究,探索鱼类摄食行为与能量调控机制,本研究克隆了团头鲂(Megalobrama amblycephala)mc3r基因,采用分子生物信息学和相对荧光定量PCR方法分别对氨基酸序列保守结构域、组织表达分布和禁食条件下的表达变化等开展分析研究。结果显示,团头鲂mc3r基因编码区全长984 bp,编码327个氨基酸,与现有报道的MC3R氨基酸序列高度相似,具有典型的7次跨膜结构域。组织表达图谱分析表明,mc3rmRNA在下丘脑、垂体、肝脏和卵巢有相对较高的表达。禁食试验结果显示,下丘脑和垂体中的转录变化与周期性摄食信号相关,其中下丘脑mc3r mRNA在禁食72 h和14 d的表达显著上调(P0.05),垂体mc3r mRNA在禁食72 h和禁食72 h后恢复投喂6 h表达量显著升高(P0.05),而肝脏中mc3r mRNA在禁食48 h和14 d的表达量显著上调(P0.05)。此外,对血液皮质醇和血糖的监测结果显示,两者均在禁食14 d有显著变化,其中皮质醇水平显著高于对照组(P0.05),而血糖水平显著低于对照组(P0.05)。综合本研究结果表明,MC3R在鲤科鱼类中具有高度相似的氨基酸序列和结构域;在组织中的转录表达变化与食物摄取有明显相关性,对调控鱼体摄食行为和能量代谢具有重要作用。     

水产动物维生素D3需求、吸收和转运及其与糖脂代谢的关系

维生素D3是水产养殖动物必需的微量营养素,在维持水产动物正常生长、发育和营养代谢等方面具有重要功能。水产动物几乎不能合成维生素D3,主要通过食物获取。为了深入解析维生素D3调控水产动物糖脂代谢的机制,本文综述了近12年来最新的研究进展,包括分水产动物对饲料维生素D3需求量及其影响因素、维生素D3吸收、转运和代谢机理,以及维生素D3调控糖脂代谢的机制。已有的研究主要聚焦于水产动物维生素D3营养生理、代谢和对糖脂代谢的调控,但仍有很多重要的科学问题尚未解决。重点需制定统一的 “水产动物维生素D3需求量”评价标准,加强维生素D3对水产动物糖脂代谢及机制的研究,从而为水产动物维生素D3营养的精准调控奠定基础。     

鱼类促性腺激素抑制激素及其受体的研究进展

促性腺激素抑制激素是2000年由日本学者首次从鹌鹑脑中分离出的一种新型下丘脑神经肽,通过其受体介导参与机体的生长、生殖以及摄食等生理过程。迄今,只在金鱼、斑马鱼、星点东方鲀、罗非鱼以及斜带石斑鱼等几种鱼中鉴定出促性腺激素抑制激素。目前,鱼类促性腺激素抑制激素的生理学功能研究相对较少,且存在争议。鱼类促性腺激素抑制激素及其受体的表达调控以及其他生理学功能仍有待进一步研究。本研究简要总结鱼类促性腺激素抑制激素及其受体的研究进展,并对促性腺激素抑制激素的生理学功能进行概括讨论,旨在加深对鱼类促性腺激素抑制激素的认识和了解,为进一步研究做铺垫。     

鱼类嗅觉受体基因研究进展

嗅觉是鱼类感知外界环境的重要器官,参与觅食、定位、避敌以及生殖洄游等行为。嗅觉功能基于嗅觉信号通路并由嗅觉受体蛋白识别外界环境中的气味分子而实现。嗅觉受体基因编码G蛋白偶联受体蛋白,在脊椎动物中已发现的嗅觉受体基因有5个家族,即主嗅觉受体基因(MOR)、犁鼻器Ⅰ型受体基因(V1R/ORA)、犁鼻器Ⅱ型受体基因(V2R/OlfC)、痕量胺相关受体基因(TAAR)和甲酰基肽受体基因(FPR)。鱼类占脊椎动物所有种类的50%以上,近年有关鱼类嗅觉受体基因的研究越来越多,新的发现不断涌现,但目前国内的相关文献甚少。本文总结了鱼类嗅觉受体基因家族的研究进展,整理了研究中遇到的有关问题和相应对策,并对研究前景作了展望,旨在为国内鱼类嗅觉受体基因的研究提供参考资料。     

NaHCO3生境胁迫下方正银鲫鳃靶器官代谢组学研究

为探究方正银鲫(Carassius auratus gibelio)鳃靶器官在细胞层面应对盐碱生境胁迫时的代谢响应机制, 实验设置了淡水对照组(Con)和 3 个碱胁迫组: 20 mmol/L NaHCO₃ (CA20)、40 mmol/L NaHCO₃ (CA40)和 60 mmol/L NaHCO₃ (CA60), 通过非靶向代谢组学方法, 解析暴露于不同浓度盐碱环境中 30 d 后的方正银鲫鳃靶器官中的差异显著代谢物及代谢通路。结果显示, 鳃组织在 ESI 正、负离子数据采集模式下共筛选出 89 个差异显著代谢物, 其中 50 个上调, 39 个下调, 其主要富集于甘油磷脂代谢、鞘脂代谢、花生四烯酸代谢、苯丙氨酸代谢以及苯丙氨酸、 酪氨酸和色氨酸的生物合成等 12 条代谢通路。本研究结果表明, 盐碱生境胁迫后, 方正银鲫体内甘油磷脂调控了细胞膜内外物质转运, 导致合成鞘磷脂、鞘氨醇的途径被抑制。而随着前列腺素、白三烯和 L-苯丙氨酸等代谢物的浓度上升, 鲫鳃的解毒功能增加, 炎症创伤获得逐渐修复, 该代谢机制可能是方正银鲫应对盐碱胁迫耐受策略的重要原因之一。本研究所探究的方正银鲫对盐碱生境胁迫的耐受策略及代谢调控机制, 为后期的耐盐碱优良鱼种培育及增养殖研究提供了科学理论依据。     

