巴沙魚黃肉症:揭開自由基損傷與巴沙魚黃肉症的箇中原因

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巴沙魚黃肉症:揭開自由基損傷與巴沙魚黃肉症的箇中原因

作者 | 陶青燕

來源 | 騰氏水產商務網-當代水產

無論是養在越南、印度尼西亞還是中國的巴沙魚都有較高比例的黃肉現象發生,並直接導致了肉品的顯著下降與經濟損失。調查表明,相對於正常肉片,因黃色肉片而導致的塘口經濟損失為10.5%,而魚片加工廠的損失則可高達到14%。

國際水產養殖聯盟(GAA)對於巴沙魚黃肉症的表述為:黃肉症主要發生於成年巴沙魚,主要季節為雨季。儘管至今未發現有任何病原與黃肉症相關,但黃肉症的魚通常容易感染外部寄生蟲,而且黃肉症魚非常脆弱並易於感染細菌性疾病。黃肉症的總體臨床症狀有貧血,失重,腹水以及肉片發黃。從早到晚每天幾次調控水體溶氧是所有巴沙魚養殖池塘的例行管理方式。在雨季時高密度的巴沙魚養殖池塘使用各種機械式增氧機如水泵式,水車式或擴散式增氧機可以減少該病的發生。

從這段描述中可以看到,不同於一般意義的食源性類胡蘿蔔素沉著,巴沙魚黃肉症表現出了明顯的病理改變。由於一直未探測到任何病原與巴沙魚黃肉症相關,提示這很可能是一種營養代謝性疾病。

諾偉司對於巴沙魚黃肉症的研究始於2010年,經歷了巴沙魚魚片顏色經濟性和流行性調研,魚片中類胡蘿蔔素含量分析、肉色色差計分析及比色扇製作、換水模式對巴沙魚肉色的影響、高低蛋白日糧對巴沙魚肉色的影響,高米糠日糧對巴沙魚肉色的影響、氧化米糠對巴沙魚肉色的影響等系一列研究。此外,諾偉司在黃膘豬上的研究表明,脂肪酸體內氧化形成的脂褐素是導致豬膘發黃的原因。隨著巴沙魚黃肉症研究的深入開展,越來越多的證據指向體內氧化與巴沙魚黃肉症之間的因果關係。

樣品採集

巴沙魚黃肉症:揭開自由基損傷與巴沙魚黃肉症的箇中原因

巴沙魚黃肉症:揭開自由基損傷與巴沙魚黃肉症的箇中原因

我們從湛江地區採集了具有典型黃肉特徵的巴沙魚樣品,收集肝臟組織、脂肪組織和肌肉組織進行病理學研究。通過HE染色進行各組織器官的形態學觀察,通過抗酸染色對可能造成組織發黃的脂褐素顆粒進行判定,並對其在細胞中存在的形態及位置進行分析。

巴沙魚肝臟的病理改變

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■ 白肉組肝臟HE染色

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■ 黃肉組肝臟HE染色

HE染色結果表明白肉組肝細胞排列整齊。胞漿內見有少量的棕黃色色素顆粒,多呈微細小顆粒狀。黃肉組肝臟形成較多空腔。肝細胞胞漿及部分腔狀結構中見數量較多、團塊狀的黃褐色物質沉積。

巴沙魚黃肉症:揭開自由基損傷與巴沙魚黃肉症的箇中原因

■ 黃肉組肝臟抗酸染色(a)

巴沙魚黃肉症:揭開自由基損傷與巴沙魚黃肉症的箇中原因

■ 黃肉組肝臟抗酸染色(b)

在抗酸染色下,巴沙魚黃肉組織中的棕黃色顆粒被特異地染成了紅色,證實黃褐色顆粒為脂褐素。在肝臟組織中存在兩種脂褐素顆粒,一種為團塊狀大顆粒,抗酸染色呈現為特殊的紅色。它們可分散存在於肝組織中(a),也可聚集存成團(b)。另一種是小顆粒的脂褐素,它們廣泛的分佈密佈於肝臟的細胞核內與胞漿中。

巴沙魚脂肪的病理改變

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■ 白肉組脂肪HE染色

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■ 黃肉組脂肪HE染色

白肉組巴沙魚的脂肪細胞大小較均一。黃肉組的脂肪細胞大小差異較大,同一放大倍數視野下的脂肪細胞數量顯著減少,因部分脂肪細胞體積顯著增大,胞漿內沉積的脂肪顯著增多。黃肉組脂肪細胞膜附近有黃色顆粒存在,抗酸染色證實為脂褐素。脂褐素顆粒在黃肉組脂肪中以中等大小顆粒存在。脂褐素顆粒主要存在於脂肪細胞膜的交界處。

