锌（Zn）对促进鱼类生长发育、蛋白质代谢、能量代谢、基因表达调控以及维持细胞膜和骨骼的健康具有重要作用[1-2]。鱼类能够从水中吸收锌，但水体中的锌水平无法弥补饲料中锌水平不足的问题。饲料中锌缺乏或锌过量均对鱼类的生长、发育和营养代谢等产生负面影响[3]。因此，研究水产动物体内锌稳态调控机制具有重要意义。研究表明，鱼类对氨基酸螯合锌的生物学利用率高于传统的无机锌，不同的锌源对鱼类脂肪代谢影响也不同[4-6]。本文综述了不同种类锌源的利用率，分析了锌对鱼类脂质代谢的影响，为鱼类养殖过程中锌营养的高效利用提供参考。1鱼类对不同来源锌的利用率1.1锌添加剂的种类和特性饲用锌添加剂主要有3类。第一类是无机锌，常用的有硫酸锌等。无机锌价格低，在鱼类生产中较常用；但无机锌为离子化合物，结构不稳定，易吸潮和解离出金属离子，会破坏饲料中维生素、油脂等营养成分，且无机锌生物学效价较低，影响了饲料中其他营养成分的利用率。此外，饲料中的植酸等抗营养因子会与无机盐反应形成难被机体吸收利用的物质[5]。第二类是氨基酸络（螯）合物，如羟基蛋氨酸锌（Zn-MHA）、甘氨酸锌（Zn-Gly）。氨基酸螯合锌具有结构稳定、吸收效果好、安全系数高、适口性好等特点，能够通过降低饲用微量元素的添加量减少对水体的污染。第三类是以纳米氧化锌、碱式氯化锌等为代表的锌源，该类锌源有别于传统无机锌的释放、吸收和运输特性，可表现出更高的生物有效性[7-8]。为了提高锌的利用率，关于纳米氧化锌、碱式锌等新型锌源在实际生产中的相关研究较多。碱式锌盐作为一种新型锌源，具有难溶于水、易溶于稀酸和消化道缓释等特点。与传统无机锌添加剂相比，碱式锌盐能够提高鱼类的生长性能和抗氧化酶活性，表现出更高的生物学效价[9-10]。纳米锌的粒径更小，更容易与鱼糜混合，与肠道中的肠绒毛接触的机会和面积增加，易被鱼类吸收利用[11]。此外，纳米锌在体内可通过扩散、胞饮等方式进行运输，从而提高吸收利用效率[12]。纳米锌的生物活性和尺寸密切相关，尺寸越小，生物活性越高，但使用成本提高，妨碍了纳米材料在实际生产中的应用。此外，纳米材料在饲料中应用具有二重性，添加少量纳米材料的作用效果不明显，而添加量过多可能引发免疫力下降，严重时可能引发中毒。锌在鱼类体内主要以有机结合的形式被吸收、运转、储存和利用。与传统无机锌相比，氨基酸螯合锌，特别是以必需氨基酸为配体的螯合物，具有稳定性好、易吸收、抗干扰性强、生物利用率和生物学效价高等优点，还能够少量补充必需氨基酸[10]。因此从实际应用角度考虑，目前针对锌添加剂的研究主要聚焦于氨基酸螯合物和碱式盐等方面。1.2鱼类对不同来源锌的利用率直接测定鱼类对锌的吸收比较困难，因此通常使用生物学效价判断鱼类对不同来源的锌的利用率。生物学效价是指一种营养素被动物摄食后，被小肠吸收并能够参与代谢过程，贮存在动物体内的部分占食入总量的比值[13]。一般会使用一种锌的无机化合物为参照物反映其他形式锌的生物学效价，称为相对生物学效价[14]。鱼类对有机锌的生物利用度高于无机锌[11]。鱼类生产中不同锌源相对生物学效价研究结果见表1。由表1可知，有机锌和碱式锌在鱼类的生长性能、抗氧化能力、机体矿物元素沉积等方面的生物学效价高于无机锌。