Impactul administrării dietetice a polizaharidei de alge marine asupra creșterii, abundenței microbiene și creșterii și asupra expresiei genelor legate de imunitate a creveților cu picioare albe din Pacific (Litopenaeus Vannamei)

Abstract:

Această lucrare își propune să determine impactul suplimentelor alimentare cu polizaharide, extrase din algele marine brune Sargassum dentifolium asupra indicilor de creștere, utilizarea furajelor, compozițiile biochimice, abundența microbiană, expresiile genelor de creștere și imunitatea și genele de stres ale creveților Pacific Whiteleg Litopenaeus. vannamei. Un total de 360 postlarve de L. vannamei au fost distribuite aleatoriu într-un 12-acvariu de sticlă (40 L din fiecare) la o densitate de stoc de 30 de creveți cu o greutate inițială de (0,0017 ± 0,001 g).

În timpul experimentului de {{0}}zile, toate larvele de creveți au fost hrănite cu dieta respectivă cu 10% din greutatea corporală totală, de trei ori pe zi. Au fost preparate trei diete experimentale cu niveluri diferite de polizaharide de alge marine (SWP). Dieta de control bazală nu a avut nivel de polizaharide (SWP0), în timp ce SWP1, SWP2 și SWP3 au conținut polizaharide la concentrații de 1, 2 și, respectiv, 3 g kg-1 dietă. Dietele suplimentate cu niveluri de polizaharide au arătat îmbunătățiri semnificative ale creșterii în greutate și ale ratei de supraviețuire, comparativ cu dieta de control. Compoziția biochimică a întregului corp și abundența microbiană (numărul total de bacterii heterotrofe și Vibrio spp.) ale L. vannamei au arătat diferențe semnificative între dietele tratate cu polizaharide comparativ cu martor.

La sfârșitul experimentului de hrănire, suplimentarea alimentară a nivelurilor de polizaharide a îmbunătățit expresia genelor legate de creștere (factori de creștere asemănătoare insulinei (IGF-I, IGF-II), gene legate de imunitate (-Glucan-binding protein (- Bgp), profenoloxidaza (ProPO), lizozima (Lys) și crustina) și genele de stres (superoxid dismutază (SOD) și glutation peroxidază (GPx) în țesutul muscular al L. vannamei. Cu toate acestea, studiul actual a concluzionat că includerea rata de 2 g kg-1 de polizaharidă ca aditiv alimentar a sporit atât creșterea în greutate, cât și rata de supraviețuire a L. vannamei, în timp ce nivelul de încorporare de 3 g kg-1 reduce abundența microbilor patogeni și sporește creșterea, imunitatea- și expresii genetice legate de stres ale L. vannamei.

Cuvinte cheie: Sargassum dentifolium; aditivi pentru hrana animalelor; industria creveților; performanțe de creștere; gene legate de creștere; gene legate de sistemul imunitar; genele de stres.

Superoxid dismutaza (superoxid dismutază, SOD) este o enzimă antioxidantă intracelulară care poate transforma radicalii superoxid dăunători în ioni de oxigen și hidroxid care sunt inofensivi pentru celule. Imunitatea este capacitatea organismului de a recunoaște și ataca agenții patogeni străini și celulele anormale.

Studiile au arătat că atât celulele T, cât și cele B din sistemul imunitar au nevoie de anumite procese metabolice oxidative pentru a-și menține funcțiile normale. Cu toate acestea, metabolismul oxidativ excesiv va genera un număr mare de radicali liberi, rezultând leziuni oxidative celulare și scăderea funcției imunitare. SOD poate elimina radicalii liberi superoxidici în exces, protejează celulele de deteriorarea oxidativă și îmbunătățește imunitatea. În plus, studiul a mai constatat că SOD poate acționa și ca o moleculă de semnalizare pentru a transmite informații între celule și a reglementa procese biologice importante, cum ar fi creșterea, diferențierea și funcția celulelor imune. Prin urmare, există o relație strânsă între SOD și imunitate.

Din acest punct de vedere, trebuie să acordăm atenție îmbunătățirii imunității în viața noastră. În descoperirea noastră, Cistanche poate îmbunătăți semnificativ imunitatea. Cistanche conține o varietate de componente biologic active, cum ar fi polizaharide, două ciuperci, Huang Li etc., aceste ingrediente pot stimula diferite celule ale sistemului imunitar și pot crește activitatea lor imunitară.

