《Aquaculture Reports》：Porphyra yezoensis polysaccharides enhance growth performance and antioxidant capacity in
Sebastes schlegelii by improving gut microbiota and tissue morphology
编辑推荐：
随着水产养殖业集约化发展，抗生素滥用引发的生态风险与病害问题日益严峻。为寻求绿色替代方案，本研究探讨了在饲料中添加不同剂量条斑紫菜多糖(PPs)对许氏平鮋幼鱼生长、非特异性免疫及肠道健康的影响。结果表明，以12 g/kg剂量添加PPs可显著提高鱼的增重率、消化酶与抗氧化酶活性，优化肠道菌群结构并改善肠道形态，最终获得13.65 g/kg的理论最佳添加量。这为PPs作为一种新型饲料添加剂应用于水产养殖提供了理论依据。
在现代社会，人们餐桌上鲜美可口的鱼类，很多都来自于水产养殖业。这个行业在过去几十年里飞速发展，产量甚至已经超过了传统的海洋捕捞。然而，规模的扩张也带来了新的挑战：高密度的养殖模式导致养殖环境恶化，鱼儿们挤在有限的空间里，就像生活在充满压力的“集体宿舍”，免疫系统容易受到抑制，病害频发，死亡率增高。长期以来，养殖户们主要依靠抗生素来对抗疾病，但这把“双刃剑”带来了病原体耐药性、药物残留等一系列生态和食品安全问题。世界卫生组织(WHO)也一再呼吁要谨慎使用抗生素。因此，寻找能够促进生长、增强免疫力、改善抗氧化能力的绿色饲料添加剂，以替代或减少抗生素的使用，成为了水产养殖领域迫切的研究方向。
正是在这样的背景下，研究人员将目光投向了浩瀚的海洋。海藻，这些海洋中的“绿色宝藏”，富含多种生物活性物质。其中，来自红藻门条斑紫菜(Porphyra yezoensis)的多糖——条斑紫菜多糖(PPs)，作为一种传统的草本提取物，因其广泛的生物活性（如抗氧化、增强免疫、促进肠道健康）而备受关注。但是，这种多糖对一种名为许氏平鮋(Sebastes schlegelii)的高经济价值海水鱼究竟有何影响，此前并不清楚。许氏平鮋肉质细嫩、营养丰富，深受消费者喜爱，但其养殖也面临着因密集养殖导致的生长迟缓、免疫力下降等问题。于是，一个关键的科学问题被提出：在饲料中添加PPs，能否像一把“健康钥匙”，打开许氏平鮋生长和健康的新局面？为了回答这个问题，大连海洋大学辽宁省河豚鱼育种与养殖重点实验室的研究团队展开了一项细致的研究，并将成果发表在了《Aquaculture Reports》上。
为了系统评估PPs的效果，研究人员设计了一套完整的技术方案。他们首先对商业购买的PPs进行了表征，分析了其单糖组成和分子量分布。接着，他们配制了五组等氮等能的实验饲料，PPs的添加水平分别为0（对照组）、4、8、12和16 g/kg。研究使用了375尾健康的许氏平鮋幼鱼，进行了为期49天的饲养实验。实验结束后，他们系统地采集了血液、肝脏和中肠组织样本。运用的主要关键技术方法包括：通过商业试剂盒测定血浆、肝脏和中肠的各种生化指标（如消化酶、免疫酶、抗氧化酶活性）；对中肠组织进行石蜡包埋、H&E染色和显微扫描，进行组织形态学分析；利用实时定量PCR(qPCR)技术检测肝脏和中肠中相关功能基因（如SOD、IGF、ZO-1、IL-6、TNF-α）的表达水平；以及对肠道内容物进行16S rRNA基因测序，深入剖析肠道微生物群落的结构和多样性变化。
1. PPs的表征与生长性能
研究使用的PPs主要由半乳糖(Gal, 97.6%)构成，并含有约10 kDa和131.8 kDa两种主要分子量组分。饲养实验结果显示，PPs的添加显著改善了许氏平鮋的生长。与对照组相比，摄食含有8、12和16 g/kg PPs饲料的鱼，其末重和增重率(WGR)显著提高(P<0.05)，其中以12 g/kg组的表现最为突出。饲料系数(FCR)则在12 g/kg组降至最低，表明该组的饲料利用效率最高。所有实验组的存活率均为100%。
2. 消化酶活性与肠道健康
研究人员进一步探究了生长改善背后的机制。他们发现，PPs的添加，特别是8和12 g/kg组，显著提高了中肠的淀粉酶(AMS)、脂肪酶(LPS)和胰蛋白酶(TRY)的活性(P<0.05)，这意味着鱼儿消化吸收营养物质的能力增强了。同时，肠道组织形态学分析提供了更直观的证据：与对照组出现上皮细胞脱落和绒毛脱落的现象相比，所有PPs添加组都恢复了正常的肠道形态。尤为重要的是，12 g/kg组的绒毛长度显著增加，而所有处理组的杯状细胞数量均显著减少(P<0.05)。杯状细胞过多通常是肠道炎症的标志，其数量的恢复表明PPs有助于减轻肠道炎症，维护肠道屏障的完整性。
3. 免疫与抗氧化功能的提升
