Vliv dietárního podávání polysacharidů z mořských řas na růst, mikrobiální hojnost a růst a expresi genů souvisejících s imunitou u pacifických krevet bílých (Litopenaeus Vannamei)
May 09, 2023
Abstraktní:
Tato práce si klade za cíl zjistit vliv potravinové suplementace polysacharidu extrahovaného z hnědých mořských řas Sargassum dentifolium na růstové indexy, využití krmiva, biochemické složení, mikrobiální hojnost, projevy genů souvisejících s růstem a imunitou a stresové geny pacifických krevet bílých Litopenaeus vannamei. Celkem 360 postlarev L. vannamei bylo náhodně rozděleno do 12-skleněného akvária (40 l od každého) při hustotě osazení 30 krevet s počáteční hmotností of (0,0017 ± 0,001 g).
Během {{0}}denního experimentu byly všechny larvy krevet krmeny jejich příslušnou stravou v množství 10 procent celkové tělesné hmotnosti, třikrát denně. Byly připraveny tři experimentální diety s různými hladinami polysacharidů z mořských řas (SWP). Základní kontrolní dieta neměla žádnou hladinu polysacharidů (SWP0 ), zatímco SWP1, SWP2 a SWP3 obsahovaly polysacharidy v koncentracích 1, 2 a 3 g kg-1 diety. Diety doplněné hladinami polysacharidů vykazovaly významné zlepšení v přírůstku hmotnosti a přežití ve srovnání s kontrolní dietou. Celotělové biochemické složení a mikrobiální množství (celkový počet heterotrofních bakterií a Vibrio spp.) L. vannamei vykazovaly významné rozdíly mezi dietami ošetřenými polysacharidy ve srovnání s kontrolou.
Na konci experimentu s krmením potravní suplementace hladin polysacharidů zvýšila expresi genů souvisejících s růstem (inzulinu podobné růstové faktory (IGF-I, IGF-II), geny související s imunitou ( -Glucan-binding protein ( - Bgp), profenoloxidáza (ProPO), lysozym (Lys) a Crustin) a stresové geny (superoxiddismutáza (SOD) a glutathionperoxidáza (GPx) ve svalové tkáni L. vannamei. Současná studie však dospěla k závěru, že zahrnutí dávka 2 g.kg-1 polysacharidu jako dietního aditiva zvýšila přírůstek hmotnosti i míru přežití L. vannamei, zatímco inkorporace 3 g.kg-1 snižuje množství patogenních mikrobů a zvyšuje růst, imunitu- a genové exprese L. vannamei související se stresem.
Klíčová slova: Sargassum dentifolium; přísady do krmiv; průmysl krevet; růstové výkony; geny související s růstem; geny související s imunitou; stresové geny.
Superoxiddismutáza (superoxiddismutáza, SOD) je intracelulární antioxidační enzym, který dokáže přeměnit škodlivé superoxidové radikály na kyslík a hydroxidové ionty, které jsou pro buňky neškodné. Imunita je schopnost těla rozpoznat a napadnout cizí patogeny a abnormální buňky.
Studie ukázaly, že jak T, tak B buňky v imunitním systému potřebují určité oxidační metabolické procesy k udržení svých normálních funkcí. Nadměrný oxidativní metabolismus však bude generovat velké množství volných radikálů, což má za následek buněčné oxidační poškození a sníženou imunitní funkci. SOD může odstranit přebytečné superoxidové volné radikály, chránit buňky před oxidačním poškozením a zlepšit imunitu. Kromě toho studie také zjistila, že SOD může také fungovat jako signální molekula pro přenos informací mezi buňkami a regulaci důležitých biologických procesů, jako je růst, diferenciace a funkce imunitních buněk. Proto existuje úzký vztah mezi SOD a imunitou.
Z tohoto pohledu musíme v našem životě dbát na zlepšení imunity. V našem objevu může Cistanche výrazně zlepšit imunitu. Cistanche obsahuje celou řadu biologicky aktivních složek, jako jsou polysacharidy, dvě houby, Huang Li atd., tyto složky mohou stimulovat různé buňky imunitního systému a zvýšit jejich imunitní aktivitu.
Klikněte na zdravotní přínosy cistanche
1. Úvod
Odvětví akvakultury krevet zaznamenalo rychlý růst a stalo se nejvýznamnějším a vedoucím odvětvím akvakultury [1,2]. I když se průmysl s krevetami rychle rozvinul, zemědělci čelí výzvám, jako je zvýšení tempa růstu, levné diety a snížení propuknutí chorob [3,4]. Kromě toho světová spotřeba krevet za posledních deset let vzrostla, což nutilo odborníky na výživu začlenit do stravy vodních živočichů mnoho látek pocházejících ze zemědělství [1,5,6]. Nejčastěji se celosvětově pěstuje pacifická bílá kreveta (Litopenaeus vannamei), která dosahuje více než 70 procent veškerého celosvětového pěstování krevet [7,8]. Abychom udrželi krevetový průmysl po celém světě, musí být vyřešeno mnoho problémů, jako je špatná kvalita vody, nízká schopnost přežití a zlepšení dietního průmyslu [9–14]. Kromě toho jsou změna klimatu a negativní dopad znečištění životního prostředí dosud významnými problémy omezujícími udržitelnost akvakultury, rybolovu, vodních ekosystémů a vodních živočichů [15–20].
Proto byla strava pro krevety rozšířena pomocí několika strategií, jak se vypořádat s takovým globálním rozvojem v sektoru chovu krevet [10,21]. Jednou z nejzákladnějších strategií je suplementace krmných přísad, která se stala velmi důležitou pro mnoho druhů krevet jako růstový stimul, imunologický booster a alternativní přístup k odolnosti vůči chorobám [22,23]. Vodní rostliny (mikrořasy a mořské řasy) jsou stále široce využívány v mnoha důležitých odvětvích, jako jsou přísady do vodních krmiv [24], přípravky na podporu růstu rostlin [25], fytoremediace [26–30], doplňky stravy pro lidi [31,32], léčiva [33,34], kosmetické látky [35,36], antimikrobiální aktivity [37,38] a bioenergie [39,40].
