维生素E和氯化汞对比目鱼生长性能和汞生物学蓄积的交互作用

赵小平，何 川

鱼肉是一种富含高质量蛋白质、维生素和矿物质的动物蛋白。海洋鱼类富含ω-3多不饱和脂肪酸特别是α-亚麻酸、二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸，同时胆固醇含量很低。但海鱼也可能是毒金属的潜在来源，如20世纪50年代日本的水俣病就是由甲基汞中毒引起的（Wen等，2012）。虽然鱼肉对人类健康有益，但汞的蓄积也是一个公共健康问题。汞是最危险的重金属之一，尤其是在水环境中主要以汞元素、无机汞、有机汞3种形态存在（田西学等，2017）。氯化汞是一种累积毒性物质，具有直接毒性（Sharma和Bhattacharya，2010）。汞的自然和人为排放主要以无机形式，海洋环境中汞沉积增加的原因是人为活动增加，增强了食物链的生物积累和海洋鱼类中汞的浓度。但大多数研究人员对重金属中毒反应中可能影响机体营养因素没有给予足够重视（郑宗林等，2003）。因此，除了有机汞外还必须从日粮角度评估鱼类无机汞毒性及其与营养因子的相互作用。

维生素E（VE）具有抗氧化功能，其中D-α-生育酚的生物学利用率最高。有研究表明，二价汞的毒性作用可以通过螯合或增强抗氧化防御系统来预防，如VE可以抑制动物体内汞和镉中毒引起的肝脏和其他组织的氧化损伤（Rao和Sharma，2001）。目前关于无机汞及其与体内不同抗氧化剂的相互作用研究有限。因此，本试验评估了日粮添加氯化汞和VE对比目鱼生长性能和汞生物学蓄积的影响。

1 材料与方法

1.1 试验设计 试验采用2×3因子设计，将360条比目鱼随机分为6组，每组3个重复，每个重复20条鱼。对照组饲喂基础日粮，处理组分别在基础日粮中添加 100、200 mg/kg VE、15 mg/kg 汞、15 mg/kg汞 +100 mg/kg VE、15 mg/kg汞 +200 mg/kg VE。试验开展6周，比目鱼饲料日粮组成及营养水平见表1。取每组日粮200 g，用高效液相色谱分析汞和VE水平，见表2。

试验在半循环系统中进行，水温和pH分别维持在（20±1）℃和7.6±0.1。每天饲喂两次，饲喂量为比目鱼湿体重1.5%～2%。每个水箱每周清洗一次，以尽量减少藻类和真菌的生长。试验期间光周期维持在12 h光照和12 h黑暗。

表1 基础日粮组成及营养水平

表2 日粮汞和VE设计和分析水平 mg/kg

1.2 生长性能 试验结束后，鱼在饥饿24 h后对每条鱼进行计数和称重，计算体增重、特定生长率、饲料效率、蛋白效率和存活率。计算公式如下：

特定生长率=100×（终重-初重）/天数；

饲料效率=100×增重/采食量；

蛋白效率=增重/蛋白摄入量。

1.3 体成分、组织汞和VE含量以及脂肪酸含量将整条鱼屠宰后，烘干，按照常规养分分析方法测定粗蛋白质、粗脂肪、粗灰分和水分。分别参考Moniruzzaman等（2017）、Lee等（2016）的研究方法分析肝脏、肾脏和肌肉中VE和汞含量。采用气相色谱法分析脂肪酸组成及含量。

1.4 统计分析 试验结果采用SPSS软件进行多因素方差分析，分别用单因素方差分析研究主效应汞水平或VE水平对各指标的影响，同时研究汞和VE对各指标影响的交互效应。组间均值用Turkey’s法进行多重比较，P＜0.05判定为差异显著。

2 结果与分析

2.1 生长性能与存活率 由表3可知，饲粮中汞和VE对鱼增重、特定生长率、饲料效率和蛋白效率均有显著抑制或增强作用（P＜0.05）。除对增重无显著影响（P＞0.05）外，汞与VE在各参数间均有显著交互作用（P＜0.05）。饲粮中汞和VE对采食量和成活率的影响不显著（P＞0.05）。处理3组增重、特定生长率、饲料效率和采食量均显著低于对照组（P＜0.05），与对照组、处理1组和处理2组相比，采食量和存活率无显著差异（P＞ 0.05）。

