《Aquaculture Reports》：Dietary leucine supplementation enhances growth performance, digestive enzyme activity, and intestinal barrier function in triploid rainbow trout (
Oncorhynchus mykiss) fed plant-protein based diets
编辑推荐：
本研究针对低鱼粉饲料应用导致的肠道炎症和免疫屏障受损等瓶颈问题，系统探讨了不同梯度亮氨酸添加对三倍体虹鳟生长模式、消化生理及肠道健康的影响。结果表明，3.03%–3.05%的亮氨酸水平可同步优化其生长性能、饲料利用、抗氧化能力及紧密连接蛋白表达，为低鱼粉饲料精准配制提供了理论依据。
在全球水产养殖业快速扩张的背景下，鱼粉资源短缺迫使饲料工业大幅减少鱼粉用量，转而依赖豆粕、菜籽粕等植物蛋白作为主要替代品。然而，植物蛋白固有的氨基酸不平衡（特别是限制性必需氨基酸缺乏）及抗营养因子（如植酸、皂苷）的存在，对水生动物构成挑战。若不能通过平衡配方和加工妥善解决，这些挑战可能导致生长抑制、营养代谢紊乱和免疫功能受损。尤为关键的是，植物蛋白诱导的肠道炎症反应和受损的免疫屏障已成为制约低鱼粉饲料应用的关键病理瓶颈，亟需探索有效的营养干预策略。
在此背景下，亮氨酸作为一种必需支链氨基酸，在鱼类生理中调节多种关键功能：维持氮平衡、通过胰岛素调节血糖水平、控制生长激素浓度、调节能量代谢、调整体脂沉积、维持血红蛋白浓度，并通过翻译起始机制刺激蛋白质合成。越来越多的证据表明，有针对性地补充特定必需氨基酸（如精氨酸、苯丙氨酸）可通过调节哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信号通路和增强消化酶活性，有效恢复摄食植物性饲料鱼类的肠道屏障功能并改善免疫失调。基于此基础概念，我们假设亮氨酸补充可能同样成为改善三倍体虹鳟低鱼粉饲料利用效率的关键策略。
为了验证这一假设，研究人员在《Aquaculture Reports》上发表了相关研究，旨在探究在低鱼粉饲料（10%）中添加不同梯度亮氨酸对三倍体虹鳟（Oncorhynchus mykiss）生长模式、消化酶功能、抗氧化能力、肠道健康及血清生理生化参数的影响。该研究设计了五种等氮等能的试验饲料，亮氨酸水平分别为2.21%（G1）、2.66%（G2）、3.08%（G3）、3.49%（G4）和4.07%（G5）。初始体重为12.22±0.20克的三倍体虹鳟饲喂56天。
研究主要采用了以下关键技术方法：通过配制不同亮氨酸水平的等氮等能实验饲料进行56天饲养试验；使用生化试剂盒测定肠道和肝脏消化酶（蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶）活性及血清生理生化指标；利用实时荧光定量PCR（qPCR）技术分析肠道抗氧化相关基因（AMPK、FOXO3、Nrf2、NQO1、Trx）、免疫相关基因（IL-1β、TNF-α、IL-8、NF-κB、MLCK、IL-10、IκB-α）及紧密连接蛋白基因（occludin、ZO-1、claudin-3、claudin-7）的表达；通过组织形态学观察（HE染色）评估肠道绒毛形态结构；并使用氨基酸分析仪测定全鱼氨基酸组成。实验鱼来自本溪艾格莫林实业有限公司，在循环水养殖系统中驯化两周。
3.1. 亮氨酸水平对生长性能和体组成的影响
折线回归分析确定，基于特定生长率（SGR）和增重率（WGR）的最佳膳食亮氨酸水平分别为3.03%和3.05%。G3组（3.08%亮氨酸）的终末体重、增重率和特定生长率显著高于G1和G5组，且饲料转化率最低、饲料效率最高。全鱼粗蛋白含量在G3组达到峰值，而水分、粗脂肪和灰分含量组间无显著差异。这表明适量亮氨酸补充能显著促进三倍体虹鳟的生长并改善饲料利用效率。