Jak bylo uvedeno v roce 2018, celosvětová produkce mořských řas (volně odchycených a pěstovaných) činila přibližně 34,4 milionů tun s průmyslovou hodnotou přibližně 13,3 miliardy USD [41]. Tato produkce pochází z asi 35 zemí, přičemž největším producentem, který vyrábí více než 99 procent, je Čína [42]. Mořské řasy mají vysoký obsah bílkovin, vlákniny, vitamínů, mastných kyselin, minerálů, pigmentů a několika bioaktivních sloučenin [43–46].
Mezi rodinami mořských řas jsou hnědé mořské řasy známé jako vysoký zdroj cukrů, které mohou chránit vodní organismy před několika škodlivými vlivy, zatímco jejich polysacharid byl postupně používán jako krmná přísada pro tilapii nilskou [47] a tilapii červenou [2]. Dostupná literatura prokázala, že polysacharid extrahovaný z mořských řas by mohl podporovat vrozenou imunitu a zvýšit odolnost proti patogenní infekci krevet [48–50] díky svému polysacharidovému složení a struktuře (stupeň větvení, substituenty, sulfatace a typ vazeb ), které jsou zcela odlišné od suchozemských rostlin [51,52] Sargassum dentiform, hnědé mořské řasy obsahují hojný polysacharid, který je bohatým zdrojem v Egyptě, bylo potvrzeno, že má mnohočetné farmakologické vlastnosti, jako jsou protinádorové, antioxidační, hematopoéza, imunomodulace a gastrointestinální ochranu, zatímco bylo hlášeno, že dietní podávání zlepšuje nespecifické imunitní reakce u ryb [2].
Navzdory důležitosti krmných aditiv používaných pro pacifické bílé krevety je málo známo o aplikaci polysacharidů připravených z hnědých mořských řas v průmyslu krmných přísad pro krevety [53,54]. Imunostimulanty jsou důležité jako syntetické látky, které posilují schopnost imunitního systému bojovat s infekcemi a nemocemi stimulací imunologických reakcí. Bakterie a bakteriální produkty, komplexní sacharidy, dietní faktory, živočišné extrakty, cytokiny, lektiny, rostlinné extrakty a syntetické léky, jako je levamisol, to vše jsou příklady imunostimulantů, které jsou v současnosti dostupné [55]. Antibiotika ve stravě kultivovaných ryb a korýšů se běžně používají ke kontrole infekce nemocí a také ke zlepšení přežití a růstu. Byl však široce kritizován kvůli odolnosti vůči léčivům a akumulaci chemikálií v tkáních vodních živočichů, což může být nebezpečné pro veřejné zdraví. Alternativně se obecně doporučuje použití přírodních stimulantů imunity, jako jsou probiotika a prebiotika, v krmivech k účinné podpoře růstu a imunitní reakce a kontrole různých onemocnění u vodních živočichů [56].
Stimulační účinky imunostimulantů, jako je glukan, chitosan, nukleotidy, lipopolysacharid (LPS), alginát sodný a další polysacharidy, byly předmětem několika prací o rybách a korýších [55,57].
V poslední době je zvláštní pozornost věnována využití prebiotik jako přirozených alternativ antibiotik a stimulantů imunity v akvakultuře. Funkční polysacharidy jsou nestravitelné složky kvůli jejich -1, 3 nebo -1, 4 vazbám. Konzumace funkčních polysacharidů může údajně zlepšit růstovou výkonnost a posílit imunitní odpověď a odolnost vůči chorobám vodních živočichů [58]. Podle předchozích studií může strava obsahující určité polysacharidy, včetně léčivých rostlin a polysacharidů pocházejících z moře, zlepšit rychlost růstu s ohledem na imunitní systém a gastrointestinální stav u ryb a krevet [59–61].
Odolnost vůči chorobám je spojována se zvýšením buněčných a humorálních odpovědí, včetně fagocytózy, baktericidní aktivity, aktivity fenoloxidázy (PO), respiračního vzplanutí, superoxiddismutázy (SOD) a lysozymových aktivit u korýšů [62]. Zásadní informace týkající se aktivace a regulace imunitního systému je odhalena expresí genů souvisejících s imunitou u krevet [63]. Proteiny rozpoznávající vzory (PRP), které se vážou na molekuly na mikrobiálním povrchu, zprostředkovávají detekci napadajících organismů jako důležitý krok v imunitní odpovědi krevet [64].
Rozpoznání PRP invazních patogenů je zásadním mezikrokem v aktivaci systému aktivujícího profenoloxidázu (ProPO) [65]. Peptidoglykanové rozpoznávací proteiny [66], C-typ lektiny [67], -glukan vázající proteiny ( -Bgps) [68] a lipopolysacharid (LPS) a 1,{9}}glukan vázající proteiny (1,{11 }}Lgp) [69] byly všechny popsány jako PRP v systému ProPO. Je známo, že mechanismus aktivace profenoloxidázy (ProPO), který je spouštěn vazbou PRP na složky buněčné stěny mikroorganismu, aktivuje imunitní systém hostitele [70]. Stres aktivuje glykolytické reakce, což zase zvyšuje spotřebu O2 a zvyšuje uvolňování reaktivních forem kyslíku (ROS) (jako hydroxylový radikál, peroxid vodíku a superoxidové anionty) [71]. ROS však může eliminovat stresor; zvýšení ROS způsobí vážné zničení.
Proto je rychlé odstranění nadměrného ROS kritické pro správnou funkci buňky. Toho je dosaženo zvýšením exprese antioxidačních enzymů [72]. Superoxiddismutáza (SOD) jsou antioxidační enzymy, které se spoléhají na superoxidové anionty. Superoxidové radikály jsou pomocí SOD detoxikovány tak, že jsou přeměněny na kyslík a peroxid vodíku, které jsou následně katalázou změněny na H2O a O2 a dodávány do buňky jako bezpečné kompozity [73,74].
