低水溫是南美白對蝦養(yǎng)殖（Penaeus vannamei）中的嚴(yán)重壓力源，會引起免疫抑制和生理障礙。蝦在18°C以下停止進(jìn)食，溫度低于12°C時可能會死亡。 了解低溫脅迫期間蝦血漿的分子機(jī)制對于改善對蝦的健康是必要的。

低水溫是白對蝦（Penaeus vannamei）養(yǎng)殖中的嚴(yán)重壓力源。

一、建立研究：

研究采用健康的白對蝦（P. vannamei），平均體重9.06±0.23克，體長10.0±0.4厘米，實(shí)驗(yàn)前，蝦被關(guān)在室內(nèi)水箱中七天。共隨機(jī)選取300尾蝦，分入三個1000升PVC水箱（三個重復(fù)），并進(jìn)行為期兩天的環(huán)境適應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)從24°C（對照，CK）開始，然后每兩小時自動以2°C的速度降低溫度，直到達(dá)到預(yù)定溫度（22、20、18、16、14和12°C）為止。每當(dāng)溫度達(dá)到時，制冷系統(tǒng)會暫停并保持穩(wěn)定22小時。采樣時使用的溫度點(diǎn)為：24°C（CK）、20°C（T1）、18°C（T2）、14°C（T3）和12°C（T4）。每個點(diǎn)隨機(jī)取蝦，并用冰塊快速麻醉10-15秒。在每個溫度點(diǎn)采集蝦血漿，并立即進(jìn)行生理分析處理。一般過程如圖1所示。

圖1：實(shí)驗(yàn)程序。對照組測試（CK/24攝氏度）、實(shí)驗(yàn)組1（T1/20攝氏度）、實(shí)驗(yàn)組2（T2/18攝氏度）、實(shí)驗(yàn)組3（T3/14攝氏度）、處理組4（T4/12攝氏度）。

二、結(jié)果與討論：

總體來看，結(jié)果表明冷應(yīng)激會導(dǎo)致白對蝦酶活性、基因表達(dá)和代謝產(chǎn)物水平發(fā)生顯著變化（見圖2）。

圖2：白對蝦（P. vannamei）在寒冷脅迫下潛在的調(diào)控機(jī)制。CK（24攝氏度）、T2（18攝氏度）和T4（12攝氏度）。

1、在甲殼類動物中，血漿不僅運(yùn)輸營養(yǎng)物質(zhì)、廢物、激素和神經(jīng)肽，還在免疫反應(yīng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。因此，維持血漿平衡是確保動物健康的關(guān)鍵條件。隨著溫度下降，代謝物濃度的變化可能直接受到基因表達(dá)變化的影響；同時，代謝物本身還可以通過反饋機(jī)制調(diào)控基因活性。在低溫影響下，某些基因的調(diào)控會激活或抑制相應(yīng)的代謝通路，導(dǎo)致相關(guān)代謝產(chǎn)物的增加或減少，從而形成基因組與代謝系統(tǒng)之間的雙向相互作用環(huán)。

在長時間的冷壓下，蝦的身體往往會優(yōu)先節(jié)能。轉(zhuǎn)錄分析顯示，糖異生途徑在非碳水化合物碳源合成葡萄糖中起重要作用，但在血細(xì)胞中被強(qiáng)烈抑制。該途徑中兩種關(guān)鍵酶的表達(dá)明顯降低，表明當(dāng)蝦具耐寒能力時，合成葡萄糖的能力明顯受限。

2、冷應(yīng)激還會嚴(yán)重干擾氨基酸代謝。代謝數(shù)據(jù)記錄了這些通路中許多代謝物的巨大變化，反映了當(dāng)碳水化合物利用受阻時，蝦向氨基酸作為替代能源的轉(zhuǎn)變。與此同時，生長和特殊生理功能所必需的氨基酸往往會減少，可能影響生長、發(fā)育和免疫。相比之下，某些氨基酸如丙氨酸、脯氨酸、D-鳥氨酸和L-谷氨酰胺隨著溫度下降而急劇增加。

3、脯氨酸和丙氨酸的積累是許多無脊椎動物常見的適應(yīng)機(jī)制，尤其是在白對蝦面對寒冷應(yīng)激時。脯氨酸有助于保護(hù)細(xì)胞，維持滲透和抗氧化平衡，轉(zhuǎn)化為丙氨酸后還能提供能量。研究表明，升高的脯氨酸水平有助于蝦更好地耐寒，穩(wěn)定滲透并維持細(xì)胞能量。此外，隨著溫度下降，蝦血清中的甘油三酯（TG）明顯下降，表明蝦已調(diào)整脂質(zhì)代謝以在極端條件下提供能量。

4、冷應(yīng)激會影響核苷酸代謝，導(dǎo)致能量紊亂，降低合成RNA和DNA的能力。這對蝦的許多生理活動產(chǎn)生負(fù)面影響。當(dāng)溫度下降時，代謝率降低，導(dǎo)致免疫系統(tǒng)減弱。蝦的免疫系統(tǒng)可能被氧化應(yīng)激激活。然而，在冷應(yīng)激下，重要免疫酶如AKP和ACP的活性明顯降低。這表明非特異性免疫屏障受損，身體更容易受到病原體攻擊。轉(zhuǎn)錄分析還發(fā)現(xiàn)許多免疫相關(guān)基因表達(dá)減少，這會損害免疫識別和反應(yīng)能力。

三、總結(jié)：

綜合來看，寒冷脅迫會引發(fā)從基因、酶到代謝物的多層次轉(zhuǎn)化鏈，導(dǎo)致白對蝦（P. vannamei）中的能量代謝障礙、抗氧化功能受損和免疫抑制。這也是為什么養(yǎng)殖環(huán)境持續(xù)寒潮時，蝦類更容易受到威脅的重要原因。