巴沙魚黃肉症:揭開自由基損傷與巴沙魚黃肉症的箇中原因

■ 黃肉組脂肪抗酸染色

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■ 黃肉組脂肪抗酸染色

巴沙魚肌肉的病理改變

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■ 白肉組肌肉HE染色

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■ 黃肉組肌肉HE染色

白肉組骨骼肌肌漿內有少量黃褐色顆粒狀物質沉積,有沿橫紋方向平行排列的趨勢。黃肉組與白肉組的魚比較,黃脂組的肌漿內沉積的黃褐色顆粒狀物質的數量明顯激增。特殊染色證實黃褐色顆粒為脂褐素。在黃肉組肌肉組織中,脂褐素以細微顆粒的形式密佈於肌肉纖維上,在細胞核附近的脂褐素顆粒略大。

巴沙魚黃肉症:揭開自由基損傷與巴沙魚黃肉症的箇中原因

■ 黃肉組肌肉抗酸染色

討論

1.導致組織變黃的物質

從發黃巴沙魚的組織切片上我們可以看到大量的黃色團塊和顆粒,正是這些黃色物質導致巴沙魚的組織呈現出異常的黃色。通過抗酸染色,我們可以獲知這些黃色團塊和顆粒正是脂褐素。脂褐素呈黃綠色發光顆粒,在3650-3660A有最大熒光吸收。脂褐素不溶於水,乙醇,脂肪溶劑,以及稀酸、稀鹼溶液。脂褐素是細胞在自由基攻擊損傷後留下的遺蹟。

研究發現,當細胞遭受體內氧自由基攻擊時,由磷脂雙分子層構成的細胞膜和細胞器膜上的不飽和脂肪酸就被氧化,從而導致細胞器和細胞的損傷。細胞中的溶酶體可通過自噬作用去消除這些損傷的區域,而未被完全消化的氧化脂肪殘存物及其它殘渣沉積形成了脂褐素。如果將體內氧化的過程形象的描述為細胞內的火焰,那麼脂褐素就是這些火焰燃燒後留在組織內的灰燼。隨著體內氧化的不斷髮生,脂褐素的不斷堆積最終導致組織顏色發黃。

在研究中我們發現,即使是表現為白肉的巴沙魚的組織切片,也可以找到脂褐素的蹤跡,只是相對於黃肉組,白肉組的脂褐素顆粒更小,數量也很少。所以黃肉是脂褐素堆積到能被肉眼識別時的一種狀態。在這之前脂褐素已經產生並且可以探測,從而為我們在生產上控制黃肉的發生提供了有效的防控策略。

2.脂褐素的產生原因

正如Casselman原理所闡述的,當組織中含有不飽和脂肪酸,而這個區域的體內抗氧化物質又相對不足時,脂肪的自動氧化就會發生,脂褐素就會形成。不飽和脂肪酸是產生脂褐素的底物,越多的不飽和脂肪酸則意味著需要越多的體內抗氧化物質去穩定。魚類相對於其它動物是最富含不飽和脂肪的動物,因此也是最易於形成脂褐素的動物。

自由基是生命能量代謝的副產物,只要有ATP的生成就有自由基的生成。由於ATP產生於每個細胞中的線粒體中,因此自由基也就隨時產生於機體每一個細胞中。研究表明,動物每天呼吸的氧氣有2%的量會通過線粒體的呼吸鏈過程轉變為氧自由基。因此越快的生長速度就會產生越多的自由基產生量,並需要更多體內抗氧化物質的消耗。

Wood等(1955)認為,當生理代謝上調時,一定組織區域內物質轉運中斷或酶代謝異常都會導致局部區域的抗氧化物質缺乏。巴沙魚是一種極耐低氧且快速生長的淡水魚類。由於這種特性,生產上往往採用極高密度的養殖,因此極易出現環境低氧和巴沙魚的缺氧。已知細胞內存在兩套抗氧化系統,一套是以谷胱甘肽過氧化物酶,SOD酶為核心的抗氧化酶系統;另一套是以VC、VE、類胡蘿蔔素等食源抗氧化物為核心的抗氧化物系統。由於酶的產生高度依賴機體的生理狀態,因此當機體缺氧或者營養缺乏時就會導致抗氧化酶系統的低效運行。

在巴沙魚黃肉症的綜合控制方案中,換水是控制巴沙魚黃肉率最為有效的途徑。已知水體溶氧的70-80%是通過被稱之為“水呼吸”的過程所消耗的。水呼吸的強度與水體微生物的丰度程度以及水體有機質濃度高度相關。而控制水呼吸最有效的途徑就是換水。