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.24.023.T001表1不同来源锌对不同鱼类的相对生物学效价鱼类饲料类型评价指标添加形式相对生物学效价文献来源珍珠龙胆石斑鱼（Epinephelus fuscoguttatus × E. lanceolatus）半精制（鱼粉和酪蛋白）增重率ZnSO4·7H2O100.00%殷彬等[9]ZSH119.15%↑Zn-Gly118.43%↑Zn-MHA122.45%↑CuZn-SODZnSO4·7H2O100.00%ZSH110.90%↑Zn-Gly113.58%↑Zn-MHA130.84%↑脊椎骨锌含量ZnSO4·7H2O100.00%ZSH80.07%↓Zn-Gly96.19%↓Zn-MHA91.73%↓斜带石斑鱼（Epinephelus coioides）半精制（鱼粉和酪蛋白）增重率ZnSO4100.00%王二龙[10]TBZC169.00%↑Zn-MHA273.00%↑过氧化氢酶（CAT）ZnSO4100.00%TBZC208.00%↑Zn-MHA220.00%↑总超氧化物歧化酶（T-SOD）ZnSO4100.00%TBZC214.00%↑Zn-MHA232.00%↑全鱼锌含量ZnSO4100.00%TBZC124.00%↑Zn-MHA153.00%↑虹鳟（Oncorhynchus mykiss）半精制（脱脂豆粕和玉米蛋白粉）增重率ZnSO4100.00%Apines等[15]Zn-Met96.76%↓Zn-Gl95.47%↓Zn-Am103.24%↑碱性磷酸酶（ALP）ZnSO4100.00%Zn-Met107.96%↑Zn-Gl116.81%↑Zn-Am131.86%↑骨锌含量ZnSO4100.00%Zn-Met102.12%↑Zn-Gl102.54%↑Zn-Am110.17%↑注：1.“↑”为替用锌源相对生物学效价相比标准锌源上升；“↓”为替用锌源相对生物学效价相比标准锌源下降。2.CuZn-SOD为铜锌超氧化物歧化酶，ZSH为碱式硫酸锌，Zn-MHA为羟基蛋氨酸锌，Zn-Gly为甘氨酸锌，TBZC为碱式氯化锌，Zn-Met为蛋氨酸锌，Zn-Gl为玻璃包埋锌，Zn-Am为水解蛋白来源的氨基酸螯合锌。增重率是反映生长性能的重要指标；SOD是体内重要的活性氧清除剂，可避免机体受到氧化损伤，其活性可反映抗氧化能力的强弱；ALP是一种含锌的糖蛋白，被认为是动物体内锌含量的敏感指标[16]。与无机硫酸锌相比，氨基酸螯合锌明显提升了鱼类体内这些指标的水平，同时也促进了部分鱼体内锌元素的沉积，这可能是由于锌与氨基酸等形成螯合物后具有缓释作用，能够延长在肠道中停留的时间，有利于鱼体对锌的吸收[6]。2锌在鱼类脂肪代谢调节中的作用目前，关于氨基酸螯合锌与纳米锌等在鱼类营养学研究中多集中于增重率、酶活性、元素沉积量等传统指标，关于氨基酸螯合物和纳米颗粒所具有的特性及其在鱼类体内的吸收机制和利用机制的研究较少。目前新型锌添加剂在鱼类体内代谢和作用的分子机制是该领域最新的研究焦点。2.1鱼类体内锌的代谢锌在鱼类体内的代谢是由转运蛋白间的相互作用以及某些转运和储存蛋白的金属依赖性转录调控[17]。AT酶是一种膜结合酶，负责生物膜上离子的转运[18]。铜、锌超氧化物歧化酶（Cu/Zn-SOD）是一种锌依赖性酶，占细胞中T-SOD的90%以上，在超阴离子自由基（·O2-）歧化为H2O2的第一次转化过程中发挥重要作用[19]。锌离子的转运由两个离子转运体家族控制，即ZnT（溶质连接载体30家族，SLC30A）和Zips（溶质连接载体39家族，SLC39A），它们在维持细胞锌平衡的过程中发挥相反的作用[20]。ZnT蛋白包括ZnT1、ZnT5和ZnT7等，可将锌转运出细胞或将锌封存到细胞内，在维持细胞质锌平衡方面发挥关键作用[21]。ZIP4和ZIP5在内的SLC39家族蛋白则通过促进从胞外锌吸收或从细胞器释放锌提高细胞质锌浓度[22-23]。