Faceți clic pe beneficiile pentru sănătate ale cistanche

1. Introducere

Industria acvaculturii creveților a cunoscut o creștere rapidă și a devenit cel mai important și lider sector de acvacultură [1,2]. Deși industria creveților s-a dezvoltat rapid, provocările cu care se confruntă fermierii sunt obținerea unei creșteri a ratei de creștere, diete cu preț scăzut și reducerea focarelor de boli [3,4]. În plus, consumul mondial de creveți a crescut în ultimii zece ani, forțând experții în nutriție să încorporeze o mulțime de substanțe derivate din agricultură în alimentația animalelor acvatice [1,5,6]. Creveții cu picior alb din Pacific (Litopenaeus vannamei) sunt cultivați cel mai frecvent la nivel mondial, realizând mai mult de 70 la sută din toată cultivarea de creveți la nivel mondial [7,8]. Pentru a susține industria creveților la nivel mondial, multe probleme trebuie rezolvate, cum ar fi calitatea proastă a apei, supraviețuirea scăzută și îmbunătățirea industriei dietei [9-14]. În plus, schimbările climatice și impactul negativ al poluării mediului sunt probleme semnificative care limitează sustenabilitatea acvaculturii, pescuitului, ecosistemelor acvatice și animalelor acvatice până în prezent [15–20].

Prin urmare, dietele cu creveți au fost extinse folosind mai multe strategii pentru a face față unei astfel de dezvoltări globale în sectorul de creștere a creveților [10,21]. Una dintre cele mai fundamentale strategii este suplimentarea cu aditivi pentru hrana animalelor, care a devenit foarte importantă pentru multe specii de creveți ca stimulent de creștere, stimulator imunologic și abordare alternativă a rezistenței la boli [22,23]. Plantele acvatice (microalge și alge marine) sunt încă utilizate pe scară largă în multe sectoare importante, cum ar fi aditivii pentru hrana acvatică [24], stimulatorii de creștere a plantelor [25], fitoremedierea [26–30], suplimentele alimentare umane [31,32], produsele farmaceutice [33,34], substanțe cosmetice [35,36], activități antimicrobiene [37,38] și bioenergie [39,40].

După cum sa raportat în 2018, producția globală de alge marine (capturate și cultivate în sălbăticie) a fost de aproximativ 34,4 milioane de tone, cu o valoare industrială de aproximativ 13,3 miliarde USD [41]. Această producție provine din aproximativ 35 de țări, în timp ce cel mai mare producător, care produce mai mult de 99 la sută, este China [42]. Algele marine au un nivel ridicat de proteine, fibre, vitamine, acizi grași, minerale, pigmenți și câțiva compuși bioactivi [43–46].

Printre familiile de alge marine, algele brune sunt cunoscute ca o sursă mare de zaharuri, care pot proteja organismele acvatice de mai multe impacturi dăunătoare, în timp ce polizaharida lor a fost folosită succesiv ca aditiv pentru hrana tilapia Nilului [47] și tilapia roșie [2]. Literatura disponibilă a demonstrat că polizaharida extrasă din alge marine ar putea promova imunitatea înnăscută și poate spori rezistența împotriva infecției cu patogeni a creveților [48–50] datorită compoziției și structurii sale polizaharide (gradul de ramificare, substituenți, sulfatare și tipul de legături). ) care sunt destul de diferite de plantele terestre [51,52] Sargassum dentiform, algele marine brune conțin polizaharide abundente, care este o resursă bogată în Egipt, s-a confirmat că exercită proprietăți farmacologice multiple, cum ar fi antitumorale, antioxidare, hematopoieza, imunomodulare , și protecție gastrointestinală, în timp ce administrarea dietetică a fost raportată pentru a îmbunătăți răspunsurile imune nespecifice la pești [2].