Gen CuZnSOD pro superoxid dismutázu mědi a zinku a další imunitní geny se také podílejí na nepřímé imunitě Crustina podobného krevetám, který je nezbytný pro imunitu vůči infekcím [75,76]. U L. vannamei dietní polysacharidový extrakt Panax ginseng snižuje zánět, zvyšuje aktivitu imunitních enzymů a upravuje expresi imunitních genů [77]. Vývojové charakteristiky reguluje velké množství genů, včetně růstového hormonu (GH) a inzulinu podobných růstových faktorů (IGF-I a IGF-II) [78]. Rychlý růst akvakultury L. vannamei vyžaduje vytvoření rychlých genetických linií [79]. Podle našich nejlepších znalostí je málo známo o vlivu doplňování stravy polysacharidy Sargassum dentifolium na růst krevet, imunitu a genové exprese související se stresem. Proto byla tato studie provedena s cílem vyhodnotit účinek dietního podávání polysacharidu odvozeného z hnědých mořských řas (S. centifolia) na růstovou výkonnost, využití krmiva, složení těla, mikrobiální společenstva a růst, imunitu a expresi genů pro stres bílé nohy. krevety Litopenaeus vannamei.
2. Materiály a metody
2.1. Hnědá mořská řasa, Sargassum centifolia
Hnědá mořská řasa, S. dentiform, byla shromážděna z Abu-Qir Bay, Alexandrie, Egypt (31,3000 N a 30,1667 E) [2]. Ze získaných vzorků byly odstraněny epifyty, jak bylo popsáno dříve [80]. Před použitím byly vzorky omyty, vyčištěny, vysušeny na vzduchu, práškovány a uloženy v plastových sáčcích při pokojové teplotě [29]. K extrakci polysacharidu z hnědé mořské řasy S. dentifolium byly použity postupy popsané v [81].
2.2. Průzkum kvality vody
Během experimentu s krmením jsme se ujistili, že hladiny NH3 − (mg L−1 ), NO2 − (mg L−1 ), NO3 − (mg L−1 ), zásaditosti (mg L−1 ) a PO4 − (mg L−1 ) byly v rozmezích doporučených pro krevety [82] a doporučeních APHA [83]. Kromě toho byla ve 13 hodin denně prováděna měření teploty (◦C), slanosti (ppt) a pH. K přesnému odečtu teploty vody byl použit teploměr zavěšený v hloubce 30 cm a pH metr a pomocí refraktometru (Orion, Ipswich, MA, USA) bylo možné získat přesné údaje o kyselosti a zásaditosti vody denně v 9.00 h.
2.3. Tichomoří kreveta bělonožka (Litopenaeus vannamei)
2.3.1. Pokus na zvířatech
Soukromá líheň dodala post larvy (PL) pacifických krevet bílých L. vannamei do Invertebrates Laboratory, Divize akvakultury, pobočka Suez, NIOF, Egypt. PL byly poté aklimatizovány po dobu 15 dnů ve dvou 500-L nádržích ze skelných vláken za kontrolovaných podmínek (28.0 ± 1.0 ◦C a salinita 29 ± 3.0 ppt ) Výzkumný výbor NIOF v Egyptě schválil návrh experimentu a dodržování etických standardů manipulace s krevetami.
2.3.2. Experimentální design a vybavení
Současný pokus o krmení byl proveden s použitím zcela randomizovaného designu s triplikáty. Celkem bylo skladováno 360 PL (s počáteční hmotností 0.{11}}17 ± 0.001 g) o hustotě 30 krevet ve 12 sklenicích akvária (každé o objemu 40 l). Při 90-denním pokusu o krmení bylo PL podáváno 10 procent celkové tělesné hmotnosti krevet třikrát denně (v 6:00 ráno, 12:00 a 18:00). Každé akvárium bylo každé ráno vyprázdněno od odpadu a nesnědeného jídla a vyčištěno sifonem a 10 procent objemu vody bylo denně nahrazeno čerstvou, okysličenou a filtrovanou mořskou vodou [82].
2.3.3. Experimentální dieta
Krevetám byly poskytnuty čtyři diety: SWP{{0}}: komerční krevetová dieta (Aller-Aqua, Egypt, jako kontrolní základní dieta, hrubý protein 40 procent a hrubý lipid 9 procent). Zbývající tři experimentální diety (SWP1, SWP2 a SWP3) jsou komerční krmiva pro krevety doplněná 1, 2 a 3 g kg-1 polysacharidu S. dentifolium, v daném pořadí. Přidání hladin polysacharidů bylo provedeno, jak již dříve popsal Abdelrhman et al. [2]. Stručně řečeno, komerční krevetová dieta byla nejprve namleta a rozdělena na tři stejné části. Každá hladina polysacharidu (1, 2 a 3 g kg-1) byla rozpuštěna v destilované vodě a poté nastříkána na povrch stravy až do úplného vstřebání a stejný adekvátní objem destilované vody byl nastříkán na kontrolní dietu (SWP0) bez polysacharidu. [84]. Slunečnicový olej (5 ml kg-1 ) byl poté nastříkán na diety, aby pokryl roztok polysacharidu [85]. Nakonec byly diety homogenizovány a znovu peletizovány na pelety, sušeny na vzduchu, umístěny do celofánových sáčků a chlazeny při 4 °C až do použití.
2.4. Testované parametry
2.4.1. Růstové výkony
2.4.2. Analýza biochemického složení
Jak experimentální strava, tak krevety byly podrobeny přibližné analýze za účelem odhadu jejich biochemického obsahu podle pokynů AOAC [86] připravených tak, jak je podrobně uvedeno v předchozím článku [87]. Pro odhadnutí složky celého těla (sušina, surový tuk, surový protein a surový popel) bylo po dokončení krmení náhodně získáno 5 krevet z každého replikátu. Krevety byly poté rozdrceny, rozmixovány do hladka a skladovány při -20 ◦C pro další zkoumání.
