吳龍華 梁化亮 戈賢平, 任鳴春,*

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)無錫漁業(yè)學(xué)院，無錫 214081；2.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部淡水漁業(yè)和種質(zhì)資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，無錫 214081)

雷帕霉素靶蛋白(target of rapamycin，TOR)是一種高度保守的蛋白激酶，屬于磷酸肌醇相關(guān)激酶(phosphatidylinositol kinase-related kinases，PIKKs)家族成員[1]。TOR通常與其他蛋白相互作用，形成2個(gè)不同的蛋白復(fù)合物雷帕霉素靶蛋白復(fù)合體1(target of rapamycin complex 1，TORC1)和雷帕霉素靶蛋白復(fù)合體2(target of rapamycin complex 2，TORC2)，以調(diào)節(jié)下游效應(yīng)因子[2]。TORC1由TOR、TOR調(diào)節(jié)相關(guān)蛋白Raptor和mLST8組成，除此之外，TORC1的激活還涉及一系列調(diào)節(jié)蛋白如Rag GTP酶(Rag GTPases)[3]。TORC1被認(rèn)為是營養(yǎng)物質(zhì)和營養(yǎng)相關(guān)信號對細(xì)胞生長和代謝的調(diào)控中心，它整合了包括生長因子、氨基酸和能量等在內(nèi)的一系列上游信號[4]。同時(shí)，TOR在調(diào)節(jié)細(xì)胞生長和細(xì)胞周期中起中樞作用。它能夠通過激活下游真核起始因子4結(jié)合蛋白1(eukaryotic translation initiation factor 4E binding protein 1，4E-BP1)和核糖體蛋白S6激酶1(ribosomal protein S6 kinase1，S6K1)，進(jìn)而調(diào)控細(xì)胞生長、增殖、凋亡和自噬。本文將對魚類TOR信號通路生物學(xué)功能的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為進(jìn)一步研究TOR信號通路在水產(chǎn)動物中的作用提供參考。

1 魚類TOR信號通路生物學(xué)功能

相比于哺乳動物，有關(guān)魚類中TOR生物學(xué)功能的研究較少，大多集中在對營養(yǎng)物質(zhì)的代謝調(diào)控上，如蛋白質(zhì)合成代謝、糖代謝、脂代謝等。研究表明，動物機(jī)體營養(yǎng)物質(zhì)的代謝調(diào)控均是由TOR形成的復(fù)合體TORC1來參與的[5]。在免疫調(diào)控方面，Weichhart等[6]報(bào)道，TOR能夠通過調(diào)節(jié)核因子-κB(nuclear factor-κB，NF-κB)的活性進(jìn)而調(diào)控機(jī)體免疫，相似的結(jié)果在草魚[7]中也有發(fā)現(xiàn)。此外，在哺乳動物中發(fā)現(xiàn)，TOR還可以通過調(diào)節(jié)食欲肽的表達(dá)進(jìn)而調(diào)控?cái)z食[8-9]。梁曉芳[10]據(jù)此對花鱸(Lateolabraxjaponicus)的攝食調(diào)控進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)TOR通過調(diào)控S6K1啟動食欲肽的表達(dá)，最終調(diào)控花鱸的攝食。

1.1 攝食調(diào)控

機(jī)體能量狀態(tài)可由胃腸道、肝臟等外周組織器官所感應(yīng)，下丘腦可以對這些傳遞至中樞神經(jīng)系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)分泌信號進(jìn)行整合，通過神經(jīng)信號來調(diào)控食欲相關(guān)因子，并進(jìn)一步對攝食進(jìn)行動態(tài)調(diào)節(jié)。下丘腦部分信號通路如哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)和腺苷酸活化蛋白激酶(adenosine monophosphate activated protein kinase，AMPK)信號通路可以參與攝食調(diào)控[11-12]。