金属反应转录因子-1（MTF-1）是一种锌指转录因子，可调控与锌平衡有关的基因的表达。金属硫蛋白（MT）是富含半胱氨酸的小分子量金属结合蛋白，在锌平衡和有毒金属解毒过程中发挥重要作用[1]。由于非模式鱼类物种基因组资源的限制，目前对鱼类锌转运体的研究主要局限于模式物种[24]。研究显示，鲤鱼基因组中有37个锌转运体，其中17个来自SLC30家族，20个来自SLC39家族[25]。但在非模式鱼类物种中，锌转运体对膳食锌的响应调控所涉及的潜在分子机制仍有待进一步探索。2.2锌通过调控脂肪酶影响脂肪代谢脂类是鱼类重要的能量储备物质。鱼类机体对脂质的吸收主要发生在肠道近端[26]。研究表明，锌与脂质代谢之间存在密切联系[27]。通常脂质代谢是脂肪酸合成和脂肪酸通过β氧化分解之间平衡的结果。许多酶和转录因子均参与了脂质代谢过程，包括脂肪生成酶［如葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PD）、6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶（6PGD）、乙酰辅酶A羧化酶（ACC）、脂肪酸合成酶（FAS）］和脂肪分解酶［如肉毒碱棕榈酰基转移酶1（CPT1）、激素敏感性脂肪酶（HSL）、脂肪甘油三酯脂肪酶（ATGL）］[24]。PPAR和胆固醇调节元件结合蛋白（SREBP）等转录因子通过调控参与脂肪代谢酶的转录，在脂质平衡中发挥间接作用[28]。FAS、6PGD和G6PD是参与脂肪生成的关键调节酶，可导致鱼类前肠和中肠的甘油三酯（TG）含量减少。Chen等[24]研究发现，膳食锌的增加会导致黄颡鱼前肠FAS、6PGD和G6PD活性降低以及这些酶的mRNA水平的下降。FAS、6PGD和G6PD的活性与相关基因表达的变化同步进行，表明这些酶在转录水平上受到锌的调节。CPT1、HSLa和ATGL是参与脂肪分解的3个关键酶，这些脂肪分解酶基因的表达增强会促进脂肪分解，进而降低TG含量。饲粮中添加锌可提升鱼类前肠中CPT1、HSLa和ATGL的 mRNA水平。Zheng等[29]发现，锌含量增加会促进黄颡鱼肠道中段的脂肪分解，并抑制脂肪生成，进而降低黄颡鱼肝脏的脂质含量。但酶活性并不总是随着mRNA水平的平行变化，研究结果显示，黄颡鱼中肠中6PGD活性与其mRNA表达量的变化并不一致[30]。基因表达与酶蛋白水平之间的不匹配可能与转录和翻译之间的时滞效应与RNA稳定性有关[31]。脂质代谢途径基因的表达模式主要受胆固醇调节元件结合蛋白-1（SREBP-1）和过氧化物酶体增殖物激活受体（PPARs）的调控[28]。研究表明，锌含量的提高可上调鱼类前肠中PPARα的mRNA水平，下调PPARγ和SREBP-1的mRNA水平。PPARα通过促进关键脂肪分解酶的表达，在脂肪酸的分解代谢中发挥关键作用[32]。缺锌时，PPARα的mRNA表达量显著降低，但这种影响是可逆的[29]。SREBP-1和PPARγ可激活参与脂肪生成的基因[33]，介导TG的合成和积累。综上所述，锌通过PPARα、PPARγ和SREBP-1调控FAS、6PGD、G6PD等脂肪生成酶和CPT1、HSLa、ATGL等脂肪分解酶的活性，进而对鱼类的脂质代谢产生影响。膳食中锌含量的提高会影响脂质沉积和代谢，但这些研究中使用的均是无机锌，事实上不同化学形态的锌也会对脂质代谢产生影响。