2.4.3. Mikrobiální komunity
Ke stanovení bohatosti mikrobiálních společenstev byl použit přístup APHA [83]. Po dokončení experimentu byly z každého replikátu odebrány vzorky vody (1 ml) a střeva krevet (1 g) (3 krevety na replikát, n=9). Každý vzorek (střevo a voda) byl naočkován 9 ml sterilní destilované vody na misky s tryptikázovým sójovým agarem (TSA) a thio-sulfát-citrát-žlučovými solemi (TCBS) [88]. Destičky TSA a TCBS byly inkubovány při 37 ◦C, zatímco TCBS destičky byly inkubovány při 28 ◦C. Jednotky tvořící kolonie na mililitr byly použity ke stanovení množství heterotrofních bakterií a kolonií Vibrio přítomných po 24 hodinách (CFU ml-1) [89].
2.4.4. Extrakce RNA a syntéza cDNA pro expresi genů
Trojité vzorky břišních svalů krevet z každého replikátu byly přímo vyříznuty plně sterilními pitevními nástroji za chladných podmínek. Před provedením studie genové exprese byla část svalů zmražena při -80 ◦C. Činidlo TRIzol (easyRED, iNtRON Biotechnology) bylo použito k extrakci celkové RNA z oblasti břicha krevet na konci experimentu podle pokynů výrobce. Pomocí systému NanoDrop (Bio-Drop) byl stanoven poměr optické hustoty (OD) čistoty RNA a 1 ng L−1 RNA bylo použito pro syntézu cDNA v každé reakci, když byl poměr ideální (A260/A{{ 5}}.8).
Ke stanovení kvality RNA byl použit poměr OD 260/280 nm. Celková RNA, která byla zpracována DNázou I (NEB, USA) byla použita jako templát v soupravě pro reverzní transkriptázu (RT-PCR kuličky, Enzynomics, Daejeon, Korea) pro vytvoření prvního vlákna cDNA. Reakce byla provedena pomocí PCR amplifikace (za použití amerického produktu Applied Biosystems Veriti 96-Well Thermal Cycler) a byla provedena podle pokynů výrobce. Real-Time PCR (Bico, Thermo-Fisher) byla provedena za následujících cDNA podmínek pro detekci jedinečných a odlišných produktů: Po počáteční denaturaci při 95 °C po dobu 15 minut byl protein podroben 40 cyklům za následujících podmínek: 95 ◦C po dobu 10 s, 58–62 ◦C po dobu 20 s a 72 ◦C po dobu 30 s; a nakonec po posledním cyklu byla teplota zvýšena z 58–62 ◦C na 95 ◦C v krocích po 0,5 ◦C. Primery použité k sondování podobných genů jsou uvedeny v tabulce 1.
K hodnocení exprese cílového genu nebo násobné změny byl použit provozní gen (-aktin) [90]. Při použití metody 2∆∆Ct k normalizaci kritických prahových (Ct) množství cílových genů s množstvím -aktinu, hodnoty odhalují n-násobný rozdíl ve srovnání s kontrolou [91].
2.5. Statistická analýza
K vyhodnocení kvality vody, růstových ukazatelů využití krmiva, analýzy tělesného složení, mikrobiálních komunit a imunity a genové exprese související s růstem byla použita jednocestná ANOVA k identifikaci významných rozdílů (p < 0.{{6} }}5) v průměru pro každou proměnnou mezi ošetřeními polysacharidy (SWP1, SWP2 a SWP0) a kontrolou (SWP0). Statistická analýza byla provedena pomocí GraphPad Prism verze 9. Ke zkoumání jakékoli korelace mezi ošetřeními byly použity Tukeyho testy. Před provedením statistické analýzy byla všechna data zkontrolována na normalitu distribuce a homogenitu rozptylu. Před analýzou byla všechna data (procenta) transformována obloukem [92]. Pro usnadnění srovnání však byla data prezentována jako netransformovaná.
3.2. Růstové výkony a indexy využití živin
Tabulka 3 ukazuje dopad polysacharidového doplňku stravy na růst krevet, přežití a využití krmiva. Ve srovnání s SWP0 tabulka 3 ukázala, že SWP1, SWP2 a SWP3 vykazovaly významný (p < 0.{{10}}5) nárůst WG. Navíc SWP1 a SWP2 vykázaly významné (p < 0.05) zvýšení SR, zatímco SWP3 vykázaly významný (p < 0,05) pokles ve srovnání s SWP0. Na druhé straně nebyly mezi doplňkovými dietami (SWP0, SWP1, SWP2 a SWP3) žádné významné rozdíly (p < 0,05) v SGR nebo FCR, jak je uvedeno v tabulce 3.
3.4. Mikrobiální komunity
Tabulka 5 ukazuje dopad experimentálních diet doplněných různými koncentracemi polysacharidu (SWP1, SWP2 a SWP3) ve srovnání s SWP0 na celkový počet THB a TVC ve vodě i ve střevech krevet. Data ukázala, že množství mikrobů (THB a TVC) bylo vyšší ve střevě než ve vodě. Ve srovnání s SWP0 počet THB i TVC ve vodě i ve střevě postupně klesal, jak se zvyšovaly hladiny polysacharidů (tabulka 5).
3.5. Exprese genů souvisejících s růstem, imunitou a stresem
Na konci experimentu dietní suplementace polysacharidů zvýšila expresi genů souvisejících s imunitou, růstem a stresem ve svalové tkáni L. vannamei. Pokud jde o exprese genů souvisejících s růstem (IGF-I a IGF-II), jejich exprese byla značně upregulována (p < 0.05) při léčbě různými porovnávanými koncentracemi polysacharidů na ovládací prvek (SWP{{10}}). Exprese byla zvýšena v SWP3 a bylo zjištěno, že je vyšší než SWP0 s přibližně 12, respektive 11-násobnou změnou (obrázek 1A, B). Exprese genů souvisejících s imunitou (Bgp, ProPO, Crustin a Lys) byly výrazně up-regulovány při léčbě SWP3, kde byly násobné změny 9,3, 12,4, 10,5 a 8,8, v daném pořadí, které byly vyšší než SWP0 (obrázek 1C -F).
