对虾肝胰脏研究综述

虫子的悲哀

关于虾肝胰腺研究概况
摘要：肝胰腺作为甲壳动物重要的组成部分，具有众多功能。并且这些功能的正常发挥受到各种因素的影响，比如病菌，温度，重金属等。若这些功能不能发挥正常生理功能，则会引起一些列的病理反应。因此，国内外学者对虾肝胰腺做了大量研究。本文通过查阅有关虾肝胰腺研究，总结概括目前虾肝胰腺研究概况。
1  前言
目前，我国养殖虾的主要品种有：中国对虾、斑节对虾、长毛对虾、墨节对虾、日本对虾、短沟对虾、宽沟对虾、克氏原螯虾等。由于各种因素，比如疾病的爆发，水体污染严重等，养虾业面临着巨大的挑战。迄今为止，有大量关于虾疾病，虾养殖的研究。
肝胰腺又名中肠腺, 是十足目甲壳动物消化系统的重要组成部分,它既有合成和分泌消化酶、储存脂肪和糖原的功能, 又能够吸收和消化营养物质,而且也影响动物的排泄、蜕皮周期，还参与造血，离子转运等。目前，对虾肝胰腺的结构、肝胰腺内蛋白影响研究较多。
2        虾肝胰腺的显微结构
对肝胰脏显微结构的研究，有助于加深对肝胰腺生理功能的研究。王维娜等[1]研究了日本沼虾肝胰腺的纤维结构，发现肝胰腺含四种细胞：分泌细胞(B细胞)、吸收细胞(F细胞)、储存细胞(R细胞)和胚细胞(E细胞)，可以根据细胞微绒毛的有无或大小进行区分。颜素芬等[2]研究了中国龙虾早期叶状幼体肝胰腺的显微结构，根据结构和功能的不同分为四种细胞：泡状细胞(B 细胞)、纤维细胞(F 细胞)、吸收细胞(R 细胞)和胚性细胞( E 细胞)。B 细胞具有吸收、消化、分泌和排泄功能。R 细胞可利用扩散作用从管腔中吸收营养物质，还可从血淋巴中吸收可溶性和小颗粒物质及扩散代谢物。F 细胞具有很强的蛋白质合成功能。E 细胞是一种未分化的胚性细胞, 其功能是通过分裂和分化产生其它类型的肝细胞, 从而补充一些退化损耗的细胞。
3  虾肝胰腺造血功能
甲壳动物不具有免疫球蛋白,对机体的保护作用主要是由血细胞来承担的。血细胞随着血液循环分布到身体各处,发挥着吞噬、结节、包囊等免疫防御功能。血细胞不能进行有丝分裂,它们的更新补充是由造血组织来完成的。战文斌等[3]研究了中国对虾仔虾造血组织分布状况，发现中国对虾仔虾的造血组织分散在胃、肝胰脏、心脏、附肢基部等部位,特别是在第二触角鳞片中心处有管状的造血组织存在。

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4        胁迫对肝胰腺的影响
养殖水体污染日益严重，特别重金属排放量有增无减。每种生物体都有半致死浓度，除了虾鳃中有离子转移酶、解毒酶以及抗逆酶，虾肝胰腺中也有离子转移酶、解毒酶以及抗逆酶，所以虾有一定解毒能力，能承受一定浓度的重金属浓度而不至于有较大影响。
4.1  重金属对虾肝胰腺的影响
