《Aquacultural Engineering》：Transport stress accelerated the deterioration of physicochemical and microbiological quality in grass carp (
Ctenopharyngodon idellus) muscle associated with apoptosis mechanism
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运输应激加速鱼肉品质劣变及凋亡调控机制研究。TS导致pH波动加剧、汁液流失量升高、挥发性含氮物及细菌总数显著增加，组织学显示肌肉纤维结构破坏更严重。内源性酶活性升高与分子层面caspase-3、-8、-9激活及p38 MAPK信号通路调控的凋亡相关因子（Bax/Apaf-1 vs Bcl-2/Mcl-1/IAP）动态平衡紊乱相关。
作者：闵山、魏敏平、甘雷、余大伟、岑琴、陈志玲、黄凌燕、范静、铁怀茂、曾学锋
单位：贵州大学酒与食品工程学院，贵州生态特色食品新型质量加工与贮藏重点实验室，中国贵阳550000
摘要
运输应激（TS）在宰杀前会加速鱼肉质量的恶化。目前，关于死后肌肉中TS行为及其分子机制的信息仍然不足。因此，本研究调查了冷藏鱼肉的物理化学和微生物质量、微观结构、内源性酶、凋亡及相关信号通路。结果表明，TS加速了鱼肉质量的恶化，表现为pH值波动、滴水损失增加、总挥发性碱性氮（TVB-N）含量上升以及细菌总数增加。组织学观察显示，与对照组相比，TS对肌肉损伤和纤维紊乱的影响更为显著。同时，组织蛋白酶B、钙蛋白酶和胶原酶的活性显著升高，进一步支持了肌肉纤维结构的降解。在分子水平上，TS增加了caspase-3、caspase-8和caspase-9的活性，表明线粒体和死亡受体通路的激活。转录水平显示，凋亡的激活受到促凋亡因子（Bax和Apaf-1）和抗凋亡因子（Bcl-2、Mcl-1和IAP）的调控，而这些因子又受p38 MAPK信号通路的调控。因此，TS可能通过调控凋亡来加速鱼肉质量的恶化。
引言
消费者更倾向于选择活鱼，因为他们认为活鱼更新鲜、更安全、整体质量更好（Li等人，2022年）。随着鱼类保鲜技术的进步，冷藏鱼由于其能够保持肉质而越来越受欢迎（Yu等人，2022b年）。然而，即使在相同的储存条件下，鱼肉的质量仍存在显著差异。先前的研究表明，鱼肉在储存过程中的质量恶化可以由物理、化学和微生物因素的协同作用解释（Yu等人，2018年），这些因素会显著影响消费者的接受度。最近的研究表明，鱼肉质量的恶化不仅受储存条件的影响，还受到宰前因素的显著影响（Peng等人，2024年）。因此，系统研究宰前因素对冷藏鱼肉质量恶化的影响是必要的。
运输是水产养殖与下游加工或消费之间的一个常被忽视但至关重要的环节，它使鱼类暴露于多种应激源，这些应激源会触发应激反应。这些反应会损害重要的生理过程，包括基因表达、能量代谢和免疫功能，最终导致肉质恶化（Peng等人，2024年）。强烈的应激会消耗肌肉中的糖原，导致pH值升高和滴水损失增加，从而直接导致质量下降（Refaey等人，2017年）。此外，TS可能通过破坏结构蛋白和肌肉纤维的超微结构来损害肌肉质地。研究表明，组织蛋白酶L、组织蛋白酶B和钙蛋白酶等蛋白酶在这一过程中起重要作用，它们会水解肌原纤维蛋白并破坏超微结构的完整性（Peng等人，2023年）。然而，目前的研究尚未完全解释鱼肉质地的恶化机制。Lana和Zolla（2015年）发现，当肌肉细胞发生凋亡时，caspase-3的激活会导致细胞骨架肌原纤维蛋白的酶促水解，从而导致肌肉变软和滴水损失。先前的研究表明，缺氧、高温等外部应激源可以诱导鱼肉细胞的凋亡，加速鱼肉质量的下降（Ma等人，2023年；Wang等人，2023年）。然而，目前对于TS是否在冷藏过程中影响鱼肉凋亡的理解仍然有限。一项研究表明，鱼类的应激特征是肌肉组织中活性氧（ROS）的过度产生，导致氧化应激（Peng等人，2024年）。过量的ROS会激活促凋亡基因，如caspase、Bax、Bad和p53，从而引发凋亡（Cheng等人，2015年）。此外，TS还被发现会改变武昌鯉（Megalobrama amblycephala ）的氨基酸和嘌呤代谢，影响细胞内的能量状态，进而诱导凋亡（Peng等人，2023年）。上述研究表明，TS可能通过介导细胞凋亡来导致肉质恶化，这一点值得进一步研究。