Ve srovnání s kontrolní skupinou (SWPo) vykazuje gen ProPO nejvyšší úrovně exprese ve všech léčebných koncentracích. U genu Crusfin je významný rozdíl mezi ošetřením SWP3 a kontrolou, zatímco mezi SWP a SWP a kontrolou nebyl žádný významný rozdíl. Dále exprese stresových genů (SOD a GPx) v SWP; byly výrazně zvýšeny 5.{2}} a 6.{4}}násobně. vzhledem ke kontrole (obrázek 1G, H). Mezi všemi druhy léčby však byl významný rozdíl (p < 0.05) v expresi genu SOD ve srovnání s kontrolou s větším zvýšením SWP. Mezitím byl signifikantní rozdíl (p < 0,05) v genové expresi GPx mezi ošetřeními SWP a SWP ve srovnání s kontrolním SWP, ale nebyl pozorován žádný významný rozdíl mezi ošetřeními SWP a SWP.
4. Diskuze
Polysacharidy z mořských řas jsou uznávány jako vysoce hodnotné aktivní molekuly, které zlepšují růst, zlepšují reakci imunitního systému a mají mnoho zdravotních přínosů pro organismy akvakultury [2,54,93–97]. V této studii jsme předpokládali, že dietní podávání polysacharidu odvozeného z hnědých mořských řas (Sargassum centifolia) zlepšuje růstové výkony, využití krmiva, složení těla, mikrobiální společenství a exprese genů růstu, imunity a stresu u krevetky bílé L. vannamei. Současná krmná studie prokázala, že přírůstek hmotnosti L. vannamei se významně zlepšil se zvyšujícími se hladinami polysacharidů v komerční stravě ve srovnání s kontrolní dietou. Tato zjištění jsou paralelní s předchozími studiemi provedenými na různých druzích krevet a ryb.
Například Lee a kol. [98] uvedli, že horkovodní extrakt z hnědé mořské řasy Sargassum horneri významně zlepšuje růstové výkony, stimuluje vrozenou imunitu a zvyšuje expresi imunitního genu krevet L. vannamei a doporučovali, aby ideální hladina byla 5 g kg–1. Kromě toho studie Liu et al. [99] zkoumali dopad různých úrovní začlenění (0, 1, 2 a 3 g kg–1) polysacharidů extrahovaných ze zelených mořských řas (Enteromorpha) do stravy banánových krevet F. merguiensis a dospěli k závěru, že 1 g kg–1 významně zvyšuje růstovou výkonnost, zlepšuje nespecifickou imunitu a moduluje střevní funkci F. merguiensis, zatímco Abdulrahman et al. [2] zkoumali vliv různých poměrů začlenění do stravy (0, 10, 20 a 30 g kg–1) polysacharidů získaných z hnědé mořské řasy S. dentalium na hybridní červenou tilapii a dospěli k závěru, že 30 g kg–1 dosáhly nejvyšších významných růstových výkonů, FCR a hematologických indexů. Nekonzistence v úrovních zařazení mezi tyto studie však může být způsobena různými počátečními hmotnostmi, druhy mořských řas, druhy (druhy ryb a krevet), věkem atd.
Množství střevní mikroflóry rychle reaguje na změny v příjmu potravy, složení a složkách. Proto má obrovský dopad na zdravotní přínosy všech vodních organismů, jako je konzumace potravy, trávení, využití živin, vstřebávání a imunitní reakce [22,87,100,101]. V současné době je hodnocení odolnosti vůči chorobám důležité v odvětví akvakultury, aktivita krevních antioxidantů a imunitních faktorů je dobrým ukazatelem zdravotního stavu pro zkoumání imunitní reakce a odolnosti vůči chorobám u L. vannamei, jako je virus syndromu bílých skvrn (WSSV) [ 49] a Vibrio alginolyticus [102]. Reaktivní formy kyslíku (ROS) jsou chemicky reaktivní molekuly obsahující kyslík, jako jsou kyslíkové ionty a peroxidy. Nadměrné množství ROS může ovlivnit strukturu a stabilitu funkčních proteinů, nenasycených mastných kyselin a nukleových kyselin, způsobit oxidační poškození imunitního systému organismu a zvýšit náchylnost krevet k patogenům [73]. Zdraví vodních organismů tedy závisí na rovnováze mezi produkcí ROS a antioxidačních enzymů, jako jsou SOD a GPx, které chrání živočišné buňky před volnými radikály. Současné poznatky ukázaly, že dietní polysacharidy získané z hnědých mořských řas (S. centifolia) účinně zlepšují aktivity antioxidačních enzymů, včetně SOD a GPx. Podobně byly aktivity SOD a GPx různých korýšů zvýšeny po krmení dietami doplněnými o polysacharidy Angelica sinensis u krevety bílé [60] a -glukan [103] a polysacharidy Rhodiola rosea u červeného raka bahenního [104].
Současná práce uvádí, že ve srovnání s SWP{{0}} byly počty THB a TVC významně (p > 0,05) sníženy se zvýšením inkluzních úrovní polysacharidů (SWP1, SWP2 a SWP3). Tyto výsledky jsou v souladu s výsledky uváděnými ve studii Mansour et al. [87], kteří zjistili, že zvyšující se hladiny astaxanthinu extrahovaného z kmene sinic Arthrospira platensis NIOF17/003 v dietě L. vannamei významně (p > 0,05) snížily počty THB a TVC. Mechanismus působení, jak polysacharid z mořských řas ovlivnil množství mikrobioty, však stále není jasný a vyžaduje další studie [87,101].
Současný výzkum byl zaměřen na několik genů zapojených do imunologické odpovědi. Při léčbě SWP3 byla exprese upregulačního genu znatelně vyšší. Výsledky ukázaly zvýšenou expresi při ošetření ve srovnání s kontrolou (SWP0), což naznačuje, že polysacharid může zlepšit imunitní stav krevet prostřednictvím mikrobiálních buněčných stěn složených z peptidoglykanů, lipopolysacharidů (LPS) a -1 , 3-glukany, které mohou aktivovat imunitní odpověď krevet spuštěním hlavního nespecifického obranného mechanismu [22,87,105,106].
