SarahSéitéとKarthikMasagounderによる、 EvonikandStéphanePanseratとIbanSeiliez、 ポー大学とPaysde l'Adour、 フランス
水産養殖産業の持続可能性は、利用可能な資源をどれだけ効率的に使用して、増加する人口に手頃な価格で栄養価の高いタンパク質を供給するかにかかっています。簡単に言えば、 私たちはますます良く生産する必要があります、 より少ないで。
がある、 したがって、 産業界と学界が協力して、生産サイクル全体を通じて魚の栄養と健康をコスト効率よく最適化する魚飼料処方の仕様に取り組む重要な機会。 例えば、 メチオニンを使用します。
食生活の変化
現代の水産養殖用飼料は、魚粉をほとんどまたはまったく使用せず、植物性タンパク質源を多く使用して生産されています。食事処方のこの変更により、メチオニンは通常、魚やエビの食事で最初に制限されるアミノ酸（食品に含まれる量が不十分なアミノ酸）になります。
メチオニンは、タンパク質合成の構成要素として中心的な役割を果たしています。 他のいくつかの機能と一緒に。最近の研究は、それが抗酸化防御の重要な調節因子であることを示しています、 免疫応答、 全体的な魚の健康状態と炭水化物および脂質代謝。さらに、 S-アデノシルメチオニン（SAM）およびS-アデノシルホモシステイン（SAH）の前駆体として、 メチオニンは、DNAメチル化反応によって動物の成長と健康に関連する遺伝子の発現を調節することができます。
タンパク質の代謝回転
魚やエビの体内で、 タンパク質の質量増加は、タンパク質の損失に対する体のタンパク質沈着の正味の増加です。 「タンパク質代謝回転」と呼ばれる生物学的プロセスの下で。これはすべての組織で継続的なプロセスですが、 タンパク質合成とタンパク質分解（タンパク質分解）の両方を含みます。
タンパク質の代謝回転は、食事の栄養組成と動物の栄養状態に影響されます。成長中の動物の場合、 食事とアミノ酸のバランスを保つことが重要です。 非タンパク質エネルギー源から十分なエネルギーを提供しながら。
商業飼料生産者は、アクア飼料にメチオニンレベルを補給すると、より良い動物生産がもたらされることを発見しました。魚の最近の研究は、メチオニン欠乏が重要な細胞内シグナル伝達経路を調節することを示しています。 その結果、タンパク質の分解とタンパク質合成の阻害に関与するいくつかの遺伝子の発現が増加します。
例えば、 ニジマス（40g、 初期体重）は、翻訳開始因子（eif2α）のリン酸化に影響を与えることが実証されました。 そして、2つの主要な筋肉タンパク質分解経路（プロテアソームとオートファジー）に関与するいくつかの因子の発現を誘導します。
全体、 最近の研究により、細胞レベルでの魚の成長におけるメチオニンの役割についての理解が深まりました。これは、メチオニン欠乏食における魚のパフォーマンスを評価するための重要なバイオマーカーを提供しています。
酸化ストレス
世界的な魚の消費に対する需要の高まりに対応するために、集約農業がより一般的になりつつあります。この方法では、 動物はしばしばさまざまな生物にさらされます（例えば、高い飼育密度、 病原体への曝露）および非生物的要因（例：水質の悪さ、 交通手段、 不均衡な食事）ストレッサー。
これらは、活性酸素種（ROS）の絶え間ない生産につながります。ROSは基本的に酸素を含む化学物質です（例：スーパーオキシド、 過酸化水素、 ヒドロキシラジカル）および反応性フリーラジカル（不対電子を持つ分子）を生じさせます。これらのフリーラジカルは、脂質などの生体分子に損傷を与える酸化反応に関与します。 タンパク質と動物のDNA。動物は、フリーラジカルを解毒したり、結果として生じた損傷を修復したりする能力がない場合、酸化ストレスを受けます。
メチオニンは、酸化ストレスに対する宿主の防御に不可欠な化合物です。グルタチオン（GSH）とタウリンの形成を助けます。酸化ストレスに対する宿主の防御に不可欠な化合物。メチオニンはROSによっても容易に酸化されます。 メチオニンスルホキシドを形成し、 これはメチオニンスルホキシドレダクターゼによって容易に修復することができます。したがって、それはレドックスシグナル伝達において役割を果たす可能性のある重要な抗酸化防御機構を構成します。セルラー通信の一形態。
いくつかの研究は、食事のメチオニン欠乏がGSHの貯蔵を減らすかもしれないことを示しました、 最も重要な細胞内抗酸化物質、 したがって、 いくつかの組織の酸化的損傷を増加させます。メチオニン欠乏食（通常の食餌より37％少ないメチオニンを供給するように処方された）を与えられた黄色のナマズは、ROSによる過酸化損傷を示しました。 抗酸化酵素活性（SODおよびGPX）の増加を伴い、 黄色のナマズに酸化ストレスを引き起こすメチオニン欠乏食を示しています。
対照的に、 以前の研究では、食事によるメチオニン制限（対照よりも45％少ないメチオニンを供給するように処方されている）は、実験室条件下での幼鮭の肝臓組織中の総グルタチオンの量に影響を与えないことが示されました。
研究はまた、食事のメチオニン欠乏症（対照より55パーセント少ないメチオニンを供給するように処方された）を示しました、 ニジマスの肝臓の酸化状態の低下。これは、魚の酸化状態に対するメチオニン欠乏の悪影響が要因に依存していることを示しています。 メチオニン欠乏のレベルを含む、 動物の必要性と酸化ストレスのレベルに関連して。要因、 魚のライフステージを含む、 生産強度と成長条件はすべて酸化ストレスに影響を与える可能性があります。集約農業条件下では、 動物が酸化ストレスを受けやすい場所、 魚とエビのメチオニン要件は、好ましい実験室条件下で決定された値よりも高くなる可能性があります。
