水产养殖作为全球增长最快的食品生产部门，对于确保高质量蛋白质的可持续供应至关重要[1]。然而，水产养殖实践的集约化使得鱼类（由于其相对原始的免疫系统）极易受到病原体爆发的影响，成为制约该行业可持续发展的主要瓶颈[2]。长期以来对抗生素和化疗药物的依赖不仅推动了抗菌素耐药性的增加，还引发了关于食品安全和环境污染的重大担忧[3]。因此，现代食品科学和水产养殖技术的一个重大挑战是开发能够增强宿主内在免疫力并维持肠道健康的绿色和有效的功能性成分。
在各种候选物质中，β-葡聚糖是一类公认的免疫调节多糖，在水产养殖中显示出作为强效营养品的潜力。它们通过激活吞噬细胞、调节免疫因子表达和改善肠道微生物生态系统来增强鱼类的疾病抵抗力[4]、[5]、[6]、[7]。然而，目前的商业标准——酵母来源的β-葡聚糖存在两个根本性限制，这些限制影响了其效力和应用。首先，其结构异质性——作为β-1,3和β-1,6连接的混合物——导致不同物种间的免疫调节效果不一致且常常不可预测[8]。其次，其生产效率低下；酵母的致密细胞壁使提取过程复杂化，导致成本高昂、纯度低和质量控制困难[9]。这些瓶颈凸显了迫切需要一种具有明确化学结构、优异生物活性和可持续生产来源的新β-葡聚糖。
在这种情况下，paramylon是一种来自微藻Euglena gracilis的储存多糖——一种已批准的新型食品成分——提供了一个引人注目的解决方案。与酵母β-葡聚糖相比，paramylon是一种结构均匀的多糖，仅由线性β-1,3-葡聚糖链组成[6]、[10]。这种独特的化学纯度表明它可能具有更具体和强大的生物功能。从生产角度来看，paramylon在细胞内的积累量非常高（占干重的86.2%），而Euglena缺乏细胞壁，极大地简化了提取过程，从根本上克服了酵母来源β-葡聚糖的生产障碍[11]。尽管初步研究已经证实paramylon在几种鱼类中具有优越的免疫促进作用[12]、[13]、[14]，但其作用背后的系统性分子网络——这种独特的膳食多糖如何被宿主感知并随后在肠道、免疫系统和整体代谢景观中协调响应——仍然是一个科学上的“黑箱”。
虽然微藻作为功能性饲料成分的潜力已被广泛认可[15]，并且某些藻类来源的β-葡聚糖在斑马鱼肠道中显示出局部抗炎作用[16]，但对于这些生物活性化合物如何调节整体健康的全面理解仍然有限。为了揭开这个“黑箱”，本研究利用了斑马鱼（Danio rerio）模型，其成熟的遗传和免疫学框架为机制研究提供了理想的平台[17]、[18]。我们采用了一种综合的多组学方法，结合转录组学、非靶向代谢组学和16S rRNA扩增子测序，从全局角度系统地揭示了paramylon对斑马鱼生长性能、免疫防御、肠道稳态和代谢网络的全面影响。这项研究不仅旨在为paramylon作为下一代功能性饲料成分的广泛应用建立坚实的理论基础，而且更广泛地寻求提供关于膳食多糖如何调节肠道-免疫-代谢轴的新分子见解，这是水生动物健康的关键调节网络。
