鱼类生长激素研究及应用进展

(新疆维吾尔自治区水产科学研究所 新疆 乌鲁木齐 830000)

鱼类生长激素研究及应用进展

李晓东 时春明

(新疆维吾尔自治区水产科学研究所 新疆 乌鲁木齐 830000)

鱼类的生长和发育受体内各种激素的调节，其中生长激素对鱼类的生长起主要调控作用。同哺乳动物类似，在鱼类中，生长激素由脑垂体中的生长激素细胞分泌并通过血液运输到作用部位。现有研究发现，鱼类血液中生长激素的含量与鱼体生长速率的季节性变化有显著关系。因此，意味着如果人为增加鱼体中的生长激素含量，能够加快鱼类的生长，进而产生经济效益。生长激素在鱼体中含量很低，从脑垂体中大量获得生长激素用于渔业生产面临着生产效率低下、成本高等问题。这就限制了生长激素在生产中的大规模应用。但随着生命科学技术的发展，使得人们利用重组的鱼生长激素进行渔业生产就有了可能性。为此，本文就鱼类生长激素研究进展及其对鱼类生长发育影响的研究进行简要综述。

1 鱼类生长激素结构及其作用机理研究

1.1 鱼类生长激素结构研究进展

自上世纪70年代有研究证实鱼类脑垂体中含有与哺乳类生长激素类似的免疫和生物活性物质并分离纯化。有关鱼类生长激素的研究一直是一个热点。迄今为止，有鲤鱼、罗非鱼等多种鱼类生长激素被分离鉴定。我们利用NCBI蛋白质数据库对常见鱼类生长激素氨基酸序列进行比对（图1），发现不同种类之间序列保守度较低，但是相关功能区完全保守。为此，我们对生长激素高级结构进行预测，发现其结构富含螺旋且相似度较高（图2）。

图1 常见鱼类生长激素氨基酸序列比对结果

图2 日本真鲈、鲤鱼、大西洋鲑、鳗鲡生长激素高级结构

1.2 鱼类生长激素作用机理及功能研究

同哺乳动物类似，生长激素作为鱼类生长发育的调控因子。其作用必须与细胞上相应的受体相结合才能发挥生理功能。在鱼类中，生长激素受体主要在肝细胞上分布，其他如性腺、肾脏、脑组织等也有少量分布。研究证实在肝脏中生长激素能够促进肝细胞中生长调节素的分泌，生长调节素可以直接作用于组织细胞，从而促进鱼类的生长发育。现有研究证实生长激素能够促进消化系统对氨基酸的吸收和增加组织细胞RNA的合成进而促使鱼体蛋白质合成，从而提高食物的转化率，实现促进鱼体生长的目的。除此之外，生长激素能够降低银大麻哈鱼和海鳟幼鱼鳃的钠离子浓度，进而调节渗透压；通过与生殖系统的受体结合促进类固醇类激素分泌并刺激精子和卵细胞发育。

鱼类生长激素的分泌受外界环境和体内各种因素的共同调节。现有研究表明，鱼类生长激素的分泌调控主要受下丘脑分泌的生长激素释放因子和释放抑制因子的双重调节。外界环境，如水温、光照、饲料等环境因素，对鱼体中生长激素的含量有较大影响。在饥饿条件下，鱼类血液中生长激素含量显著提高，但是肝细胞中生长激素受体反而降低，这可能与类胰岛素生长因子的调控有关，但需要进一步研究。

2 重组鱼类生长激素在生产中的应用

2.1 重组鱼生长激素能够促进鱼类生长

目前，世界上已有多种鱼类的生长激素基因被克隆并重组表达。重组生长激素同天然生长激素具有相同的化学结构、理化性质和生物活性。人们利用重组生长激素对增加鱼类的生长速率进行了一系列研究，均表明重组生长激素能够显著增加鱼类的生长率。Tsai等对鲻注射重组黄鳍鲷生长激素四月后，实验组体重和体长均较对照组增加20～60%。有研究利用表达重组虹鳟生长激素的酿酒酵母基因工程菌投喂罗非鱼，证实具有明显的促生长作用。

2.2 重组鱼生长激素使用方式对鱼类生长的影响

鱼类生长激素是由173～188个氨基酸残基组成的分子量约为22KD的蛋白质。理论上，如果通过投喂、饲料添加等方式使用会存在降解的可能性，使其效率低下。但是孙颖通过使用灌喂、注射和作为饲料添加剂对草鱼使用重组生长素，发现重组生长素作为饲料添加剂能够显著增加鱼体的体重、体长、食物转化率和肥满度，这意味着在草鱼等硬骨鱼小肠上皮细胞具有吸收大分子蛋白的能力。此外，重组生长激素还可以通过埋置、浸泡等使用方式用于各种鱼类。

总而言之，比如灌喂、埋置等方式都存在生产效率低下、生产成本过高等问题，导致不适合大规模生产。因此，我们主要将其作为饲料添加剂进而促进鱼类生长。但是这种方式最大的弊端就是鱼体消化道对其的降解作用，在这种情况下我们只能增加剂量，以保证生产效率的最大化。对于生产成本而言，重组生长素或工程菌由于能够规模化生产其生产成本较低。有人建议使用一些消化道酶的抑制剂抑制外源生长素的降解作用，本人认为这种方式不合理，因为这势必影响鱼类自身对营养物的利用，不利于生产。

2.3 重组鱼生长激素对鱼类营养成分的影响

鱼类作为人们动物源性蛋白的主要来源之一，其安全性关乎人民的身体健康和家庭幸福。因此，我们在饲料中所使用的各种添加剂不能影响鱼类自身营养成分。姜丽娟等将黄颡鱼生长激素克隆并重组表达后，用其对黄颡鱼幼鱼浸泡处理后测量幼鱼的水分、粗蛋白、粗脂肪和灰分，证实处理组与对照组无差异；停用生长激素后也没有差异。潘忠超将重组斜带石斑鱼生长激素作为饲料添加剂饲喂斜带石斑鱼，证实肌肉中粗蛋白、粗脂肪、水分和灰分在实验组和对照组之间均无显著差异。另有研究表明外源生长激素在鱼体半衰期短，不会产生积累。这说明以外源生长素激素作为饲料添加剂不会影响食品安全。

3 结语

鱼类的生长发育除了受生长素影响之外，其他如固醇类激素、多巴胺等对鱼类生长也有显著影响。各种激素之前相互作用，影响鱼类的生长、发育、生殖。生长素作为一种大分子蛋白，现在由于生物技术的发展使得其生产成本低下，从而能够大量使用且使用方便，并且没有副作用，不会引起食品安全问题。因此，将重组生长素作为饲料添加剂是能够增加渔业生产效率的。