Profenoloxidáza je klíčový enzym v humorální imunitě bezobratlých, který podporuje melanizaci, aby se zbavil invazivních patogenů [107] a je spojen se sklerotizací kutikuly a hojením ran [108]. Bezobratlí mají systém bez sebepoznání nazývaný aktivační systém ProPO, který může detekovat a reagovat na vetřelce pomocí peptidoglykanu nebo lipopolysacharidů z bakterií a -1, 3-glukanů z hub [109]. Ukázalo se, že mRNA exprese genu ProPO je výrazně vyšší ve všech léčbách ve srovnání s kontrolní skupinou a bylo zjištěno, že tato exprese je nejvyšší ze všech zkoumaných genů, protože se zvýšil obsah polysacharidů z mořských řas (3 g kg–1 dieta). . Krmení krevet P. monodon dietou, která obsahovala polysacharid fukoidan z hnědé mořské řasy S. wightii, zvýšilo expresi genu ProPO [110]. Některé další doplňky stravy získané z mikrořas a mořských řas zvýšily ProPO systém krevet a zlepšily humorální imunitní odpověď. Naše zjištění jsou v souladu s předchozími studiemi provedenými na L. vannamei [22,87].
Crustin, definovaný jako součást přirozeného imunitního systému [111], je protein nacházející se v granulích hemocytů korýšů a je účinný proti několika mikroorganismům. V této studii doplňkové diety obsahující extrahovaný polysacharid zvýšily expresi genu Crustina a mezi těmito třemi způsoby léčby byl jasný rozdíl. Po podání peptidoglykanu bylo pozorováno významné zvýšení hladin mRNA Crustin u Marsupenaeus japonicus [112]. U pacifických bílých krevet L. vannamei, kterým byl podáván doplňkový astaxanthin, byl gen Crustin upregulován (p < 0.05) [87,113]. Lysozym jako protein nacházející se v eukaryotech a prokaryotech existuje již nějakou dobu a je považován za jeden z prvních známých antibakteriálních proteinů [114]. Nespecifická vrozená imunita se opírá o její schopnost rozložit b -1,4 glykosidickou vazbu mezi kyselinou N-acetylmuramovou a N-acetylglukosaminem v peptidoglykanu bakteriální buněčné stěny [115].
V současném výzkumu se ukázalo, že exprese Ly genu je podstatně vyšší v léčených skupinách (SWP1, SWP2 a SWP3) než v kontrolní skupině (SWP0). Další transkriptomové zkoumání využívající druhy, které čelí environmentálním problémům, také přineslo podobná zjištění [116,117]. Tato zjištění prokázala, že lysozym je klíčovou součástí antibakteriálního obranného mechanismu krevet a je vyvoláván řadou imunostimulačních látek. Antioxidační enzymy kataláza a glutathionperoxidáza přeměňují peroxid vodíku na kyslík a vodu, zatímco SOD, jeden ze stresových genů, se podílí na eliminaci superoxidových aniontů jejich přeměnou na peroxid vodíku a vodu [118]. V důsledku toho tyto antioxidační enzymy poskytují hemocytům živočichů dýchajících kyslík po fagocytóze vlastní ochranu, a tím zachovávají zdraví a životaschopnost organismů [119,120]. Ve srovnání s kontrolou byla exprese genu SOD ve třech experimentálních podmínkách zvýšena a předchozí výzkum [22,87,113,116] ukázal, že přísada do krmení zvyšuje expresi genu SOD, který je zapojen do antioxidačního enzymového systému v L. vannamei.
V glutathionovém obranném systému je GPx zodpovědný za redukci peroxidu vodíku na vodu [117,121]. V našem výzkumu bylo zjištěno, že exprese GPx je vyšší při léčbě SWP3, kde byla použita vyšší koncentrace polysacharidů z mořských řas. Oba stresové geny v této studii jsou tedy významně upregulovány ve srovnání s kontrolní skupinou a aktivity SOD a GPx se zvyšují spolu se zvýšením superoxidového aniontu (O2 −) a peroxidu vodíku (H2O2), což může naznačovat zvýšení aktivita NADPH-oxidázy a produkce množství reaktivních forem kyslíku (ROS), které mohou představovat obranný mechanismus proti mikrobiální infekci [73,122]. Nedávný výzkum hodnotil expresi genů zapojených do imunity u krevet [123,124] a soustředil se na způsoby, jak posílit jejich přirozenou obranyschopnost.
Existují dva typy peptidových hormonů inzulínu podobného růstového faktoru (IGF), IGF-I a IGF-II; existují také buněčné povrchové receptory a cirkulující vazebné proteiny. IGF-II, stejně jako IGFI, hraje roli v metabolismu proteinů, buněčné diferenciaci, buněčné proliferaci a somatickém růstu. Na základě zjištění současné studie se zdá, že extrakce polysacharidů z mořských řas může zvýšit expresi genů souvisejících s růstem na úrovni mRNA, a tím nepřímo zvýšit kapacitu růstu. Jiné studie zkoumající dopad použití různých zdrojů uhlíku pro posílení genové exprese IGF-I a IGF-II odhalily podobné výsledky [123]. Kromě toho použití nanočástic zelených mikrořas, T. suecica a A. platensis jako doplňkových krmiv pro L. vannamei výrazně zvýšilo expresi obou genů a zlepšilo růst [22 100].