下丘腦作為能量代謝調(diào)控中心，是mTOR主要的表達(dá)場所。pmTOR是mTOR的磷酸化形式，主要定位于室旁核和弓狀核(arcuate nucleus，ARC)的神經(jīng)元中。ARC中含有促食欲神經(jīng)元神經(jīng)肽Y(neuropeptide Y，NPY)和刺鼠相關(guān)蛋白(agouti-related peptide，AgRP)以及厭食欲神經(jīng)元黑素皮質(zhì)素(proopiomelanocortin，POMC)和可卡因-苯丙胺調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄肽(cocaine-and amphetamine-regulated transcript，CART)。其中mTOR/S6K1-NPY是最直接的攝食調(diào)控信號通路。在大鼠中的研究表明，攝食后ARC神經(jīng)元中mTOR活性升高，而饑餓時(shí)活性降低[11]。研究表明小鼠AgRP和NPY的表達(dá)均因NPY/AgRP神經(jīng)元中mTORC1特異性受體AgRP-raptor基因的敲除有所降低，但這并未影響其攝食行為以及代謝平衡，這可能是由于mTORC1信號通路并非是調(diào)控?cái)z食行為的必要途徑[13]。作為mTOR信號通路的下游效應(yīng)器，S6K1同樣在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中廣泛表達(dá)，并參與能量平衡的調(diào)節(jié)。但Smith等[14]通過敲除POMC和AgRP中的S6K1發(fā)現(xiàn)小鼠的采食量并未發(fā)生改變。這可能表明S6K1缺失時(shí)可能有其他機(jī)制來彌補(bǔ)相關(guān)功能。目前，梁曉芳[10]已在花鱸的研究中明確了mTOR和S6K1的磷酸化對于魚類攝食調(diào)控的關(guān)鍵作用。

Cota等[11]研究表明，飼糧中的氨基酸對于攝食也有一定的影響，精氨酸(Arg)和亮氨酸(Leu)能夠激活下丘腦mTOR，進(jìn)而降低NPY和AgRP的表達(dá)，抑制動物的攝食。胰島素可以激活mTOR調(diào)控?cái)z食，這種調(diào)控主要是通過磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)來實(shí)現(xiàn)的。也有研究表明食物中蛋白質(zhì)含量也可以促進(jìn)mTOR的磷酸化[15]。研究發(fā)現(xiàn)AMPK能夠通過Raptor抑制mTOR的活性[16]。還可以通過結(jié)節(jié)性硬化復(fù)合物2(tuberous sclerosis complex 2，TSC2)調(diào)節(jié)mTOR的活性[17-18]。因此，在下丘腦中，AMPK可能通過調(diào)節(jié)mTOR的活性來調(diào)控?cái)z食量。

除上述食欲調(diào)控因子以外，也有研究表明由肝臟分泌的成纖維細(xì)胞因子21(fibroblast growth factor 21，F(xiàn)GF21)在攝食調(diào)控中也發(fā)揮著重要的作用[19-20]。FGF21在肝臟、胰腺、白色脂肪和棕色脂肪等多組織中均有表達(dá)[21]。如圖1所示，mTOR可以通過一般性調(diào)控阻遏蛋白激酶2(general control nonderepressible 2，GCN2)進(jìn)一步調(diào)控FGF21，最終調(diào)控?cái)z食量。

基于上述基因?qū)z食的調(diào)控作用，可應(yīng)用于魚類促攝食調(diào)控添加劑，以此人為調(diào)控魚類攝食，從而提高飼料利用率，但其最適添加量還有待研究。

1.2 代謝調(diào)控

1.2.1 蛋白質(zhì)合成代謝

蛋白質(zhì)合成是生長反應(yīng)過程的關(guān)鍵組成部分，其限速步驟是翻譯起始[22]。TORC1調(diào)控著整體的翻譯水平，通過其下游4E-BP1和S6K1的磷酸化調(diào)控蛋白質(zhì)合成與代謝[23]。S6K1和4E-BP1的磷酸化均依賴于Raptor，且相比于S6K1，4E-BP1的磷酸化對Raptor的依賴性更強(qiáng)[24]。真核翻譯起始因子4E(eIF4E)可以被4E-BP1所抑制，通過兩者的結(jié)合可以抑制蛋白質(zhì)翻譯[25]。mTOR磷酸化4E-BP1從而使其失去活性，并與eIF4E發(fā)生解離，進(jìn)而4E-BP1對eIF4E起始翻譯的抑制作用降低，使eIF4E的表達(dá)增高，進(jìn)一步促進(jìn)了蛋白質(zhì)的翻譯[26]。而p70S6K的磷酸化則直接促進(jìn)翻譯的起始過程，主要通過被磷酸化的S6K1使核糖體蛋白S6的5個(gè)絲氨酸殘基發(fā)生磷酸化，增強(qiáng)含嘧啶基因mRNA的翻譯功能，從而調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的合成[27]。