铜是动物体的必需元素，铜又是虾等血液中氧的载体—血蓝蛋白的中心原子，因此缺少铜会对其生长发育产生明显的影响。当Cu2+浓度超过机体调节范围、在体内积累过多时,则会引起中毒。陆星家等[4]研究了铜在日本沼虾体内的分布和积累，原子吸收光谱分析结果显示,铜在日本沼虾3种器官内的含量大小依次为肝胰脏> 触角腺> 鳃,3种器官内铜的含量均随试验水体中铜离子浓度的增大而增大。铜在日本沼虾3种器官内的含量大小的差异表明肝胰脏是铜的主要储存器官。在肝胰腺内，有种重要的小分子蛋白质—金属硫蛋白，是一类小分子的蛋白质,能螯合金属离子,调节微量元素(主要为Cu、Zn) 贮存、运输和代谢及具有对重金属中毒解毒作用和清除氧自由基的功能。吴众望等[5]研究了Cu2+ 、Zn2+ 、Cd2+ 对凡纳滨对虾肝胰腺金属硫蛋白的影响，结果表明，3 种重金属离子诱导MT 的能力为高浓度组> 低浓度组> 对照组，3 种重金属离子对凡纳滨对虾肝胰脏MT 含量的诱导能力为Cd2+ > Zn2+ > Cu2+。吴众望等[6]研究了Cu2+ 、Zn2+ 、Cd2+ 凡纳滨对虾超氧化物歧化酶的影响，Cu2+浓度高时，超氧化物歧化酶最大激活时间短，Cu2+浓度低时，超氧化物歧化酶最大激活时间长，随着时间的延长，酶活力下降。Cd2+对肝胰腺超氧化物歧化酶活力的影响类似于Cu2+。
镉作为非必须元素，但是无害严重的重金属元素。呼光富等[7]研究了镉对克氏原螯虾肝胰腺的影响，结果表明，在10 mg/L-1Cd2+胁迫下，肝胰腺中超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活力在胁迫初期急剧升高，72 h 后降低并趋于稳定，当Cd2+浓度为30 mg/L-1 时，肝胰腺的超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活力显著受到了抑制，且通过与鳃、触角腺比较，肝胰腺和触角腺对Cd2+的应激反应要比鳃更为敏感。可以看出，肝胰腺中的抗氧化酶系统在Cd2+胁迫初期发挥了一定的抵御作用，而到后期抗氧化酶活性明显受到了抑制。
    铬是水环境中的优先污染物, 也是渔业生产中常用的消毒剂和杀虫剂,
为渔业水域主要的重金属污染元素之一。谭树华等[8]研究了高浓度铬对克氏原螯虾抗氧化酶系统的影响，结果显示，肝胰腺比鳃对高浓度Cr6+的毒性影响更为敏感, 高浓度Cr6+在短期内可能对抗氧化防御功能起促进作用; 同时, 高浓度下克氏原螯虾抗氧化能力的提高可能并非由抗氧化酶活性的提高引起, 而主要通过调动机体的非酶促系统来完成。
4．2        温度对肝胰腺的影响
    温度是影响养殖对象的重要因素，养殖对象在适宜温度范围内能正常生长，而在适宜范围之外，则会出现异常现象。寿建昕等[9]研究了温度对克氏原螯虾消化酶活性的影响，结果表明，克氏原螯虾淀粉酶在肝胰脏最适温度为40 ℃; 胃蛋白酶在肝胰脏的最适温度为35 ℃; 脂肪酶在肝胰脏的最适温度分别为25 ℃。胰蛋白酶在肝胰脏的最适温度分别为55 ℃，且在最适温度下,克氏原螯虾胰蛋白
酶和胃蛋白酶活力大小为:肝胰脏> 胃> 肠,且三者存在显著差异,说明蛋白酶在肝胰脏中的活性比较强。周鲜娇等[10]研究了温度变化对凡纳滨对虾肝胰腺抗氧化酶活性的影响，结果表明，温度剧烈变化导致对虾代谢紊乱和对虾肝胰腺抗氧化酶活性下降,温度变化越大,对虾越易受到氧化损伤,导致对虾抗病力下降,容易患病死亡。
4.3        pH对肝胰腺的影响