3.2. 亮氨酸水平对体组成和氨基酸沉积的影响
在氨基酸沉积方面，缬氨酸（Val）、异亮氨酸（Ile）、亮氨酸（Leu）、赖氨酸（Lys）、谷氨酸（Glu）、酪氨酸（Tyr）和脯氨酸（Pro）的含量随膳食亮氨酸水平的增加而逐步增加，在4.07%组达到显著富集。体组成分析显示，粗蛋白含量先升后降，而水分、粗脂肪和灰分含量无显著差异。这表明亮氨酸补充影响了鱼体的蛋白质沉积和氨基酸代谢模式。
3.3. 亮氨酸水平对肠道消化酶活性的影响
消化酶分析显示：肠道蛋白酶活性在3.49%组显著高于其他组；肠道淀粉酶活性在2.66%达到峰值后下降；3.08%组的肠道脂肪酶活性显著高于2.21%组。肝脏淀粉酶和蛋白酶活性在3.49%组达到极显著峰值，而脂肪酶活性在3.08%组最高。这表明亮氨酸对消化酶活性的影响具有组织特异性和剂量依赖性。
3.4. 亮氨酸水平对肠道组织形态的影响
形态学上，3.49%组表现出最佳的肠绒毛高度和最厚的肌层。组织学分析显示，对照组肠壁完整性受损，微绒毛发育不良，纹状缘形态模糊，并有明显的炎症浸润。亮氨酸补充后，3.08%组黏膜结构最佳，杯状细胞密度增加，微绒毛发达密集，柱状上皮细胞排列有序。这表明亮氨酸能改善肠道形态结构，增强其消化吸收功能。
3.5. 亮氨酸水平对血清生理生化参数的影响
血清生化显示总蛋白、球蛋白、补体C3/C4和碱性磷酸酶（ALP）显著升高；白蛋白含量在3.49%组最高；而天冬氨酸氨基转移酶（AST）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）和甘油三酯（TG）水平在3.08%组降至最低。这表明亮氨酸补充改善了机体的蛋白质代谢、免疫功能和脂质代谢状况。
3.6. 亮氨酸水平对抗氧化相关基因表达的影响
抗氧化轴组分（Nrf2、NQO1、AMPK、FOXO3、Trx）的基因表达与2.21%组相比显著上调。肠道Nrf2表达呈钟形 progression，在3.08%亮氨酸补充时达到峰值。下游靶基因NQO1在3.49%补充时表达显著高于对照组。FOXO3表达在2.66%亮氨酸补充时达到峰值，随后随亮氨酸水平升高而下降。Trx表达与亮氨酸补充呈剂量依赖性正相关。这表明亮氨酸通过激活AMPK-FOXO3和Nrf2通路增强细胞的抗氧化能力。
3.7. 亮氨酸水平对免疫相关基因表达和紧密连接蛋白表达的影响
对于免疫标志物，IL-1β、TNF-α、IL-8、NF-κB和MLCK显著下调，而IL-10和IκB-α显著上调。紧密连接蛋白occludin、ZO-1和claudin-3的表达峰值出现在3.08%组，而claudin-7的表达峰值在3.49%组。这表明亮氨酸能抑制肠道炎症反应，增强肠道屏障功能。
研究结论与讨论部分指出，膳食亮氨酸补充在3.03–3.05%（占膳食蛋白质的7.57%–7.63%）可同时优化饲喂低鱼粉饲料的三倍体虹鳟的生长、饲料利用、消化酶活性、抗氧化能力、免疫反应和肠道屏障功能。折线回归确定基于SGR和WGR的最佳膳食亮氨酸水平分别为3.03%和3.05%。亮氨酸可能通过激活mTOR信号通路促进蛋白质合成，并通过AMPK/Nrf2和NF-κB信号通路调节抗氧化能力和炎症反应，从而改善鱼类健康。本研究为三倍体虹鳟低鱼粉饲料中亮氨酸的精准补充提供了理论依据，对推动水产养殖的可持续发展具有重要意义。未来研究需要在商业化规模、长期（>6个月）养殖条件下验证这些发现，并采用整合多组学（转录组学、代谢组学和微生物组学）方法阐明亮氨酸介导的AMPK-FOXO3和Nrf2信号通路之间的因果相互作用及其对肠道微生物群结构的影响。