有研究表明，適量的精氨酸水平可以提高蛋白質(zhì)含量，主要是由于精氨酸或其代謝產(chǎn)物(谷氨酰胺和一氧化氮)通過激活機(jī)體mTOR信號通路進(jìn)而磷酸化S6K1和真核起始因子4結(jié)合蛋白(eukaryotic translation initiation factor 4E binding proteins，4E-BPs)，進(jìn)一步激活啟動多肽合成，最終促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成[28-29]。除了營養(yǎng)素的調(diào)控，在最近的研究中，Wu等[30]研究發(fā)現(xiàn)在適宜的鹽度下養(yǎng)殖吉富羅非魚(Oreochromisniloticus)幼魚可以通過刺激TOR信號通路提高魚體的蛋白質(zhì)合成。此研究可在吉富羅非魚幼魚的養(yǎng)殖生產(chǎn)中為其養(yǎng)殖鹽度的選擇提供理論指導(dǎo)，同時(shí)我國作為鹽堿地大國，這對于開發(fā)利用鹽堿水域開展水產(chǎn)養(yǎng)殖具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。其他環(huán)境因子如溫度、pH等對蛋白質(zhì)合成的影響也有部分研究，但對于環(huán)境影響蛋白質(zhì)合成的具體機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

AMPK：腺苷酸活化蛋白激酶 adenosine monophosphate activated protein kinase；TORC2：雷帕霉素靶蛋白復(fù)合體2 target of rapamycin complex 2；PEPCK：磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶 phosphoenolpyruvate carboxykinase；G6P：葡萄糖6磷酸 glucose-6-phosphate；ACC：乙酰輔酶A羧酸酶 acetyl-CoA carboxylate；GK：葡萄糖激酶 glucose kinase；TSC2：結(jié)節(jié)性硬化復(fù)合物2 tuberous sclerosis complex 2；NPY：神經(jīng)肽Y neuropeptide Y；AgRP：刺鼠相關(guān)蛋白 agouti-related peptide；POMC：厭食欲神經(jīng)元黑素皮質(zhì)素 proopiomelanocortin；PI3K：磷脂酰肌醇-3-激酶 phosphatidylinositol 3-kinase；Akt：磷酸化蛋白激酶 protein kinase B；GCN2：一般性調(diào)控阻遏蛋白激酶2 general control nonderepressible 2；eIF2α：真核起始因子2α eukaryotic initiation factor 2α；ATF4：轉(zhuǎn)錄激活子4 activating transcription factor 4；FGF21：成纖維細(xì)胞因子-21 fibroblast growth factor 21；PKB：蛋白激酶B protein kinase B；STAT3：信號傳導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3 signal transducer and activator of transcription 3；JAK2：酪氨酸激酶 Janus kinase；IRS：胰島素受體底物 insulin receptor substrate；S6K：核糖體蛋白S6激酶 ribosomal protein S6 kinase；4E-BP1：真核起始因子4結(jié)合蛋白1 eukaryotic translation initiation factor 4E binding protein 1；eIF4E：真核翻譯起始因子4E eukaryotic translation initiation factor 4E；SREBP-1：固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-1 sterol regulatory element binding protein-1；PPARγ：過氧化物酶體增殖物激活受體γ peroxisome proliferators-activated receptor γ；FAS：脂肪酸合成酶fatty acid synthase；NF-κB：核因子-κB nuclear factor-κB；IL-8：白細(xì)胞介素-8 interleukin-8；TNF-α：腫瘤壞死因子-α tumor necrosis factor-α；AA：氨基酸 amino acids；Nrf2：核因子相關(guān)因子2 nuclear related factor 2；Keap1：Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白1 Kelch-like ECH-associated protein 1；ROS：活性氧 reactive oxygen species；Insulin receptor：胰島素受體；Leptin receptor:瘦素受體；Feeding control：飲食控制；Promote：促進(jìn)；Inhibit：抑制。

1.2.2 脂代謝

組織中脂肪的形成過程中，mTOR起著至關(guān)重要的作用[31]。在體外，通過抑制mTOR的活性可以阻斷脂肪生成[32]，而mTOR的過度活化則會促進(jìn)脂肪生成[33]。有研究報(bào)道激活mTOR可以抑制脂肪分解，同時(shí)刺激脂肪從頭合成并促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)的脂肪儲存[34]。此外，mTOR下游的S6K1能夠通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)來調(diào)控脂肪形成[35]。

