《Aquaculture Reports》：Intermittent fasting can promote compensatory growth by regulating nutrient metabolism through IGF1-IGFBP3 in
Pampus argenteus
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本研究针对银鲳(Pampus argenteus)在间歇性饥饿后再投喂阶段出现加速生长（补偿性生长）的机制不明确问题，通过建立完全补偿性生长模型，结合转录组分析、细胞水平RNA干扰等技术，揭示了IGF1-IGFBP3复合物通过调控营养代谢通路的关键作用。研究发现饥饿期IGF1与IGFBP3结合形成复合物储存，再投喂期游离IGF1释放并通过mTOR通路促进合成代谢，最终诱导补偿性生长。该研究为水产养殖中精准投喂策略制定提供了重要理论依据。
在水产养殖领域，银鲳作为一种高经济价值的海水鱼类，其大规模工业化养殖一直受到疾病问题的制约。间歇性饥饿作为一种有效的养殖管理手段，既能改善水质、预防疾病爆发，又能显著提高鱼类在高温季节的存活率。然而，不恰当的饥饿方案反而会影响鱼类的生长性能和发育过程。令人惊奇的是，适当的间歇性饥饿后，银鲳在再投喂阶段会表现出显著的加速生长现象，即补偿性生长。这种现象背后的分子机制却如同一个未被解开的谜题，限制了该技术在养殖实践中的优化应用。
为了揭开银鲳补偿性生长的神秘面纱，研究人员在《Aquaculture Reports》上发表了一项深入研究。他们首先建立了一个14天饥饿后14天再投喂的完全补偿性生长模型，并系统分析了肝脏、肠道和肌肉组织的转录组变化。通过实时荧光定量PCR（RT-qPCR）和蛋白质印迹（Western blot）等技术，研究人员追踪了关键基因和蛋白的表达动态。更为巧妙的是，他们成功构建了银鲳肌肉细胞的饥饿-恢复模型，并利用RNA干扰（RNAi）技术，精准敲低了GHR、IGF1、IGFBP3、IGF1R等关键基因的表达，在细胞水平上验证了核心调控机制。
本研究的关键技术方法主要包括：通过建立银鲳活体饥饿-再投喂模型（样本来源于宁波象山湾水产苗种有限公司）进行表型观察和组织采样；利用Illumina Hiseq平台对肝脏和肠道组织进行转录组测序和生物信息学分析；通过RT-qPCR和Western blot验证基因和蛋白表达；建立银鲳肌肉细胞系并构建体外饥饿-恢复模型；应用RNAi技术结合细胞活性检测（CCK-8法）进行功能验证。
3.1. 转录组测序、组装、注释和质量评估
研究共获得266,392个unigenes，测序数据质量高，为后续分析奠定了基础。
3.2. 高富集KEGG通路代谢调控中的DEGs
在肝脏和肠道中均鉴定出大量差异表达基因（DEGs）。KEGG富集分析发现，与药物代谢、蛋白质消化吸收等相关的通路在饥饿和再投喂过程中高度富集，提示这些过程可能参与了补偿性生长调控。
3.3. 银鲳饥饿和再投喂过程中能量代谢及相关调控DEGs的分析
基因表达模式分析表明，在饥饿期间，银鲳优先利用碳水化合物和短链脂质，随后动用蛋白质和长链脂质。再投喂后，脂质和蛋白质的合成代谢相关基因迅速上调。值得注意的是，胰岛素样生长因子1（IGF1）及其结合蛋白3（IGFBP3）在饥饿期表达上调，并在再投喂期发挥关键调控作用。
3.4. 体外验证IGF1-IGFBP3对补偿性恢复的调控
3.4.1. 银鲳肌肉细胞饥饿-恢复模型的构建
研究人员成功优化了细胞培养条件，确定了S9R3（饥饿9小时，恢复3小时）为能够诱导细胞活性过度补偿恢复的最佳模型，且该模型中基因表达模式与活体实验结果高度相似。
3.4.2. RNAi干扰下肌肉细胞饥饿和恢复过程中细胞活性和调控基因表达的变化
RNAi实验结果表明，干扰GHR、IGF1或IGFBP3的表达会完全抑制细胞的补偿性恢复能力。而干扰IGF1R后，细胞仅出现部分补偿性恢复。在S9R3条件下，NC（无干扰）组和siRNA-IGF1R组中，与合成代谢相关的正调控基因（如IGF1R、mTOR、PPAR、S6K）显著上调。这些结果强有力地支持了“饥饿期IGF1与IGFBP3结合储存，再投喂期游离IGF1释放激活合成代谢通路”的核心假设。
研究结论与讨论部分深刻阐释了该发现的重要意义。研究表明，在饥饿过程中，银鲳通过AMPK信号通路抑制合成代谢，促进分解代谢，同时大量合成IGF1并与IGFBP3结合形成复合物储存，避免了能量的过度消耗。再投喂后，IGF1从复合物中解离出来，游离的IGF1与受体IGF1R结合，进而激活mTOR信号通路。mTOR通路的激活犹如打开了合成代谢的“开关”，它通过磷酸化S6K等下游效应因子，强力促进蛋白质合成；同时通过调节SREBP等因子，加速脂质合成。值得注意的是，IGF1-mTOR轴还能促进核苷酸的合成，为细胞生长和增殖提供原料。这一系列有序的代谢重编程，最终导致了脂质先于蛋白质的快速恢复和积累，驱动了银鲳的补偿性生长。
这项研究不仅揭示了IGF1-IGFBP3复合物在鱼类补偿性生长中的核心调控作用，突破了以往仅关注IGF1表达水平变化的局限，更重要的是提出了一个“储存-释放”的动态调控新模型。该模型为理解动物如何适应营养波动并优化生长策略提供了新的视角。研究成果对水产养殖业具有重要的实践指导价值，为开发通过精准调控饥饿-再投喂周期来最大化鱼类生长性能的养殖新策略奠定了坚实的理论基础。未来，探索间歇性饥饿是否可能通过IGF1-IGFBP3通路增强银鲳的免疫反应，将是一个值得深入研究的有趣方向。