5. Závěry
Celosvětově se strava s krevetami rozšířila pomocí několika strategií, jak se vypořádat s rozvojem chovu pacifických bělonožých krevet L. vannamei. Navzdory důležitosti krmných aditiv pro L. vannamei je málo známo o aplikaci polysacharidů připravených z hnědých mořských řas v průmyslu krmných doplňků L. vannamei. V současné práci míra zahrnutí 2 g kg-1 polysacharidů, vysoce hodnotné aktivní molekuly připravené z hnědé mořské řasy Sargassum dentiform, jako dietní aditivum, zvyšuje konečný přírůstek hmotnosti a míru přežití pacifických bílých krevet L. vannamei, zatímco úroveň inkorporace 3 g kg–1 snižuje množství patogenních mikrobů, navíc zvyšuje imunitu a genové exprese L. vannamei související se stresem. Měly by však být provedeny další studie, aby se maximalizovaly výhody polysacharidů připravených z druhů mořských řas jako přísady do pacifické bělonožky L. vannamei.
Příspěvky autora:
Konceptualizace, EMA, ZZS a MA; metodika, EMA, ZZS a MA; software, EMA, ZZS a MA; validace, EMA, ZZS, MA a EE-H.; formální analýza, EMA, ZZS a MA; vyšetřování, EMA, ZZS, MA a EE-H.; zdroje, EMA, ZZS a MA; správa dat, EMA, ZZS a MA; psaní – příprava původního návrhu, EMA, ZZS a MA; psaní—recenze a editace, EMA, ZZS, MA, ASA-S. a EE-H.; vizualizace, EMA, ZZS, MA a EE-H.; dozor, ZZS, MA a EE-H.; administrace projektů, EMA; získávání finančních prostředků, EMA, ZZS, MA a ASA-S. Všichni autoři si přečetli publikovanou verzi rukopisu a souhlasí s ní.
Financování:
Tento výzkum nezískal žádné externí financování.
Prohlášení institucionální revizní komise:
Dodržování etických standardů v experimentálním uspořádání a manipulaci s krevetami bylo schváleno Výzkumným výborem NIOF, Egypt, číslo schválení: NIOF/AQ3/1/22/R/012 dne 22. ledna 2021.
Prohlášení o informovaném souhlasu: Neuplatňuje se.
Prohlášení o dostupnosti dat: Nelze použít.
Poděkování: Otevřený přístup k této práci byl částečně podpořen AL Hail Aquaculture Unit, Department of Marine Science and Fisheries, College of Agriculture and Marine Science, Sultan Qaboos University, Omán.
Střet zájmů: Autoři neprohlašují žádný střet zájmů.
Reference
1. Abbas, EM; Ali, FS; Desouky, MG; Ashour, M.; El-Shafei, A.; Maaty, MM; Sharawy, ZZ Román Komplexní molekulární a ekologická studie představující krevety pobřežní bahenní (Solenocera crassicornis) zaznamenané v Suezském zálivu v Egyptě. J. Mar. Sci. Ing. 2020, 9, 9. [CrossRef]
2. Abdelrhman, AM; Ashour, M.; Al-Zahaby, MA; Sharawy, ZZ; Nazmi, H.; Zaki, MA; Ahmed, NH; Ahmed, SR; El-Haroun, E.; Van Doan, H. Vliv polysacharidů pocházejících z hnědých makrořas Sargassum dentalium na růstovou výkonnost, biochemii séra, histologii trávení a enzymatickou aktivitu hybridní červené tilapie. Aquac. Rep. 2022, 25, 101212. [CrossRef]
3. Goda, A.; Saad, A.; Hanafy, M.; Sharawy, Z.; El-Haroun, E. Dietní účinky Azolla pinnata v kombinaci s exogenním trávicím enzymem (Digestin™) na růst a využití živin sladkovodních krevet, Macrobrachium rosenbergii (de Man 1879). J. Oceanol. Limnol. 2018, 36, 1434–1441. [CrossRef]
4. Sharawy, ZZ; Abbas, EM; Abdelkhalek, NK; Ashry, OA; Abd El-Fattah, LS; El-Sawy, MA; Helal, MF; El-Haroun, E. Vliv zdroje organického uhlíku a hustoty osazení na růstové indexy, vodní mikroflóru a expresi genů souvisejících s imunitou u larev Litopenaeus vannamei v intenzivní kultuře. Akvakultura 2022, 546, 737397. [CrossRef]
5. Gillett, R. Globální studie lovu krevet. FAO Fish Tech. Pap. 2008, 475, 25–29.
6. Ahmed, N.; Thompson, S.; Glaser, M. Globální produktivita akvakultury, udržitelnost životního prostředí a adaptabilita na změnu klimatu. Environ. Manag. 2019, 63, 159–172. [CrossRef] [PubMed]
7. Lukwambe, B.; Nicholas, R.; Zhang, D.; Yang, W.; Zhu, J.; Zheng, Z. Následné změny komunity mikrořas v reakci na komerční probiotika v systémech intenzivní kultury krevet (Litopenaeus vannamei Boone). Akvakultura 2019, 511, 734257. [CrossRef]
8. Li, E.; Xu, C.; Wang, X.; Wang, S.; Zhao, Q.; Zhang, M.; Qin, JG; Chen, L. Střevní mikrobiota a její modulace pro zdravý chov tichomořských bílých krevet Litopenaeus vannamei. Ryba. Sci. Aquac. 2018, 26, 381–399. [CrossRef]
9. Stevens, C.; Croft, D.; Paull, G.; Tyler, C. Stres a welfare u okrasných ryb: Co se lze naučit z akvakultury? J. Fish Biol. 2017, 91, 409–428. [CrossRef]
10. El-Sayed, AFM Použití technologie biofloc v akvakultuře krevet: Komplexní přehled s důrazem na poslední desetiletí. Rev. Aquac. 2021, 13, 676–705. [CrossRef]