乙酰輔酶A羧酸酶(acetyl-CoA carboxylate，ACC)、脂肪酸合成酶(fatty acid synthase，F(xiàn)AS)和過氧化物酶體增殖物激活受體γ(peroxisome proliferators-activated receptor γ，PPARγ)是機(jī)體調(diào)控脂肪沉積主要酶和因子[36]。PPARγ參與脂肪的合成，能夠激活脂肪細(xì)胞的分化并且促進(jìn)脂肪酸在脂肪組織中沉積，同時(shí)還可以調(diào)控特殊脂肪基因的表達(dá)[37]。mTOR調(diào)控脂肪細(xì)胞的終末分化主要是通過控制調(diào)節(jié)因子PPARγ的翻譯來完成的[38]。除了通過激活脂肪生成因子直接促進(jìn)脂肪組織擴(kuò)張外，mTORC1還通過S6K1介導(dǎo)的胰島素信號傳導(dǎo)抑制脂肪組織中的胰島素抵抗[39]。

脂肪合成相關(guān)酶的表達(dá)受固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-1(sterol regulatory element binding protein-1，SREBP-1)的影響，同時(shí)它還可以調(diào)控脂肪和膽固醇的穩(wěn)態(tài)。TORC1上調(diào)磷酸戊糖途徑相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄以及脂肪和甾醇的合成主要是通過激活SREBP-1來間接完成的[40]。在其脂質(zhì)合成作用的研究中發(fā)現(xiàn)，進(jìn)食或胰島素刺激均能提高SREBP-1的活性[41-42]。除能獨(dú)立調(diào)控SREBP-1活性外，TORC1還可以與磷酸化蛋白激酶(protein kinase B，Akt)協(xié)同調(diào)節(jié)[43]。在脂肪細(xì)胞中，脂質(zhì)合成基因碳水化合物反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(carbohydrate response element binding protein，ChREBP)的表達(dá)會隨著TORC2活性的喪失而下降，進(jìn)而引起脂質(zhì)合成以及脂肪生成轉(zhuǎn)錄因子的減少[44-45]。有研究表明，TORC2也可以促進(jìn)肝臟脂肪的合成，這表明TORC2在脂質(zhì)合成中具有廣泛的作用[46]。

在斑馬魚(Brachydanioreriovar)中的研究表明，餐后TOR信號通路被激活，F(xiàn)AS和ACCα基因的表達(dá)顯著上調(diào)；同時(shí)，斑馬魚肝胰臟肉堿棕櫚酰基轉(zhuǎn)移酶1b(carnitine palmityl transferase 1b，CPT1b)的表達(dá)受到顯著抑制[47]。而在虹鱒(Oncorhynchusmykiss)腹腔注射雷帕霉素后，脂肪合成途徑相關(guān)酶基因的表達(dá)將顯著下調(diào)，這些研究進(jìn)一步說明脂代謝過程受TOR的調(diào)控[48]。此外，黃皓琰[49]對N-氨甲酰谷氨酸(NCG)抑制細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2(ERK1/2)-mTOR-S6K1信號通路調(diào)節(jié)脂代謝來減少花鱸肝臟脂肪蓄積進(jìn)而改善肝臟健康的分子機(jī)制進(jìn)行了探索。上述脂代謝調(diào)控機(jī)制的研究結(jié)果將有助于魚類脂肪肝的調(diào)節(jié)。

1.2.3 糖代謝

mTOR的蛋白質(zhì)復(fù)合物mTORC1通過調(diào)節(jié)眾多糖酵解基因的正向調(diào)節(jié)子缺氧誘導(dǎo)因子(hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α)的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程，進(jìn)而增加糖酵解過程[50-52]。一些研究表明，mTORC1通過調(diào)節(jié)PPARγ的共激活子PGC1α以及正向調(diào)節(jié)線粒體合成和氧化功能的轉(zhuǎn)錄因子Ying-Yang1(YY1)來增加線粒體的DNA含量以及一些氧化基因的表達(dá)[53]。此外，mTORC1還可以通過促進(jìn)核受體共抑制子在核內(nèi)的聚集來抑制過氧化物酶體增殖物激活受體α(peroxisome proliferators-activated receptor α，PPARα)的活性，進(jìn)而抑制肝臟內(nèi)酮體的生成[54]，并且研究表明該過程受S6K2的調(diào)節(jié)[55]。