表3 日粮汞和VE对比目鱼生长性能的影响

2.2 体成分 由表4可知，汞对比目鱼机体水分、粗蛋白质、粗脂肪和粗灰分含量均无显著影响（P＞0.05）。日粮中添加VE可显著提高比目鱼的粗脂肪水平，降低水分含量（P＜0.05）。日粮汞和VE水平对比目鱼机体粗蛋白质和粗灰分含量的影响无显著交互作用（P＞0.05）。

表4 日粮汞和VE对比目鱼体成分的影响

2.3 组织汞和VE沉积量 由表5可知，饲料高水平汞显著提高鱼肝、肾、肌肉组织中汞的含量（P＜0.05）。其中处理3、4和处理5组肝脏和肾脏汞含量显著高于对照组、处理1和2组（P＜0.05）。处理4和5组肝脏和肾脏汞含量相近（P＞0.05），但显著低于处理3组（P＜0.05）。日粮添加汞与VE对肝脏和肾脏汞含量的影响具有显著交互作用（P＜0.05）。

表5 日粮汞和VE对比目鱼组织汞含量的影响μg/g

由表6可知，日粮汞、VE对比目鱼幼鱼肝、肾、肌肉组织中VE水平均有显著影响（P＜0.05），且对肝脏和肾脏的影响存在显著交互效应（P＜0.05）。处理2组和处理5组肝脏和肾脏VE含量显著高于对照组和处理3组（P＜0.05）。

表6 日粮汞和VE对比目鱼组织VE含量的影响μg/g

2.4 机体脂肪酸含量 由表6可知，日粮汞和VE对二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸具有显著影响（P＜0.05），但对亚麻酸含量无显著影响（P＞0.05），日粮添加VE对二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸的含量具有显著影响。汞与VE对二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸和亚麻酸含量的影响均无显著交互作用（P＞0.05）。日粮汞添加水平显著降低了机体二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸的含量（P＜0.05）。

表6 日粮汞和VE对比目鱼机体脂肪酸含量的影响%

3 讨论

本研究发现，与其他组相比，20 mg/kg汞组抑制了比目鱼的生长性能。汞离子具有很强的硫醇结合能力，可能导致小鼠氧化应激和组织损伤（Reus等，2003）。此外，本研究中鱼类生长抑制可能是由于汞因超氧自由基和谷胱甘肽酶耗竭而产生毒性。汞中毒引起的鱼类生长抑制可能是由于机体能量用于修复受损细胞，降低用于体细胞生长的需要量（Houck和Cech，2004）。本试验结果与Lee等（2011）的研究结果一致。但本研究中鱼的存活率不受日粮汞水平的影响。此外，试验结果表明，随着日粮中VE添加水平的升高，鱼饲料效率和蛋白效率均有显著改善。

Kim等（2012）报道了无机汞对比目鱼血液学参数和肝脏氧化应激酶活性的影响。人们普遍认为，汞对蛋白质巯基具有高亲和力是汞毒性机制的基础。汞与巯基结合导致酶活性降低，结构功能改变，运输过程中出现问题。本试验表明，饲料中添加100 mg/kg以上的VE对鱼的生长有促进作用。VE在处理前后都能完全保护肝脏免受汞诱导的肝毒性（Agarwal等，2010）。本试验发现，汞在鱼所有组织都由沉积，但日粮添加VE显著降低了汞在组织中的蓄积。作者认为，无机汞不易穿过细胞膜，机体在吸收氯化汞之后，肝脏和肾脏的汞含量最高，而肌肉组织的汞含量较低，说明无机汞主要在肾脏中积累，其次是肝脏（Syversen和Parvinder，2012）。本研究结果还表明，日粮中无机汞在鱼体内的低蓄积可能是由于日粮中汞的消化、吸收低或排泄较高有关。此外，根据所得结果作者认为，维生素E对汞中毒产生的活性氧具有清除能力，可能降低鱼肝、肾和肌肉组织中汞的含量。

汞化合物通常在组织中产生氧化应激，产生活性氧，如双氧水、氧离子和氢氧根离子以及亲电自由基代谢物。一般来说，活性氧通过破坏细胞生物分子而损伤细胞膜磷脂的多不饱和脂肪酸，导致细胞功能受损（Halliwell，1999）。本研究中汞对机体ω-3脂肪酸含量（亚麻酸、二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸）无显著影响，作者推测这与本试验添加的是无机汞有关，这与Lee等（2016）的研究结果一致。同时本试验也发现日粮添加VE提高机体粗脂肪和脂肪酸含量，这与VE的脂溶特性有关。

4 结论

综上所述，本研究结果表明，日粮中添加100或200 mg/kg VE可以提高比目鱼的生长性能，有效降低汞在肌肉、肝、肾组织中的蓄积和毒性。