不同膳食维生素D3水平对泥蟹（Scylla paramamosain）生长性能、肠道微生物群及脂质代谢的影响

《Animal Feed Science and Technology》：Effect of different dietary vitamin D3 levels on the growth performance, intestinal microbiota, and lipid metabolism of mud crab (Scylla paramamosain)

　　孙涛|吴坤|陈文伟|张浩然|王家伟|田浩宇|方康|郭浩基|文小波
中国华南农业大学海洋科学学院，广州510642

**摘要**
饮食中的维生素D3对甲壳类动物的生长和代谢至关重要，但不同物种的具体需求尚未得到充分研究。本研究探讨了不同剂量维生素D3对幼年澳洲绒螯虾（Scylla paramamosain）生长、肠道微生物群、矿物质平衡和脂质代谢的影响。为期八周的喂养试验设置了五种饮食方案（D1：0 IU/kg；D2：3,040 IU/kg；D3：5,960 IU/kg；D4：9,050 IU/kg；D5：12,500 IU/kg）。研究发现，维生素D3对澳洲绒螯虾的生长具有剂量依赖性的“先增加后减少”的影响，通过SGR（特定生长率）的折线分析确定其最佳添加量为5,859 IU/kg。在此适宜剂量下，澳洲绒螯虾的生长表现显著提升，肝胰腺中的粗脂质含量减少，而肌肉和肝胰腺中的粗蛋白含量增加；血液淋巴液及肝胰腺中的总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）和游离脂肪酸（FFA）水平降低，同时肝胰腺的n-3/n-6多不饱和脂肪酸（PUFA）比例改善。适量的维生素D3可上调与脂质分解代谢和转运相关的基因（cpt1、cpt2、aco1、aco3、fabp1、fabp3、fatp4）及酶活性（LPL、HL），而与蜕皮相关的基因表达呈现增强（mih下调；chi、ecr、rxr、chh上调）。肠道中的钙（Ca）和磷（P）浓度升高，肠道微生物群组成偏向于参与脂质代谢的菌群，预测功能主要涉及膜转运和脂质代谢途径，这表明微生物群的变化可能与宿主的脂质代谢有关。这些结果为澳洲绒螯虾的维生素D3需求提供了物种特异性参考，并为绒螯虾水产养殖中的饲料配方研究提供了理论基础。

**引言**
维生素D作为一种类固醇衍生物，是维持动物生长和生理代谢的重要营养素，其在调节体内钙和磷平衡及保持骨骼健康方面起着关键作用（DeLuca, 2004）。维生素D主要有两种形式：维生素D2和维生素D3（Adams and Hewison, 2010）。维生素D2由植物和真菌产生，而维生素D3则在动物皮肤暴露于阳光或人工紫外线下自然合成（Jasinghe and Perera, 2005, Shin et al., 2019）。哺乳动物可以通过皮肤暴露于阳光或人工紫外线合成维生素D3，而鱼类和甲壳类动物无法自行合成，必须从食物中获取（Holick, 2007, 2011）。维生素D3通过其活性代谢物1,25-二羟基维生素D3（1,25(OH)2D3）与核维生素D受体（VDR）结合，调控基因转录（Bikle, 2014），从而发挥多种生理作用，包括调节钙和磷的平衡（Prabhu et al., 2016）、免疫功能（Peng et al., 2017）和脂质代谢（Dai et al., 2022），最终影响生长表现。已有研究表明，维生素D3对多种甲壳类动物具有生理作用，如凡纳滨对虾（Litopenaeus vannamei, Dai et al., 2022）、红斑对虾（Penaeus monodon, Shiao and Hwang, 1994）、中华长臂螯虾（Eriocheir sinensis, Liu et al., 2021a）和三突圆尾蛤（Portunus trituberculatus, Zhu et al., 2026）。适当的维生素D3补充可以促进蜕皮和体生长，表明维生素D3状态与生长相关的内分泌或蜕皮途径之间存在潜在联系（Liu et al., 2021b）。

