复合植物蛋白替代鱼粉通过mTOR信号通路影响凡纳滨对虾营养代谢的机制研究

为解决水产饲料中鱼粉替代难题，中国海洋大学研究人员通过8周饲喂实验，系统评估了复合植物蛋白（豆粕:花生粕:谷朊粉=20:10:3）替代鱼粉对凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)生长性能、代谢稳态及营养感应通路的影响。研究发现高比例植物蛋白（43%-50%）会抑制mTOR通路、激活GCN2/AMPK通路，导致肝胰腺脂质沉积和肌肉游离氨基酸减少，为甲壳类植物蛋白饲料开发提供了分子调控靶点。

　　

随着全球水产养殖业快速发展，鱼粉作为优质蛋白源面临供应紧张和价格攀升的双重压力。在凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)养殖中，鱼粉占饲料成本高达60%，寻找可持续替代方案成为行业迫切需求。虽然豆粕、花生粕等植物蛋白具有价格优势，但其氨基酸不平衡、抗营养因子等问题常导致对虾生长抑制和代谢紊乱，背后的分子机制尚不明确。

中国海洋大学水产动物营养与饲料实验室的研究团队在《Animal Nutrition》发表最新成果，通过多组学方法揭示了复合植物蛋白影响对虾营养代谢的关键通路。研究人员采用4种等氮等脂饲料（植物蛋白比例30%-50%）进行8周养殖实验，结合Western blot、qPCR、油红O染色等技术，系统分析了生长性能、肌肉氨基酸动态、肝胰腺脂代谢及相关信号通路变化。

关键技术方法

实验选用720尾初始体重0.85±0.01g的凡纳滨对虾，随机分为12组（3重复/组）。饲料以豆粕、花生粕、谷朊粉（20:10:3）复合替代鱼粉，配制4种植物蛋白水平（PP30-PP50）的等氮饲料。在投喂后0/1/2/6h采集肌肉和肝胰腺样本，通过氨基酸分析仪检测游离氨基酸，Western blot检测mTOR通路（p70S6K、4E-BP1）、GCN2通路（eIF2α）和AMPK通路磷酸化水平，qPCR分析脂代谢相关基因表达，油红O染色定量肝胰腺脂滴面积。

3.1 生长性能与饲料利用

当植物蛋白比例超过36%时，对虾终末体重（从8.00g降至6.51g）、增重率（840.73%→665.45%）和饲料效率（FER 1.01→0.84）显著下降（P<0.05）。PP50组存活率最低（76.67%），表明高植物蛋白饲料适口性和营养价值降低。

3.3 肝胰腺油红O染色

肝胰腺脂滴面积随植物蛋白增加呈剂量依赖性上升（PP30 11.52%→PP50 23.70%，P=0.002），伴随总胆固醇（0.22→0.27 mmol/g蛋白）和甘油三酯（0.33→0.51 mmol/g蛋白）含量显著增加。

3.5 肌肉游离氨基酸

投喂后1h氨基酸浓度达峰值，但高植物蛋白组总氨基酸（TAA）显著降低（PP30 37.96→PP50 28.88 mg/g），其中必需氨基酸缬氨酸和苏氨酸降幅最大（45.8%/41%），直接影响蛋白质合成底物供应。

3.6 肌肉营养感应通路

mTOR通路标志物p70S6K磷酸化在PP50组曲线下面积（AUC）仅为PP30组的22%（1.33 vs 6.00），而氨基酸应激通路GCN2（P-eIF2α/eIF2α）和能量感应通路AMPK（P-AMPKα/AMPKα）活性分别增加3.3倍和4.5倍，形成"抑制合成-促进分解"的代谢模式。

3.7 肝胰腺脂代谢基因

脂生成基因（srebp、fas、acc、6pgd）在PP50组表达量较PP30提升1.8-2.4倍，而脂分解基因（cpt1、aco、fabp、fatp）下调35%-42%，这种"促储抑耗"的基因表达谱直接导致肝胰腺脂质沉积。

该研究首次在甲壳类中证实：植物蛋白通过"mTOR-GCN2-AMPK"信号轴重编程对虾代谢模式。当植物蛋白超过36%时，氨基酸供应不足会抑制mTORC1（哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合物1）的p70S6K/4E-BP1磷酸化，同时激活GCN2（一般性调控阻遏蛋白激酶2）介导的eIF2α磷酸化和AMPK（AMP活化蛋白激酶）通路，最终导致蛋白质合成受阻和脂质代谢失衡。这一发现为开发基于营养感应通路调控的高效植物蛋白饲料提供了理论依据，对推动水产养殖业可持续发展具有重要意义。

研究建议在实际生产中控制植物蛋白比例在36%以下，或通过补充限制性氨基酸、添加代谢调节剂（如AMPK抑制剂）来改善高植物蛋白饲料的利用效率。未来研究可进一步解析不同植物蛋白源（如发酵豆粕、酶解花生蛋白）对特定通路的差异化影响，为精准配方设计提供指导。