胰島素抵抗是指靶組織對正常循環(huán)水平的反應(yīng)性降低，導(dǎo)致葡萄糖耐受不良、肥胖、血脂異常等代謝綜合癥狀[56]。導(dǎo)致胰島素抵抗的因素眾多，如TOR的超活化[57]。同樣的，胰島素受體底物(insulin receptor substrate，IRS)/PI3K/Akt信號通路在胰島素抵抗中發(fā)揮重要作用[58]。IRS作為信使分子激活的信號受體，是胰島素作用的重要步驟[59]。糖代謝中利用糖的主要途徑是糖酵解，此途徑有2個(gè)重要的限速酶丙酮酸激酶(pyruvate kinase，PK)和葡萄糖激酶(glucokinase，GK)[60]。通過提高胰島素信號通路中IRS、PI3K和Akt等核心基因表達(dá)，可以進(jìn)一步提高GK基因的表達(dá)，從而促進(jìn)糖酵解。如圖1所示，胰島素/胰島素樣生長因子、能量狀態(tài)(AMPK)和氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)均能激活TOR，進(jìn)而調(diào)控TOR的下游信號S6K1和4EBP，但是S6K1的過度表達(dá)會通過負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制抑制胰島素信號通路中IRS1的活性，并進(jìn)一步抑制PI3K和下游Akt的活性，促進(jìn)糖異生核心基因葡萄糖6磷酸酶(glucose-6-phosphate，G6P)和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(phosphoenolpyruvate carboxykinase，PEPCK)的表達(dá)，從而形成一個(gè)“負(fù)反饋環(huán)”，并對機(jī)體葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝產(chǎn)生不利影響[61]，即胰島素抵抗。

在團(tuán)頭魴(Megalobramaamblycephala)幼魚中的研究表明精氨酸過量時(shí)會導(dǎo)致S6K1的過表達(dá)，從而通過負(fù)反饋調(diào)控機(jī)制來抑制胰島素信號通路核心基因的表達(dá)，同時(shí)降低葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體2(glucose transporter 2，GLUT2)和血清胰島素水平，提高糖異生核心基因(PEPCK和G6P)的表達(dá)，從而產(chǎn)生胰島素抵抗現(xiàn)象，導(dǎo)致血糖水平異常[62]。此外，TOR對葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)有著重要的影響，它能夠顯著抑制葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)子GLUT4的表達(dá)以及脂肪的糖攝取功能[63-64]。在虹鱒的肝細(xì)胞中也有研究表明，氨基酸單獨(dú)作用時(shí)可以調(diào)控糖代謝，但它的調(diào)控方式與TOR信號通路的作用模式不同，而氨基酸與胰島素共同發(fā)揮作用時(shí)，可以產(chǎn)生具有典型TOR信號通路的調(diào)控模式，包括脂肪合成以及糖酵解的增強(qiáng)[65-66]。在氨基酸中，亮氨酸調(diào)控TOR信號通路的作用比甲硫氨酸和賴氨酸更強(qiáng)，當(dāng)它和胰島素共同作用時(shí)，可抑制G6P的表達(dá)近90%，提高脂肪酸合成酶基因表達(dá)4倍以上[67]。這表明胰島素與氨基酸之間存在協(xié)同作用。除此以外，微量元素如鎂等也可以影響魚類機(jī)體的糖代謝[68]，但與TOR之間的調(diào)控還有待研究。

1.3 免疫調(diào)控

mTOR信號通路的免疫調(diào)控主要是通過影響mRNA的穩(wěn)定性，從而進(jìn)一步影響T細(xì)胞中免疫因子的表達(dá)[69-70]。NF-κB的表達(dá)在機(jī)體免疫中起著非常重要的作用，mTOR是NF-κB的上游信號分子，可以負(fù)調(diào)控NF-κB信號通路[7]。通過雷帕霉素抑制mTOR后，NF-κB轉(zhuǎn)錄活性提高，白細(xì)胞介素-1β(interleukin-1β，IL-1β)、白細(xì)胞介素-8(interleukin-8，IL-8)和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)等促炎癥因子的表達(dá)也因此上調(diào)，進(jìn)而啟動免疫反應(yīng)，同時(shí)抑制信號傳導(dǎo)降低抗炎癥因子白細(xì)胞介素-10(interleukin-10，IL-10)的表達(dá)。IL-10和轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)是重要的抗炎癥因子，可以通過抑制促炎癥因子的生成進(jìn)而降低炎癥反應(yīng)對機(jī)體的損傷[71]。此外，還有研究發(fā)現(xiàn)NF-κB與病毒之間可能存在緊密復(fù)雜的關(guān)系[72]，其機(jī)制還需進(jìn)一步研究。