Ling等[34]研究发现，与ZnSO4相比，添加纳米锌增加了黄颡鱼TG和游离脂肪酸（FFA）的含量，提高了6PGD、G6PD、ME和FAS等的活性，上调了6PGD、G6PD、FAS、PPARγ等酶mRNA水平，增加了脂肪酸转运体蛋白（FATP4）和PPARγ的蛋白表达。PPARγ的特异性抑制剂T0070907可缓解纳米锌诱导的PPARγ蛋白表达水平提高以及TG和FFA含量的增加，说明纳米锌通过激活PPARγ诱导TG含量增加[34]。2.3锌通过线粒体凋亡途径调控脂肪代谢细胞凋亡是一种受到高度调控的程序性细胞死亡。研究发现，锌过量会诱导哺乳动物及其细胞系的细胞凋亡[35]。线粒体在细胞功能中具有重要作用，可以影响许多重要的生物进程，如营养和能量代谢。线粒体也是活性氧（ROS）的来源，在细胞凋亡中发挥着重要作用[36]。研究表明，锌过量会通过破坏线粒体膜电位（MMP）诱导细胞凋亡，释放出线粒体细胞色素c（Cycs）[37]。Cycs、凋亡酶激活因子（apaf-1）和caspase9组成凋亡小体，启动含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶（caspase）级联反应并激活caspase3[38]。在这一过程中，线粒体损伤和氧化应激介导了锌诱导的细胞凋亡[39]。同时，ROS的积累会降低MMP，增加膜的通透性，从而导致Cycs释放到细胞质中进一步诱导细胞凋亡[40]。研究表明，ROS的产生是细胞凋亡的调节器，在许多细胞模型中，ROS对Zn诱导的细胞凋亡起到调节作用[41]，进而改变细胞的营养和能量代谢过程[42]。Li等[43]利用黄颡鱼的原代肝细胞探讨了锌对肝细胞凋亡和脂质代谢之间的关系，结果表明，在锌暴露条件下，黄颡鱼肝脏出现了明显的结构损伤，如核萎缩变形、核膜缺损和染色质凝集。经TUNEL阳性染色后发现，凋亡细胞的比例随着锌浓度的增加而增加，并且锌明显影响了几个凋亡基因的转录水平。随着锌浓度和凋亡细胞比例的增加，p53、Cycs、Casp3a和Casp3b的转录水平呈上升趋势。Z-VADfmk（一种caspase抑制剂）能够逆转锌浓度上升导致的CPT、HSL和ATGL的活性提高，进而抑制TG含量的降低。Z-VAD-fmk可缓解锌通过调节多种脂肪生成酶和分解酶的活性影响鱼体内脂质代谢的影响，表明锌对脂肪代谢的影响是通过细胞凋亡途径实现的。2.4锌通过AMPK信号通路影响脂肪代谢鱼类肝脏是锌体内积累的主要部位之一，在能量代谢中发挥核心作用。脂肪代谢失调是由于新脂肪酸合成以及脂肪酸的β-氧化分解作用之间的不平衡造成的。细胞代谢途径和一些激酶成分在调节鱼类脂肪平衡中发挥重要作用。其中，AMP依赖的蛋白激酶（AMPK）受到广泛关注，因为其在细胞和全身水平上充当能量传感器和能量平衡调节器[44]。AMPK在AMP/ATP比率升高时被激活，而AMPK的激活可调整ATP生成和消耗的速率[45]。此外，最近的研究还表明，AMPK会对其上游激酶的信号做出反应，如肝激酶B1（LKB1）、钙调蛋白依赖性激酶（CaMKK）和TGF-β激活激酶1（TAK1）[46]。Wu等[47]在矛尾复鰕虎鱼的试验中发现，暴露于高浓度水体锌会显著上调AMPK的表达，显著增强DNA修复酶多聚ADP核糖聚合酶1（PARP）的表达。PARP的激活是细胞对DNA损伤的直接反应，激活的PARP可消耗细胞中的ATP和NAD+修复损伤的DNA，表明水体中锌水平过高会导致矛尾复鰕虎鱼的肝脏细胞DNA损失，进而发生细胞凋亡。此外，许多参与免疫反应的关键基因，包括核因子κB（NF-κB）、趋化因子和活化T细胞核因子（NFAT）的表达都因高浓度锌水平而被增强。NF-κB是一种重要的氧化还原敏感转录因子，可调节和参与免疫和炎症反应的基因表达[48]。