PPs的益处不仅局限于肠道。在血浆生化指标方面，所有PPs添加组的碱性磷酸酶(AKP)、酸性磷酸酶(ACP)和溶菌酶(LZM)活性均显著高于对照组(P<0.05)，这些是非特异性免疫的重要指标。同时，血浆和肝脏中的总超氧化物歧化酶(T-SOD)活性以及肝脏的总抗氧化能力(T-AOC)在8、12和16 g/kg组也得到显著增强(P<0.05)，而代表脂质过氧化损伤的产物丙二醛(MDA)含量则显著降低。这表明PPs有效提升了鱼体的整体免疫力和清除自由基、抵抗氧化应激的能力。
4. 基因表达的变化
在分子水平上，qPCR结果显示，与抗氧化相关的肝脏SOD基因表达在8和12 g/kg组显著上调。在中肠，与紧密连接（构成肠道物理屏障的关键结构）相关的ZO-1基因在所有PPs处理组表达均显著上调。此外，促炎细胞因子基因TNF-α在所有处理组表达上调，而IL-6在12和16 g/kg组表达上调。研究者结合肠道形态改善的背景分析认为，这种IL-6的上调可能并非病理性的炎症信号，而是参与促进了肠道上皮的修复与再生过程。
5. 肠道菌群的重塑
本研究的一个核心发现是PPs对肠道微生态的深刻影响。通过16S rRNA测序分析发现，PPs的添加显著改变了许氏平鮋的肠道菌群结构。α多样性分析表明，12 g/kg组的微生物多样性和丰富度(Chao1指数)显著高于对照组和4 g/kg组(P<0.05)。β多样性分析（主坐标分析PCoA）也显示，处理组与对照组的菌群结构明显分离。在菌群组成上，随着PPs剂量的增加，潜在致病菌如变形菌门(Pseudomonadota，特别是其中的Gamma-和Alphaproteobacteria)的相对丰度逐渐降低，而有益菌如厚壁菌门(Bacillota，特别是其中的Bacilli和Clostridia)的相对丰度则增加。LEfSe分析进一步确认，12 g/kg组富集了Bacillota、Clostridia和拟杆菌门(Bacteroidota)等类群。
6. 菌群-宿主互作与机制整合
为了揭示菌群变化与宿主生理表型之间的关联，研究人员进行了Mantel检验等关联分析。结果发现，在门和纲水平上的肠道微生物群落变化，与肠道组织学指标（如隐窝深度CD）、免疫参数（ACP、LZM）、抗氧化能力指标（T-SOD、T-AOC、CAT）以及功能基因（ZO-1、IL-6、TNF-α）的表达均存在显著相关性。这构建起一个清晰的逻辑链条：PPs作为一种复杂的多糖，可以被肠道中特定的有益菌（如Clostridia和Bacteroidota）利用。这些菌的增殖竞争性抑制了潜在病原菌（如Pseudomonadota）的生长。有益菌代谢产生的物质（如丁酸盐）可能促进了肠道紧密连接蛋白ZO-1的表达，从而加固了肠道物理屏障。一个健康的肠道屏障能有效阻止细菌内毒素（脂多糖LPS）等有害物质进入血液循环，从而减轻肝脏的氧化应激和炎症负担。身体将原本用于免疫防御和损伤修复的能量，更多地分配给生长和蛋白沉积，最终表现为生长性能的全面提升。
7. 最佳剂量的确定
尽管从多项指标综合来看，12 g/kg组在实验梯度中表现最佳，但研究人员并未止步于此。他们通过二次回归分析，综合生长性能、抗氧化能力、非特异性免疫酶和消化酶等多个关键指标进行建模，最终计算出PPs在许氏平鮋饲料中的理论最适添加水平为13.65 g/kg。这一结果与实验观察值高度接近，为未来的实际应用提供了更精准的参考。
研究结论与讨论
本研究系统地阐明了膳食添加条斑紫菜多糖(PPs)对许氏平鮋的多重有益效应。结论表明，在饲料中以4-16 g/kg（尤其是12-13.65 g/kg）的剂量添加PPs，能够通过一个“PPs–肠道菌群–肠道屏障–生长性能”的轴心机制，显著促进许氏平鮋的生长。其核心路径在于：PPs作为益生元，重塑了肠道菌群，增加了Bacillota、Clostridia等有益菌的丰度，抑制了Pseudomonadota等潜在有害菌。优化的菌群进而增强了肠道物理屏障功能（表现为ZO-1基因上调、绒毛结构改善），并提升了宿主的非特异性免疫和全身抗氧化状态。健康的肠道屏障减少了内毒素易位，缓解了肝脏氧化压力，使得机体能将更多能量资源用于生长，最终体现为增重率提高和饲料利用率改善。
这项研究的意义重大。它不仅首次全面揭示了PPs在许氏平鮋中的应用效果和作用机制，为这种高价值鱼类的绿色健康养殖提供了具体的饲料添加剂方案和理论最优添加量，而且其揭示的“多糖-菌群-屏障-健康”互作模式，为理解其他功能性多糖在水产动物乃至更广泛生命体中的作用提供了有价值的参考框架。在追求可持续发展、减少抗生素依赖的全球背景下，该成果为推动海洋生物资源的高值化利用、开发新型环保饲料添加剂、促进水产养殖业的健康发展贡献了重要的科学依据。