3.發黃組織

在豬上脂褐素主要產生在脂肪組織,並引起豬膘發黃,俗稱“黃膘豬”。而在巴沙魚上發黃的不止有脂肪組織還有肌肉組織,俗稱“黃肉魚”。這種差異可能是由於以下幾種原因造成的。1.魚類肌肉細胞相對於豬含有更多的不飽和脂肪酸,因此當魚類肌肉細胞中大量存在的不飽和脂肪氧化了,形成的脂褐素就導致肌肉變黃了。

另一種可能性是,由於巴沙魚肌肉是白色的,更容易呈現出黃色的脂褐素顏色。而豬的肌肉是紅色的,因此紅色掩蓋了黃色,從而導致人們忽略了豬肉色澤的改變。顏色掩蓋是極有可能發生的。我們在試驗時發現,脂褐素堆積最多、顆粒最大的是肝臟,而這些魚的肝臟並未呈現出黃色,而是比一般正常魚的肝臟顏色略微深一些,顏色發暗。

4.組織發黃的順序

在生產實踐中,人們觀察到黃肉巴沙魚最先發黃的區域是腹腔中的脂肪,然後是富含脂肪的腹部肌肉,最後再擴散到全身肌肉。我們在進行各組織脂褐素檢測時發現:脂褐素顆粒最大的是肝臟,然後是脂肪組織,最小的顆粒存在於肌肉。由於肝臟是動物體代謝最旺盛且擔負解毒的器官,因此脂褐素很有可能最先出現於肝臟,只是由於肝臟本身顏色的掩蓋導致脂褐素的沉積未被關注。

我們在使用氧化米糠飼餵巴沙魚的研究中確實發現,隨著氧化米糠添加量的增加,巴沙魚肝臟逐漸變深、變暗,而這時魚片的顏色只是呈現出淡淡的黃色。同時我們還發現,肝臟中除了形成大顆粒的脂褐素外,還密佈大量的微顆粒脂褐素。大顆粒脂褐素可能是肝臟細胞膜氧化導致整個細胞壞死形成的,我們可以看到在肝臟的壞死區域存在大量脂褐素團塊堆積。同時大量的幹細胞壞死形成了肝組織的空腔,而脂褐素顆粒則存在於這些空腔中。這是細胞氧化燃燒後的灰燼。這與Wood等發現魚類肝臟中脂褐素普遍存在於肝臟壞死的區域(1955)的發現相一致。而微顆粒脂褐素主要存在於細胞核與細胞質中,這可能是肝細胞中細胞器氧化損傷形成的。

已知除了細胞膜是由磷脂雙分子層構成的,細胞中的大量細胞器膜,如高爾基體、線粒體等的膜也是有磷脂雙分子層構成的,這些膜上都存在大量的不飽和脂肪酸,都需要大量的體內抗氧化物去穩定。因此,細胞核與胞質中微小的脂褐素顆粒,代表這些細胞經歷了自由基的攻擊並保持了相對完整的結構和功能。

5.控制脂褐素的生成

通過我們的調查,其實肌肉或脂肪發黃的不僅限於巴沙魚,斑點叉尾鮰是一直以背部肌肉發黃為詬病的養殖品種。此外,蛙、海鱸、加州鱸以及石斑魚在市場上都時有脂肪發黃或肌肉發黃的案例發生。高能飼料、高頻投餵、高密度飼養水產養殖必然的結果是魚體內更多的自由基產生。而魚類細胞中高含量的多不飽和脂肪酸是一個隨時等待點燃的“炸藥包”,因此當任何飼料或養殖環節的欠缺就會導致體內氧化應激的發生。

諾偉司是飼料抗氧化劑乙氧基喹啉的發明者,我們深諳現代高產動物的諸多問題都是由於高速生長引起的自由基損傷導致的,因此開創性的發明了專業的體內抗氧化劑—愛克多™PLUS。通過在飼料中添加專業的體內抗氧化劑愛克多™PLUS,可以有效消除水生動物體內自由基,從而達到穩定細胞的作用。愛克多™PLUS目前已成為穩定魚體肉色和體色的標準添加劑。

結論:

通過對典型發黃巴沙魚的肝臟、脂肪以及肌肉的切片分析,我們首次發現導致巴沙魚魚片發黃的原因是體內氧化形成的脂褐素。脂褐素沉積的先後規律是肝臟組織、脂肪組織、肌肉組織。提示我們可通過對肝臟脂褐素的監控實現生產中對黃肉發生的預警。體內氧化應激是導致脂褐素生成的原因。避免體內氧化應激是控制脂褐素生成的唯一手段。全程添加專業的體內抗氧化劑—愛克多™PLUS被生產實踐證實對於預防和消除黃肉發生具有重要的實踐意義。

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