免疫応答
特定のアミノ酸の欠乏は、免疫機能を損ない、感染症に対する動物の感受性を高めることが知られています。アミノ酸は動物の免疫応答に影響を与えます、 直接的または間接的に、 それらの代謝物を通して。
食餌性メチオニン欠乏症は、自然免疫応答を低下させ、したがって、幼い黄色のナマズの細菌（Aハイドロフィラ）の感染に対する保護を低下させることが示されています。
加えて、 感染または炎症中、 メチオニンを補給した餌を与えられた魚は、微生物（バクテリアなど）や殺菌作用からよりよく保護されます。この反応は、細胞増殖におけるメチオニンの役割が原因である可能性があります。
中間代謝
肝臓は、中間代謝の主要な部位です（ 脂質と炭水化物の代謝）脂質生成と糖新生に関与する遺伝子の肝臓での発現は、魚の食事中のメチオニンの不均衡に反応することが示されています。これらの障害は、表現型レベルで魚にも反映されます。サケ科の魚に低メチオニン食を与えたとき、 肝トリグリセリド（TAG）の蓄積が記録された。肝臓のTAG蓄積は、 低メチオニン食に続いて、 これは、肝臓から末梢器官への脂質の輸送に関与するホスファチジルコリンの利用可能性の低下によるものです。
ホスファチジルコリンは、ホスファチジルエタノールアミンから合成されます。 ここでSAM、 メチオニンから生成され、 重要なメチル供与体として機能します。したがって、 メチオニン欠乏症は、ホスファチジルコリンの内因性合成に影響を与える可能性があります。
別の仮説は、メチオニンの欠乏がタウリンの利用可能性を低下させる可能性があるというものです。 これは胆汁酸塩（タウロコール酸）の合成における重要な前駆体です。胆汁酸塩は、脂肪と脂溶性ビタミンの消化と吸収に非常に重要です。
加えて、 胆汁酸合成はコレステロール代謝の主要な経路です、 体内で生成されるコレステロールの約半分が胆汁酸合成に使用されるためです。全体、 メチオニンは、栄養素の適切な中間代謝において重要な役割を果たします。 また、メチオニンの長期的な欠乏は、魚の成長と健康に有害である可能性があります。
栄養プログラミング
重要な発達期間中に発揮される初期の栄養イベントは、動物の後の人生に永続的な変化をもたらす可能性があります。 つまり、彼らの成長の可能性に影響を与え、 健康と代謝状態。これらのイベントは、いわゆる栄養プログラミングの結果であり、飼育動物の栄養と健康の最適化に向けた新しい研究分野と機会を開きます。 明らかな経済的影響を伴います。
栄養プログラミング、 メチル化反応のエピジェネティックなメカニズムを通じて、 DNAやヒストンのメチル化など、 SAMに直接依存しています。 したがって、その主要な前駆体であるメチオニン。初期段階での食餌メチオニンレベルと動物の要件を満たすためのそれらの適切性、 したがって、動物の生産サイクル全体を通じて動物の表現型を調節する上で重要な要素を構成する可能性があります。
ニジマスを使った最近の研究では、メチオニンを50％に制限した餌を種親に与えると、子孫のさまざまな特性に影響を与えることが示されています。 そのうちのいくつかは、外因性の摂食の最初の数週間の間持続しました。エピジェネティックなメカニズムがこれらの影響の背後にあるかどうか、 さらなる調査が必要です。
健康全般
メチオニン欠乏症は、全体的な健康にさまざまな影響を与える可能性があります。たとえば、 メチオニン欠乏症は、いくつかの魚種で白内障の発症につながる可能性があります、 例えばニジマス、 サンシャインバスとホッキョクイワナ。この背後にあるメカニズムはよく理解されていませんが、 グルタチオンはメチオニンまたはシステインから内因的に合成されたと考えられていますが、 水晶体タンパク質の不溶性と眼の混濁の発生につながるジスルフィド結合の形成を防ぐ役割を果たしている可能性があります。
さらに、 メチオニンは、ジアンコイの腸の健康に役割を果たすことが示されています。魚の消化管（ファーミキューテスなど）の微生物集団は、魚の健康と栄養と密接に関連していることが示されています。
魚の消化管の細菌は消化酵素を分泌する可能性があります、 栄養物質の消化を促進し、魚が必要とする栄養物質を合成します。また、メチオニンは、有益な細菌の増殖を促進し、有害な細菌の増殖を抑制することにより、腸内細菌叢のバランスに影響を与える可能性があることも実証されています。
メチオニンの栄養と魚の健康に対する見方を変える
メチオニンおよび/またはその誘導体を必要とする代謝経路の数を考慮すると、 食餌性メチオニンが成長だけでなく、代謝や魚の全体的な健康状態にも影響を与えることは驚くべきことではありません。
魚においてメチオニンが果たす機能的役割の証拠は増え続けており、メチオニンの栄養と魚の健康に対する見方を変える必要があることを示唆しています。魚の最初の給餌段階は栄養プログラミングの重要なウィンドウであり、植物ベースの食餌の早期給餌が将来の受け入れと利用にプラスの影響を与えることが証明されています。
一緒に働いている、 産業界と学界は、最適化された栄養を通じて養殖魚の将来の成長と健康をプログラムすることが可能かどうかを確立する必要があります。と、 もしそうなら、 魚の栄養と健康を最適化するメチオニン（栄養素）の推奨事項を定義するために（再）考慮されるべき応答基準。
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