有研究表明，飼料中精氨酸水平最佳時(shí)可以提高黃顙魚(Pelteobagrusfulvidraco)和斜帶石斑魚(Epinepheluscoioides)的免疫應(yīng)答[73-74]。而飼料中氨基酸不平衡(缺乏或過量)時(shí)會降低營養(yǎng)物質(zhì)利用率，對免疫器官和免疫應(yīng)答產(chǎn)生直接的負(fù)面影響[75]。王標(biāo)[76]研究表明，精氨酸可以通過上調(diào)TOR的表達(dá)來抑制NF-κB的轉(zhuǎn)錄活性，從而抑制炎癥因子的表達(dá)；同時(shí)，精氨酸還可以通過抑制NF-κB核轉(zhuǎn)位抑制促炎癥因子的表達(dá)，NF-κB抑制劑α(inhibitor α of NF-κB，IκBα)作為NF-κB p65的一個(gè)特異性的抑制蛋白，可以與NF-κB結(jié)合抑制其核轉(zhuǎn)位，從而降低下游促炎癥因子的表達(dá)。

Liang等[77]對團(tuán)頭魴幼魚腸道免疫的研究發(fā)現(xiàn)，飼料中最佳精氨酸水平時(shí)可以通過提高TOR的mRNA表達(dá)量進(jìn)而提高腸道抗氧化能力和免疫功能，并在維持腸道健康方面發(fā)揮重要作用。

1.4 抗氧化調(diào)控

在機(jī)體正常生理代謝和發(fā)生免疫反應(yīng)時(shí)，機(jī)體會產(chǎn)生活性氧(reactive oxygen species，ROS)，ROS主要包括超氧陰離子(O2-·)、過氧化氫(H2O2)和一氧化氮(NO)等。當(dāng)機(jī)體內(nèi)ROS含量過高而超出機(jī)體清除范圍時(shí)，會造成氧化應(yīng)激，引起蛋白質(zhì)氧化、脂質(zhì)氧化、染色體斷裂以及DNA堿基損傷。由于養(yǎng)殖魚類的肌肉中含有大量的不飽和脂肪酸(約33%)，容易遭受氧化損傷[78]。為了抵御外界的氧化損傷和ROS的攻擊，細(xì)胞形成了一套包括抗氧化酶和非酶性抗氧化物在內(nèi)的抗氧化防御系統(tǒng)[79]。

核因子相關(guān)因子2(nuclear related factor 2，Nrf2)是水產(chǎn)動物機(jī)體抗氧化調(diào)控的重要因子，可以調(diào)控抗氧化酶基因的表達(dá)。Liang等[66]研究表明，飼料中精氨酸水平最佳時(shí)可以通過激活團(tuán)頭魴Nrf2信號通路提高抗氧化酶或非酶抗氧化物的活性，上調(diào)其在腸道中的基因轉(zhuǎn)錄。在正常情況下，Nrf2的核轉(zhuǎn)位被Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白1(Kelch-like ECH-associated protein 1，Keap1)所抑制，當(dāng)Nrf2和Keap1分離后，Nrf2發(fā)生轉(zhuǎn)移與抗氧化反應(yīng)元件(antioxidant response element，ARE)上的位點(diǎn)結(jié)合，從而啟動ARE調(diào)控抗氧化酶基因的表達(dá)，增加細(xì)胞對氧化應(yīng)激的抵抗能力[80]。