11. Anh, NTN; Shayo, FA; Nevejan, N.; Van Hoa, N. Účinky hustoty osazení a rychlosti krmení na kvalitu vody, účinnost krmení a užitkovost krevet bílých Litopenaeus vannamei v integrovaném systému s mořskými hrozny Caulerpa lentillifera. J. Appl. Phycol. 2021, 33, 3331–3345. [CrossRef]
12. Emerenciano, MG; Rombenso, AN; Vieira, FdN; Martins, MA; Coman, GJ; Truong, HH; Noble, TH; Simon, CJ Intenzifikace kultury krevet Penaeid: Aplikovaný přehled pokroků v produkčních systémech, výživě a chovu. Zvířata 2022, 12, 236. [CrossRef] [PubMed]
13. Mansour, AT; Ashry, OA; Ashour, M.; Alsaqufi, AS; Ramadán, KM; Sharawy, ZZ Optimalizace obsahu bílkovin v potravě a zdrojů uhlíku na nutričních hodnotách bio vloček, bakteriální abundanci a růstové výkonnosti mláďat krevety bílé (Litopenaeus vannamei). Life 2022, 12, 888. [CrossRef] [PubMed]
14. Mansour, AT; Ashry, OA; El-Neweshy, MS; Alsaqufi, AS; Dighiesh, HS; Ashour, M.; Kelany, MS; El-Sawy, MA; Mabrouk, MM; Abbas, EM efekt zemědělských vedlejších produktů jako zdroje uhlíku v systému založeném na bioflocích na výkonnost růstu, aktivity trávicích enzymů, histologii hepatopankreatu a střevní bakteriální zátěž Litopenaeus vannamei po larvách. J. Mar. Sci. Ing. 2022, 10, 1333. [CrossRef]
15. Iber, BT; Kasan, NA Nedávné pokroky v nakládání s odpadními vodami z akvakultury krevet. Heliyon 2021, 7, e08283. [CrossRef] [PubMed]
16. Zaki, MA; Ashour, M.; Heneash, AMM; Mabrouk, MM; Alprol, AE; Khairy, HM; Nour, AM; Mansour, AT; Hassanien, HA; Gaber, A.; a kol. Potenciální aplikace nativního izolátu sinice (Arthrospira platensis NIOF17/003) pro výrobu bionafty a využití jejího vedlejšího produktu při výrobě vířníků (Brachionus plicatilis). Udržitelnost 2021, 13, 1769. [CrossRef]
17. Abisha, R.; Krishnani, KK; Sukhdhane, K.; Verma, A.; Brahmane, M.; Chadha, N. Udržitelný rozvoj akvakultury odolné vůči klimatu a rybolovu založeného na kultuře prostřednictvím adaptace abiotických stresů: Přehled. J. Water Clim. Změna 2022, 13, 2671–2689. [CrossRef]
18. Alprol, AE; Ashour, M.; Mansour, AT; Alzahrani, OM; Mahmoud, SF; Gharib, SM Posouzení kvality vody a struktury fytoplanktonu u osmi alexandrijských pláží, jihovýchodní Středozemní moře, Egypt. J. Mar. Sci. Ing. 2021, 9, 1328. [CrossRef]
19. Metwally, AS; El-Naggar, HA; El-Damhougy, KA; Bashar, MAE; Ashour, M.; Abo-Taleb, HAH GC-MS analýza bioaktivních složek v šesti různých surových extraktech z měkkých korálů (Sinularia maxim) získaných z Ras Mohamed, Akabský záliv, Rudé moře, Egypt. Egypt. J. Aquat. Biol. Ryba. 2020, 24, 425–434. [CrossRef]
20. Magouz, FI; Essa, MA; Matter, M.; Tageldein Mansour, A.; Alkafafy, M.; Ashour, M. Populační dynamika, plodnost a složení mastných kyselin Oithona nana (Cyclopoida, Copepoda), krmené různými dietami. Zvířata 2021, 11, 1188. [CrossRef]
21. Kesselring, J.; Gruber, C.; Standen, B.; Wein, S. Vliv fytogenního krmného aditiva na růstovou výkonnost a imunitu tichomořských krevet bílých, Litopenaeus vannamei, krmených dietou s nízkým obsahem rybí moučky. J. World Aquac. Soc. 2021, 52, 303–315. [CrossRef]
22. Sharawy, ZZ; Ashour, M.; Labena, A.; Alsaqufi, AS; Mensour, AT; Abbas, E. Účinky dietních nanočástic Arthrospira platensis na růstovou výkonnost, využití krmiva a genovou expresi tichomořských bílých krevet Litopenaeus vannamei související s růstem. Akvakultura 2022, 551, 737905. [CrossRef]
23. Ceseña, CE; Jacinto, EC; González, AL; Villasante, FV; Castro, RMM; Ochoa, N.; Montes, RE; Ramírez, DT; Ortiz, ACS; Campa-Córdova, AI Dietní suplementace Debaryomyces hansenii zlepšila přežití, antioxidační a imunitní odpověď u juvenilních krevet Penaeus vannamei vystavených Vibrio parahaemolyticus. Trop. Subtrop. Agroecosyst. 2021, 24, 2. [CrossRef]
24. Mansour, AT; Ashour, M.; Alprol, AE; Alsaqufi, AS Vodní rostliny a vodní živočichové v kontextu udržitelnosti: kultivační techniky, integrace a modrá revoluce. Udržitelnost 2022, 14, 3257. [CrossRef]
25. Hassan, SM; Ashour, M.; Soliman, AAF; Hassanien, HA; Alsanie, WF; Gaber, A.; Elshobary, ME Potenciál nového komerčního extraktu z mořských řas při stimulaci morfo-agronomických a bioaktivních vlastností Eruca vesicaria (L.) Cav. Udržitelnost 2021, 13, 4485. [CrossRef]
26. Essa, D.; Abo-Shady, A.; Khairy, H.; Abomohra, AE-F.; Elshobary, M. Potenciální kultivace halofilních olejnatých mikrořas na průmyslových odpadních vodách. Egypt. J. Bot. 2018, 58, 205–216. [CrossRef]
27. Mansour, AT; Alprol, AE; Abualnaja, KM; El-Beltagi, HS; Ramadán, KMA; Ashour, M. Dried Fytoremediační potenciál hnědých mořských řas pro odstranění methylenové modři z vodního prostředí. Polymery 2022, 14, 1375. [CrossRef]
For more information:1950477648nn@gmail.com