pH也养殖水体正常的一项指标，pH在适宜范围内，有利于生物体生长，超出适宜范围，则不利于生物体生长，同时PH对生物体的生理功能会产生影响。刘襄河等[11]研究了pH对凡纳滨对虾蛋白酶和淀粉酶活性的影响，结果表明，凡纳滨对虾消化系统不同部位的蛋白酶活力大小依次为:肝胰脏>胃>肠,其最适pH分别为8. 0、6. 0和7. 5;淀粉酶活力大小依次为:胃>肝胰脏>肠,其最适pH分别是7. 0、7. 0和6. 5。Zhou等[12]研究了谷胱甘肽S-转移酶在凡纳滨对虾中的分布以及受pH胁迫变化的影响，结果表明，谷胱甘肽S-转移酶主要分布在凡纳滨对虾的肝胰腺中，且在低pH下，肝胰腺中谷胱甘肽S-转移酶在12h上升到最大，24h后恢复到原水平。蛋白质印迹分析表明谷胱甘肽蛋白在低pH下，有强烈表达。
4.4        饥饿对肝胰腺的影响
Arturo Sánchez-Paz等[13]研究了饥饿胁迫下凡纳滨对虾肝胰腺内营养物质的变化，结果表明，肝胰腺中葡萄糖和肝糖原大幅度下降，酰基甘油酯接下来也大幅度下降，只有蛋白质水平保持不变，同时也说明，在饥饿胁迫下，凡纳滨对虾主要以蛋白质储存能量。
4.5        盐度对肝胰腺的影响
盐度对虾的影响较大，甚至盐度过低，导致养殖的失败。盐度对对虾的生理功能会产生影响。黄凯等[14]研究了在盐度为1,15 和30 的条件下凡纳滨对虾幼虾消化酶的变化，结果表明，幼虾肝胰腺中，当盐度为1 时，胃蛋白酶活性最高，胰蛋白酶活性与盐度为15 时的值相当；当盐度为1 时，肝胰腺和胃肠中脂肪酶活性最大；肝胰腺中，各盐度组的淀粉酶活性很接近。李二超等[15]研究了低、中、高三种盐度对凡纳滨对虾体组织对蛋白质积累的影响，结果显示，在低盐度下，肝胰腺中可溶性蛋白高于中、高盐度组中肝胰腺可溶性蛋白质的积累。

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5         药物对肝胰腺的影响
随着目前药物的使用日益增加，导致药物在养殖对象组织中大剂量的残留，从而影响养殖对象的销售及出口。张培旗等[16]研究了磺胺类药物在中国明对虾中的残留量和消除规律，结果表明，药物在肝胰腺中的残留量最大且消除慢，建议把对虾的肝胰脏作为该药残留监控的靶组织,相应的休药期至少为20d。
6  卵巢成熟时肝胰腺的变化
卵巢的成熟，有信号的输送，接收过程，从而其他物质参与卵巢成熟的过程，同时卵巢的成熟也会对肝胰腺的产生影响。Queenie W等[17]研究了刀额新对虾在卵巢成熟的过程中肝胰腺中不同基因的表达分析，结果表明，卵黄蛋白原基因在卵巢成熟阶段表达量最高，同时乙酰氨基葡萄糖转移酶基因和1-酰基甘油-6磷酸酰基转移酶4基因表达量与卵黄蛋白原基因有相同的趋势，表明这两种基因参与卵黄蛋白原的合成。同时与信号转换相关的基因：G-蛋白信号调节器2、谷氨酸羧基肽2、连接素、c型细胞凝集素在卵巢刚成熟时表达量较高，表明他们作为肝胰腺中的基因对于卵黄蛋白原的合成和发动营养素对卵巢发育过程中信号转导有重要作用。类固醇激素可能在甲壳动物的繁殖过程中扮演重要的角色。张成锋等[18]研究了不同发育期克氏原螯虾卵巢和肝胰腺中孕酮和雌二醇含量的变化，结果表明，随着卵巢发育,发育初期肝胰腺指数随着发育的进行逐步增加,到初级卵黄发声期到达最大值后随之下降。肝胰腺中孕酮和雌二醇含量随着卵巢发育的程度而逐步提高，在次级卵黄发生期，随后逐渐下降。表明孕酮和雌二醇与卵黄发生和卵巢成熟有密切关系，同时从肝胰腺指数看，肝胰腺对卵子中营养的积累有着重要的作用。
