通过转录组学和代谢组学研究发现：补充30周的膳食纳米硒可改善草鱼（Ctenopharyngodon idella）的肝脏健康

《Journal of Experimental Zoology Part A: Ecological and Integrative Physiology》：Thirty Weeks Dietary Nano-Selenium Improves Liver Health of Grass Carp (Ctenopharyngodon idella) Revealed by Transcriptomics and Metabolomics

纳米硒通过调控氨基酸、脂质及免疫相关通路改善草鱼肝脏健康，转录组学发现533个差异基因富集于代谢和应激反应，代谢组学揭示膜脂质重组及脂代谢激活，为长期安全应用提供理论依据。

　　

摘要

草鱼（Ctenopharyngodon idellus）是中国最具价值的淡水养殖物种，其生长和营养利用效率高度依赖于饲料质量。在确保宏量营养素平衡后，补充纳米硒（nano-Se）对于提升鱼的健康状况和养殖效益至关重要。尽管研究表明纳米硒可以缓解氧化应激和炎症，但其长期应用后对肝脏的保护作用背后的分子机制仍缺乏系统性的研究。为填补这一空白，本研究利用转录组学和代谢组学技术，分析了草鱼在摄入纳米硒30周后的肝脏变化。90条草鱼幼鱼被随机分配到对照组（基础饲料）或纳米硒组（基础饲料+0.6 mg/kg纳米硒）；在30周喂养期结束后，采集肝脏样本进行组学分析。转录组分析共鉴定出533个差异表达基因（110个上调，423个下调）。基因本体论（GO）功能富集分析表明，这些基因主要参与代谢过程、生物调控和应激反应等生物学过程，说明纳米硒能够广泛调节肝脏的代谢活动和应激适应能力。进一步的京都基因组百科全书（KEGG）通路分析显示，“蛋白质消化与吸收”通路显著富集。该通路中的关键基因（如胶原蛋白VI α1/2（COL6A1/2）、弹性蛋白酶ELA2/3L以及氨基酸转运蛋白SLC3A1和SLC7A9）显著下调，表明纳米硒可能减轻氧化应激对肝细胞的损伤，从而降低肝脏的修复需求和纤维化进程。代谢组分析检测到1404种代谢物，其中267种存在差异（198种上调，69种下调），涉及氨基酸、脂质和辅因子等多个代谢类别。甘油磷脂（GP）和鞘脂（SP）显著上调，而胆汁酸代谢物则下调。相关代谢通路分析显示，“甘油磷脂代谢”和“亚油酸代谢”通路显著激活。甘油磷脂和鞘脂是细胞膜的主要成分，其水平的提高可能增强肝细胞膜的完整性和稳定性；同时，亚油酸代谢的增强可能有助于能量供应和炎症调节。这些变化共同表明，纳米硒通过重塑肝细胞膜脂质组成和优化能量代谢途径，改善肝脏的氧化还原平衡和代谢平衡。总体而言，纳米硒通过协调调节氨基酸、脂质和免疫相关通路，减轻氧化损伤并维持草鱼肝脏的代谢稳态，为其在饲料中的长期安全应用提供了理论依据；未来还需通过测量抗氧化酶活性并进行分级剂量实验来验证这些发现。

总结

• 纳米硒在30周喂养后能改善草鱼的肝脏健康。

• 转录组学研究表明纳米硒能调节代谢过程和应激反应。

• 纳米硒下调关键基因，减少肝脏损伤和纤维化。

• 代谢组学显示纳米硒能重塑肝细胞膜脂质，提高稳定性。

• 纳米硒协同改善氧化还原平衡和代谢平衡。

利益冲突

作者声明没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。本研究得到了国家自然科学基金（项目编号：32501374）的支持。

数据可用性声明

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