在肝脏中，趋化因子可将免疫细胞和非免疫细胞引导至炎症部位并促进伤口愈合[49]。趋化因子表达水平的升高表明，锌水平过高会影响矛尾复鰕虎鱼的免疫系统。转录组分析和原代肝细胞体外试验表明，AMPK信号通路在锌诱导的脂肪代谢中同样发挥重要作用。锌处理后的肝细胞中ATP水平随着锌浓度的增加而下降，使AMPK通路被激活，ME和FAS的活性显著降低，而CPT1和己糖激酶（HK）的活性升高，说明脂肪分解作用增强。综上所述，水体中高浓度锌会通过AMPK信号通路影响鱼类的细胞生理和能量代谢，锌添加量过多会对鱼类生理代谢产生负面影响。2.5锌通过自噬、Zn2+/MTF-1/PPARα和Ca2+/CaMKKβ/AMPK途径调控肝脏脂肪代谢自噬（autophagy）作用可降解肝细胞内的低密度脂蛋白，这个过程称为噬脂（lipophagy）[50]。Wei等[51]对黄颡鱼的研究发现，锌能够通过促进自噬减少肝脏脂质沉积。在锌诱导噬脂后，肝细胞中产生了更多NEFA，在激活脂肪分解的同时抑制了脂肪生成，增强了脂肪β氧化。此外，TG水解产生NEFA后被输送到线粒体，会进一步增强脂肪酸的β-氧化。激活噬脂作用是锌调控脂质代谢最重要的机制[52]。自噬作用是通过Ca2+/CaMKKβ/AMPK路径调控[53]。自噬机制、Zn2+/MTF-1/PPARα和Ca2+/CaMKKβ/AMPK途径见图1[51]。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.24.023.F001图1自噬机制、Zn2+/MTF-1/PPARα和Ca2+/CaMKKβ/AMPK途径注：红色箭头为Zn2+/MTF-1/PPARα途径，蓝色箭头为Ca2+/CaMKKβ/AMPK途径，绿色箭头为噬脂过程。而锌可以通过触发内质网中的毒胡萝卜素（thapsigargin）Ca2+泵调节细胞质Ca2+的平衡。此外，ST0-609（一种CaMKKβ抑制剂）或化合物C（一种AMPK抑制剂）可显著激活6PGD、ICDH、ME和FAS的活性，抑制CPT1和脂肪酸β氧化的活性。由此可见，Ca2+/CaMKKβ/AMPK通路抑制剂部分逆转了锌对脂肪自噬的影响，表明Ca2+/CaMKKβ/AMPK信号通路也是锌调控脂肪自噬的一个途径。PPARα在参与脂质代谢也是自噬基因的主要调控因子[54]。研究表明，编码自噬体蛋白（LC3A和LC-3B）的基因启动子区域可直接与PPAR发生反应[55]。GW6471（PPARα抑制剂）预处理抑制了锌诱导自噬和脂质代谢相关的关键基因的转录激活，说明锌还能够通过PPARα通路调控脂质的代谢。MTF-1是细胞内Zn2+的关键传感蛋白，能够特异性地与其下游靶基因的MRE启动子区域结合[56]。总而言之，锌通过增强MTF-1与PPARα启动子区MRE的DNA结合能力转录调控PPARα的表达[54-56]。结合PPARα与脂肪分解酶活性密切相关可知，锌通过Zn2+/MTF-1/PPARα途径调节鱼类脂肪代谢。3展望氨基酸螯合物等新型饲料添加剂具有稳定、易吸收和生物利用率高等特点，能够为鱼类提供所需的氨基酸和微量元素，对鱼类具有明显的促生长作用，可提高其抗病、抗氧化的能力，还可以调节鱼类的脂质代谢，减少机体肝脂沉积。但需要对不同剂型锌源进行更深入的研究，以解析调控锌代谢的关键基因和蛋白功能；还要深入研究锌调控鱼类脂肪代谢的信号通路和作用途径以及与其他微量元素间的协同、拮抗关系，以此全面解析锌调控鱼类营养代谢的分子机制，为新型高效锌源的开发和应用提供参考。