7         营养素对肝胰腺的影响
7.1  蛋白质对肝胰腺的影响
肝胰腺中有大量消化分解及运输营养物质的酶，是虾消化吸收物质的重要组织器官。饲料中含有不同的营养素，会影响肝胰腺中相应酶的活性。何吉祥等[19]3中蛋白质水平及能量蛋白比对克氏原螯虾蛋白酶活力的影响，结果表明，随着蛋白质含量的上升，肝胰腺胃蛋白酶活力显著增强，肠蛋白酶无显著变化。饲料中能量蛋白比的变化未能引起肝胰腺蛋白酶活力的显著变化。可以得出，这说明肝胰脏、胃是克氏原螯虾分泌蛋白酶的主要器官,饲料中蛋白质经胃、肝胰脏分泌的蛋白酶消化后,到达肠道时食糜中蛋白质含量已较低,对肠道蛋白酶的分泌刺激作用减弱,肠道主要起吸收作用。王国霞等[20]采用消化方法研究了凡纳滨对虾胃、肝胰腺、肠道对不同原料的消化能力，结果显示，肝胰腺对原料干物质和蛋白质的消化率均好于胃和肠道。表明肝胰腺对饲料蛋白质的酶解能力强于胃和肠。得出凡纳滨对虾消化道粗酶液和酶解能力是肝胰腺最强，说明凡纳滨对虾对饲料的消化和酶解主要集中在肝胰腺。
7.2        亚油酸对肝胰腺细胞的影响
亚油酸是组织细胞的成分,对细胞的生长起促进作用,可提供细胞膜合成所需的脂质和细胞生长所需的水溶性脂类。体内胆固醇要与脂肪酸结合才能在体内转送进行正常代谢. 当亚油酸缺乏时,胆固醇转运受阻不能进行正常代谢,在体内沉积的胆固醇会导致疾病的发生。王宏伟等[21]研究了亚油酸对日本沼虾肝胰腺细胞的影响，结果显示，培养基中含16×10-5 mol/ L时，能促进肝胰腺细胞的生长，日本沼虾细胞共续代2次，存活时间约45d。说明了亚油酸,提供了细胞膜合成和细胞生长所需的水溶性脂类,使体内胆固醇能正常转运和代谢,从而促进了细胞的生长。
7.3        维生素C对肝胰腺的影响
维生素C是一类重要的营养素，维生素C的缺乏，会引起一系列不良反应。刘永坚等[22]研究了罗氏沼虾的维生素C需要量，结果显示，肝胰腺中Vc的含量随着饲料中多聚磷酸酯水平的上升而上升。若饲料中缺乏Vc,肝胰腺的粗脂肪含量上升。萧锡延等[23 ]研究发现斑节对虾肝胰脏中的Vc随饲料中Vc酯(硫酸酯和单磷酸酯)水平的上升而上升。说明饲料中维生素C含量影响肝胰腺中维生素C的含量。Vc的缺乏使类胰岛素促生长因子的分泌减少, 该因子促进体内蛋白质和脂肪的合成而抑制分解, 因此当Vc缺乏时,体内的蛋白质和脂肪减少。
7．4        磷对肝胰腺的影响
磷是磷脂的重要组分,参与脂类物质和脂溶性维生素的代谢,促进营养物质的吸收。王冬冬等[24]研究了饲料中不同磷水平对虾体的影响，结果表明，随着磷水平的升高,肝胰脏粗脂肪含量逐渐降低,且肝胰脏碱性磷酸酶活性随磷水平的升高而降低。对于肝胰腺中脂肪随着磷水平的上升而降低可能是因为摄食高磷水平饲料的鱼体内,脂肪酸的β-氧化增强,糖原生成增加,从而导致蛋白沉积的增加和脂肪沉积的降低。Cheng等[25]在凡纳滨对虾研究发现肝胰脏碱性磷酸酶随着磷含量的增加而显著降低，与王冬冬研究结果相同。Fernando García等[26]通过放射性标记法研究了血淋巴与肝胰腺之间的转换，结果发现，80%循环的磷是通过肝胰腺吸收，并合成为棕榈酸和棕榈酸前体，特别是棕榈酸主要通过组织的背面转移到血淋巴，30%标记碳的棕榈酸和48%标记碳的游离脂肪酸从血淋巴转移到肝胰腺。可以得出，肝胰腺是磷吸收的主要器官，吸收后的磷合成为自身的营养成分，在转移到血淋巴。