**背景**
近年来，研究发现维生素D3不仅能促进鱼类和甲壳类动物的生长（Lin et al., 2022, Liu et al., 2024），还能调节脂质代谢等关键生理过程（Cheng et al., 2024, Zhu et al., 2026）。维生素D3在调节脂质平衡方面起着重要作用，有助于缓解环境压力并维护肝脏和胰腺健康（Zhu et al., 2026）。然而，关于海水蟹Scylla paramamosain的物种特异性数据仍较为有限。脂质作为三大主要膳食宏量营养素之一，不仅是能量来源，还对代谢功能至关重要（Turchini et al., 2022, Xu et al., 2020）。肠道微生物群与宿主共同进化，参与宿主的生理活动（Chung et al., 2012），显著促进营养物质的消化吸收，从而影响能量获取和储存。微生物群对脂质吸收、代谢和沉积的调节作用至关重要（Backhed et al., 2004, Semova et al., 2012）。由于脂质是脂溶性维生素（包括维生素D3）的载体，宿主对脂质的有效吸收受到微生物活动的部分影响，这对于这些微量营养素的最佳利用至关重要。此外，脂质有助于脂溶性维生素的运输，对其高效吸收对于高产水产养殖系统尤为重要（Wu et al., 2024）。在水生生物中，已有研究探讨了维生素D3补充与肠道微生物群组成的关联，例如在草鱼中的相关证据（Sun et al., 2024）。然而，甲壳类动物的相关研究仍较少，目前尚不清楚维生素D3是否影响澳洲绒螯虾的肠道微生物群，以及这些变化是否与其脂质代谢有关。因此，本研究结合肠道微生物群分析，探讨维生素D3添加量与微生物群组成变化及宿主生长和脂质代谢表型之间的关联，为验证潜在的微生物群-宿主相互作用提供了初步证据。尽管相关研究日益增多，但水生生物中肠道微生物群与脂质代谢之间的相互作用仍远不如陆生脊椎动物清楚（Clements et al., 2014, Wang et al., 2018）。阐明肠道微生物如何影响水生生物的营养吸收和利用机制，有助于优化饲料配方，提高营养素的生物利用率，促进水产养殖业的可持续发展。

**澳洲绒螯虾（Scylla paramamosain）**
澳洲绒螯虾因其高营养价值和市场潜力而在中国东南沿海地区具有重要的商业价值（He et al., 2024）。当前养殖方式主要依赖天然饲料，缺乏营养配比的饲料限制了行业的可持续发展和生产力提高（Xie et al., 2025）。因此，明确该物种对维生素D3等关键微量营养素的特定需求对于优化饲料配方和提升生产效率至关重要（Liu et al., 2021a, Zhu et al., 2026）。尽管先前的研究已证实维生素D3对甲壳类动物生长和蜕皮的重要性，但这些研究主要关注生长表现或抗氧化能力等孤立生理方面，未能综合考虑脂质代谢、蜕皮内分泌和肠道微生物群之间的相互作用。尤其是对于海洋蟹类，维生素D3、肠道微生物群和全身脂质平衡之间的相互作用仍缺乏深入研究。本研究基于以往关于甲壳类动物的研究结果（Liu et al., 2021a, Liu et al., 2021b, Dai et al., 2022），设计了维生素D3的不同添加剂量，并首次综合分析了澳洲绒螯虾的生长表现、组织矿物质沉积、蜕皮相关基因表达、脂质代谢酶活性及肠道微生物群组成和功能。主要目的是通过生长表现和SGR折线回归分析确定其最佳添加量；次要目标是：i) 通过分析关键内分泌基因探讨不同维生素D3剂量对蜕皮调节的影响；ii) 通过分析酶活性、与脂质合成、降解和转运相关的基因表达以及肝胰腺脂肪酸组成，研究其对脂质代谢的影响；iii) 通过分析微生物群结构和功能预测，探讨肠道微生物群在维生素D3效应中的潜在作用。这种多层次的方法旨在为澳洲绒螯虾饲料中的维生素D3添加提供实用参考，理解维生素D3对其生理代谢的影响，并促进该产业的健康可持续发展。

**实验设计**
实验中使用鱼粉、虾头粉和大豆浓缩蛋白作为主要蛋白质来源，鱼油和大豆卵磷脂作为主要脂肪来源。设计了五种维生素D3添加水平（0 IU/kg、3000 IU/kg、6000 IU/kg、9000 IU/kg和12000 IU/kg），以保证饮食中的氮和脂质比例相同。这一剂量范围基于先前在甲壳类动物中的研究结果，这些研究表明维生素D3的最佳添加量约为4,000至10,000 IU/kg。

**结果**
表4显示了不同维生素D3添加水平对澳洲绒螯虾生长表现的影响。维生素D3组存活率最高，显著高于D1、D2和D5组（p < 0.05），但与D4组相比无显著差异（p > 0.05）。同样，体重增长率（WGR）、特定生长率（SGR）和蜕皮率（MR）也表现出剂量依赖性变化。

**讨论**
本研究首次提供证据表明，维生素D3通过协调肠道矿物质吸收、蜕皮内分泌调节和脂质代谢等多个生理过程来调节澳洲绒螯虾的生理功能，肠道微生物群可能在此过程中起中介作用。与之前关于中国绒螯虾（Liu et al., 2021a）和虾（Shiau and Hwang, 1994）的研究结果不同，后者主要关注生长和抗氧化反应。

**结论**
综上所述，维生素D3对澳洲绒螯虾的生长具有剂量依赖性的“先增加后减少”的影响，基于SGR分析，其最佳添加量为5,859 IU/kg。在实际饲料配方中，建议维生素D3添加量约为5,800–6,000 IU/kg。这一适宜剂量可改善澳洲绒螯虾的生长、蜕皮频率和组织质量，同时减少肝胰腺中的脂质沉积。

**致谢**
本研究得到南沙-华南农业大学渔业研究所专项科研经费（NSYYKY202301）、南沙区民生科技计划（2024MS016）和宝山大学博士研究启动基金计划（2025）的财政支持。