在草魚的研究中發(fā)現(xiàn)苯丙氨酸可以通過上調(diào)TOR的表達(dá)進(jìn)而提高Nrf2的基因表達(dá)量，并進(jìn)一步上調(diào)抗氧化酶基因的表達(dá)[81]。在Liang等[82]的研究中也發(fā)現(xiàn)類似的結(jié)果，亮氨酸可以通過激活TOR提高Nrf2的表達(dá)，進(jìn)而調(diào)節(jié)抗氧化酶基因的表達(dá)。Seiliez等[83]研究發(fā)現(xiàn)胰島素可以上調(diào)虹鱒TOR基因的表達(dá)量，Nuttall等[84]研究發(fā)現(xiàn)苯丙氨酸(Phe)可以提高人類血清中胰島素水平，由此推測苯丙氨酸上調(diào)Nrf2的mRNA表達(dá)量可能與其調(diào)節(jié)TOR信號通路有關(guān)。在哺乳動物上的研究發(fā)現(xiàn)，上調(diào)TOR及其下游靶蛋白S6K1基因的表達(dá)能夠顯著提高Nrf2的表達(dá)[85]。王標(biāo)[76]在草魚(Ctenopharyngodonidella)的研究中發(fā)現(xiàn)精氨酸可以通過上調(diào)TOR和S6K1的表達(dá)，進(jìn)而上調(diào)Nrf2的表達(dá)。由此可以看出，上調(diào)抗氧化酶基因的表達(dá)主要是通過TOR進(jìn)行調(diào)控的。

2 小結(jié)與展望

營養(yǎng)素、氨基酸以及激素等均可引起信號通路應(yīng)答，從而間接調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)合成代謝、糖與脂代謝、攝食與免疫及抗氧化等過程，目前在哺乳動物中有關(guān)上述調(diào)控機(jī)制已有較深入的研究，但在水產(chǎn)動物中相關(guān)研究尚淺，且各營養(yǎng)素與TOR之間的聯(lián)系也需進(jìn)一步探索，如已有研究發(fā)現(xiàn)硫辛酸可影響草魚脂代謝[86]，桑葉黃酮可影響吉富羅非魚肌肉抗氧化性能[87]，但如何通過TOR信號通路介導(dǎo)還不清晰。這些機(jī)制的探索將對提升水產(chǎn)動物的品質(zhì)提供一定的理論依據(jù)。尤其對于養(yǎng)殖魚類攝食的調(diào)控，盡管TOR信號通路與攝食調(diào)控機(jī)制在魚類中已有部分研究，但關(guān)于FGF21等諸多食欲調(diào)節(jié)因子在魚類營養(yǎng)中的報(bào)道較少，且它們與TOR的調(diào)節(jié)機(jī)制也有待深入研究。此外，我們還可以探索氨基酸、營養(yǎng)物質(zhì)以及激素在攝食調(diào)控方面的最佳需要量，以便應(yīng)用于水產(chǎn)飼料添加劑，人為調(diào)控水產(chǎn)動物的攝食，提高飼料利用率。

目前，關(guān)于環(huán)境鹽度、溫度等對于TOR信號通路調(diào)節(jié)的分子機(jī)制研究較少，Wu等[30]研究發(fā)現(xiàn)，8‰鹽度養(yǎng)殖環(huán)境下吉富羅非魚幼魚的生長及蛋白質(zhì)合成均高于淡水中，且在淡水和半咸水中吉富羅非魚幼魚的營養(yǎng)代謝也不同。但到目前為止，鹽度是如何調(diào)節(jié)TOR信號通路并進(jìn)一步調(diào)控生長、免疫以及糖與脂代謝的還有待研究，是否像調(diào)控4E-BP1和S6K1一樣通過鹽度的變化使得胰島素和生長激素發(fā)生變化，再由PI3K-AKT-TOR來實(shí)現(xiàn)對生長、營養(yǎng)代謝的調(diào)控？鹽度升高時(shí)，生長會通過上述途徑受到抑制，那對于等滲點(diǎn)時(shí)生長的促進(jìn)作用又是如何實(shí)現(xiàn)的？相同的問題在溫度對TOR的調(diào)節(jié)中也有待深入研究。解決這些問題后，我們可以在實(shí)際生產(chǎn)中人為地改變養(yǎng)殖環(huán)境，如改變養(yǎng)殖水體鹽度、利用儀器加熱等，使得養(yǎng)殖魚類的生長潛能得到更好地發(fā)揮。目前，羅非魚已普遍采取半咸水養(yǎng)殖，但在其他魚類中的應(yīng)用還有待探索。總之，隨著TOR信號通路各種調(diào)節(jié)機(jī)制的深入研究，并應(yīng)用于養(yǎng)殖生產(chǎn)中，其養(yǎng)殖效益也將有所提高。