7.4        添加剂对肝胰腺的影响
添加剂分为功能性添加剂和非功能性添加剂，在饲料中添加添加剂，主要是为了促进动物的生长，改善动物的品质，提高动物的抵抗力等。杨福刚等[27]在饲料中添加β-葡聚糖研究对凡纳滨对虾生长及免疫力的影响，结果表明，添加葡聚糖后，能显著提高凡纳滨对虾肝胰腺中溶菌酶和抗菌力活力。溶菌酶和抗菌酶是免疫强弱的指标之一，溶菌酶和抗菌酶活力的提高，对于增强凡纳滨对虾的非特异性免疫力具有重要作用。
8        肝胰腺的免疫功能
肝胰脏是对虾重要的组织代谢器官,其蛋白质表达的变化与对虾的健康状况密切相关。章跃陵等[28]研究了人工感染细菌后凡纳滨对虾肝胰腺中主要变化的蛋白，通过采用电泳、免疫印迹等方法分析了人工感染细菌后肝胰腺中主要的蛋白质变化，结果表明，肝胰腺中的血蓝蛋白的两个亚基变化最为明显。提示,肝胰脏中的血蓝蛋白可能在对虾抗感染免疫中发挥重要的作用。血蓝蛋白的主要生物学功能与机体内的输氧有关，而且还具有免疫防御功能，血蓝蛋白在一些化学试剂 ,生物防御分子 ,以及血细胞组成成分的作用下可表现出类似于酚氧化酶的活性。对于血蓝蛋白的免疫机理可能是当对虾受到细菌攻击后,血淋巴中的血蓝蛋白立即通过转变为酚氧化酶或降解为抗菌片段等方式参与机体的免疫防御从而使其在血淋巴中的浓度迅速下降,此时,血蓝蛋白的合成器官—肝胰脏立即启动其体内的血蓝蛋白合成系统合成大量的血蓝蛋白以补充血淋巴中血蓝蛋白的不足,从而满足机体免疫防御的需要。Antonio García-Triana等[28]通过注射白斑病毒研究了硒蛋白M在不同组织的表达量，结果表明，感染白斑病毒的对虾中，硒蛋白M在鳃和肝胰腺中表达量最高。硒蛋白是硒代半胱氨酸蛋白，有氧化还原活性能参与抗氧化反应，因此具有抗氧化以及具有一定的免疫能力。通过分析，硒蛋白M在肝胰腺中表达量高可能与肝胰腺中高酶活性有关。P.S.Gross等[29]通过构建凡纳滨对虾和刚毛对虾血细胞和肝胰腺的cDNA文库,结果共找到268个表达标签序列，其中与免疫有关的有44类基因，其中的一大类是细胞凝集素在肝胰腺中发现的。可以看出，肝胰腺是免疫分子的主要起源点。
从各研究者关于虾体免疫可以得出，肝胰腺是虾重要的免疫器官，肝胰腺内含有大量的与免于相关的酶。
9        总结
通过对各研究者有关虾肝胰腺的研究总结概括，可以得出虾肝胰腺具有消化营养物质，转移营养物质，解毒，排泄，免疫等功能。而且肝胰腺这些功能的发挥受到诸多因素的影响，比如：营养状况包括蛋白质、脂肪、维生素及一些添加剂等、温度、盐度等。
通过查阅文献，关于虾肝胰腺的研究较多，比如有：凡纳滨对虾、罗氏沼虾、日本沼虾、斑节对虾、红螯螯虾、克氏原螯虾等。关于对肝胰腺的影响因素研究也较多，虽然有些研究结论有差异，这些差异可能是由于研究对象、研究对象所处的环境、研究手段等。
虽然目前研究较多，但是由于水产动物的生长和发育易受多种因素的影响，通过查阅的文献看，大部分的研究是集中在宏观角度，因此，关于虾的肝胰腺还有待更多研究。