先前的研究表明，死后鱼肉质量的恶化与类似凋亡的过程密切相关，这些过程表现出凋亡的关键生化特征，但发生在不受调控的死后环境中（Tie等人，2022a年）。需要明确的是，虽然这一死后过程涉及经典凋亡信号分子的激活，但它发生在与活体生物体内受调控的生理凋亡完全不同的环境中。生理凋亡是一个严格控制的、依赖能量的过程，对发育和稳态至关重要，其特征是具有明确的形态阶段以及吞噬细胞对细胞碎片的清除（Elmore，2007年；Kerr等人，1972年）。相比之下，死后环境的特点是氧气和营养供应的突然停止，导致能量耗尽、酸中毒和稳态控制的丧失（Ouali等人，2006年；Wang等人，2017b年）。因此，本研究中的“凋亡”特指“类似凋亡”的过程。这一过程指的是动物死亡后肌肉组织中由caspase介导的有序细胞结构解体。尽管它会导致肌原纤维降解和组织软化，但这一过程发生在能量耗尽和稳态丧失的死后环境中。因此，它缺乏生理凋亡所具有的精确调控机制、能量依赖性和最终的细胞清除（Zhang等人，2012年）。在凋亡过程中，caspase家族作为核心执行者，caspase-3的激活是细胞死亡的关键步骤。Kumar等人（2015年）表明，caspase通过三条途径被激活：内质网应激、外源性死亡受体和内源性线粒体途径。对于死后鱼类，研究表明，氧气和营养的快速剥夺会导致线粒体结构损伤和功能障碍（Wang等人，2013年）。此外，应激引起的代谢紊乱，如氨基酸和嘌呤代谢的改变，可以促进线粒体因子的释放，从而激活线粒体凋亡通路（Peng等人，2023年）。先前的研究表明，应激条件可以激活日本海鲈（Lateolabrax japonicus ）肝脏中的死亡受体通路（Zhao等人，2024年），我们之前的研究也发现了死后鱼肉中这一通路的激活。研究表明，促凋亡因子如Bax和Apaf-1以及抗凋亡因子如Bcl-2在这一过程中起着重要的调控作用（Tie等人，2022a年）。这些因子可能受到热休克蛋白（HSP）的调节，后者与关键的凋亡分子相互作用，影响凋亡通路。然而，迄今为止，TS对鱼肉凋亡的影响及其在死后质量变化中的潜在机制仍不清楚。
草鱼（Ctenopharyngodon idellus ）在中国淡水养殖中占主导地位，其产量占全球淡水鱼产量的五分之一以上（Tie等人，2022a年）。近年来，TS已成为导致鱼肉质量恶化的一个关键因素。然而，TS对储存过程中肌肉凋亡的影响及其在死后肌肉质量变化中的潜在机制仍不清楚。本研究调查了TS对肌肉质量恶化的影响，重点关注内源性酶活性、凋亡激活、相关信号分子和HSP表达。我们的发现阐明了TS在储存过程中对鱼肉质量恶化的作用机制，为了解死后肌肉降解的内在机制提供了见解。
图1显示了TS在冷藏过程中对草鱼肌肉质量的影响。随着冷藏时间的延长，两组的滴水损失都逐渐增加。在整个储存期间，TS组的滴水损失显著高于CK组（P < 0.05）。两组的pH值最初下降，然后在冷藏过程中上升。然而，TS组的pH值波动更为明显，从6.43急剧上升到6.70
鱼肉的外观、物理化学性质和安全性共同决定了其整体可接受性，并影响消费者的感官偏好（Longo等人，2015年）。pH值的变化是影响肌肉质量的关键因素之一。在本研究中，TS组在储存初期pH值下降速度更快，这与应激条件下能量代谢增强密切相关。当鱼类受到应激时，其肌肉活性会增加
本研究系统地研究了运输应激（TS）对死后鱼肉质量恶化及凋亡相关机制的影响。首先，结果表明，TS显著加速了代谢产物的积累和质量恶化，具体表现为pH值变化加快、滴水损失增加、TVB-N积累和TVC水平升高。其次，TS加剧了肌肉结构完整性的破坏
闵山： 撰写——初稿、可视化、方法论、概念化。魏敏平： 监督、项目管理。甘雷： 可视化。余大伟： 概念化。岑琴： 验证。陈志玲： 方法论、调查。黄凌燕： 方法论、调查。范静： 可视化、资源。铁怀茂： 撰写——审稿与编辑、监督、资源、项目管理、资金获取。曾学锋： 监督、项目本研究得到了贵州大学基础研究（编号：[2023] 27和[2023] 28）、贵州省自然科学基础研究计划（编号：[2025] 669和[2025] 670）、贵州大学人才计划（编号：[2023] 28和[2023] 29）、贵州省自然科学基础研究计划（编号：[2024] youth 148和[2024] youth 149）以及贵州生态特色食品新型质量加工与贮藏重点实验室的支持