鱼类中的生长抑素在生长代谢中的作用

生长抑素(Somatostatin,简称SS)是结构和功能多样的肽激素家族。它的生理作用是通过结合G蛋白介导偶联的跨膜生长抑素受体(SSTR)来完成的。SS和SSTR在鱼的组织(如肾脏、甲状腺、肾上腺、胃肠道和大脑等)中广泛存在并相互作用来调节许多生理过程。通过研究其生长变化,了解它们在生长调节中的作用。SS对生物体生长的影响在生长激素(GH)-胰岛素样生长因子-1(IGF-1)系统的上起作用。旨在叙述鱼类中的生长抑素及其在鱼类生长代谢中的作用,为今后鱼类生长相关实验的提供参考。     

IGF-Ⅰ及其受体基因在牙鲆胚胎发育过程中的表达图式

胰岛素样生长因子-Ⅰ(insulin-like growth factor Ⅰ,IGF-Ⅰ)是脊椎动物生长发育的重要调控因子,其生物学功能主要通过与其特异的膜受体(IGF-Ⅰ receptor,IGF-IR)结合而调节.因此,IGF-Ⅰ及其受体表达特征的分析对于阐述IGF系统调控的发育过程具有重要的意义.本研究采用荧光实时PCR方法,以不同发育时期的牙鲆(Paralichthys olivaceus)胚胎为材料,分析了胰岛素样生长因子-Ⅰ(IGF-Ⅰ)及其两种受体基因在鱼类胚胎发育过程中的表达图式.结果显示,牙鲆IGF-Ⅰ、IGF-IR-1和IGF-IR-2基因均有母源转录本,且各基因的表达在胚胎发育的不同阶段具有明显的发育性变化.IGF-Ⅰ基因在早期胚胎发育阶段仅有少量的mRNA存在,而合子基因的表达在晶体出现至出膜前阶段逐步增加.两种IGF-Ⅰ受体基因则展现出迥然不同的表达时序.IGF-IR-1基因在受精卵、卵裂及囊胚期的早期胚胎发育中有相对较少的转录本,至原肠期其合子基因强烈表达,且在神经胚、晶体出现、心跳和出膜前各阶段均有高量的表达；相反,IGF-IR-2基因在受精卵至原肠期的早期胚胎中有丰富的转录本,但合子基因的表达在后期胚胎形成中却相对降低,暗示了二者可能在调节牙鲆胚胎发育中起着不同的作用.     

鱼类IRF家族在干扰素抗病毒免疫反应中的调控功能

干扰素调节因子(IRF)家族成员是一类重要的转录因子,在机体细胞感染病毒时单独或共同调控干扰素基因(IFN)的表达。IRF家族蛋白结构非常保守。其中N端DBD结构域赋予了IRF蛋白结合IFN启动子的功能,而C端IAD主要介导蛋白互作,因而不同IRF成员可能在不同的信号通路中发挥功能。哺乳动物IRF家族有9个成员,IRF1～9。鱼类IRF家族有11个成员,除了IRF1～9外,还包括硬骨鱼类特有的IRF11,以及在鸟类基因组中也存在的IRF10。哺乳类研究表明,IRF1/3/5/7/9在病毒感染的细胞中正调控IFN基因的表达,而IRF2则负调控IFN的表达。近十多年来,鱼类IRF家族的功能研究取得了重要进展,相关研究结论基本来自于体外的实验数据。本文综述了鱼类IRF家族成员的表达、亚细胞定位以及调控IFN抗病毒免疫反应的分子机制。     

水环境中镉对鱼类的毒理效应研究进展

水环境中镉是公认毒性最大、蓄积性最强的重金属之一,易富集于水生生物体内,对其生理代谢产生毒性效应,并通过食物链传递,威胁人类健康。本文以鱼类为代表性水生生物,综述了镉对鱼类的毒理效应研究进展。鱼类食性和摄食途径的差异造成镉在其体内的积累和分布具有生物特异性与组织差异性。水体镉浓度超标可导致鱼类的鳃和肝脏等组织结构与功能完整性受到不同程度损害,并对鱼类的抗氧化防御系统、生殖调控、非特异性免疫系统与基因表达等产生毒性效应,其毒性效应随镉暴露浓度、暴露时间、鱼类种类、发育阶段和性别不同而异。同时,鱼类的抗氧化防御系统和免疫系统在镉诱导的氧化损伤中发挥了重要的保护作用。通过总结国内外研究进展,展望今后的研究方向,为更加深入研究镉的毒理效应及机制,进而更好地控制水环境中镉污染,保护水生态环境和水生生物,以及为人类提供安全的水产品提供科学依据。