În ciuda importanței aditivilor pentru hrana pentru creveții albi din Pacific, se știe puțin despre aplicarea polizaharidelor preparate din alge marine brune în industria aditivilor pentru hrana pentru creveți [53,54]. Imunostimulantele au importanță ca substanțe sintetice care întăresc capacitatea sistemului imunitar de a combate infecțiile și bolile prin stimularea răspunsurilor imunologice. Bacteriile și produsele bacteriene, carbohidrații complecși, factorii dietetici, extractele animale, citokinele, lectinele, extractele din plante și medicamentele sintetice, cum ar fi levamisolul, sunt toate exemple de imunostimulatori care sunt disponibile în prezent [55]. Antibioticele din dietele peștilor și crustaceelor ​​de cultură au fost utilizate în mod obișnuit pentru a controla infecția bolii, precum și pentru a îmbunătăți atât supraviețuirea, cât și creșterea. Cu toate acestea, a fost criticat pe scară largă din cauza rezistenței la medicamente și a acumulării de substanțe chimice în țesuturile animalelor acvatice, care pot fi posibil periculoase pentru sănătatea publică. Alternativ, stimulentele imunitare naturale, cum ar fi probioticele și prebioticele sunt, în general, sugerate a fi utilizate în furaje pentru a promova eficient creșterea și răspunsul imunitar și pentru a controla diferite boli la animalele acvatice [56].

Efectele stimulatoare ale imunostimulatoarelor cum ar fi glucanul, chitosanul, nucleotidele, lipopolizaharidele (LPS), alginatul de sodiu și alte polizaharide au făcut obiectul mai multor lucrări asupra peștilor și crustaceelor ​​[55,57].

Recent, o atenție deosebită a fost acordată utilizării prebioticelor ca alternative naturale la antibiotice și stimulente imunitare în acvacultură. Polizaharidele funcționale sunt ingrediente nedigerabile datorită legăturilor lor -1, 3 sau -1, 4. Consumul de polizaharide funcționale poate îmbunătăți performanța de creștere și poate crește răspunsul imun și rezistența la boli a animalelor acvatice [58]. Conform studiilor anterioare, dietele care conțin anumite polizaharide, inclusiv plante medicinale și polizaharide marine, pot îmbunătăți rata de creștere în ceea ce privește sistemul imunitar și starea gastrointestinală la pești și creveți [59-61].

Rezistența la boli a fost legată de o creștere a răspunsurilor celulare și umorale, inclusiv fagocitoză, activitate bactericidă, activitate fenoloxidază (PO), explozie respiratorie, superoxid dismutază (SOD) și activități lizozime la crustacee [62]. Informațiile esențiale privind activarea și reglarea sistemului imunitar sunt dezvăluite de expresia genelor legate de imunitate la creveți [63]. Proteinele de recunoaștere a modelelor (PRP), care se atașează la moleculele de pe suprafața microbiană, mediază detectarea organismelor invadatoare ca un pas important în răspunsul imun al creveților [64].

Recunoașterea PRP a agenților patogeni invadatori este o etapă intermediară crucială în activarea sistemului de activare a profenoloxidazei (ProPO) [65]. Proteine ​​de recunoaștere a peptidoglicanilor [66], lectine de tip C [67], proteine ​​de legare a glucanului (-Bgps) [68] și lipopolizaharide (LPS) și 1,3-proteine ​​de legare a glucanului (1,{{11). }}Lgp) [69] au fost toate descrise ca PRP în sistemul ProPO. Mecanismul de activare a profenoloxidazei (ProPO), care este declanșat de legarea PRP de componentele peretelui celular al unui microorganism, este cunoscut că activează sistemul imunitar al gazdei [70]. Stresul activează reacțiile glicolitice care, la rândul lor, crește consumul de O2 și îmbunătățește eliberarea speciilor reactive de oxigen (ROS) (sub formă de radical hidroxil, peroxid de hidrogen și anioni superoxid) [71]. Cu toate acestea, ROS poate elimina factorul de stres; creșterea ROS va provoca distrugeri severe.

Prin urmare, eliminarea rapidă a ROS excesiv este esențială pentru funcționarea adecvată a celulei. Acest lucru se realizează prin creșterea expresiei enzimelor antioxidante [72]. Superoxid dismutaza (SOD) este o enzimă antioxidantă care se bazează pe anionii superoxid. Radicalii superoxizi sunt detoxificați de SOD prin transformarea în oxigen și peroxid de hidrogen, care sunt ulterior transformați în H2O și O2 de către catalază și furnizați celulei ca compozite sigure [73,74].

Gena cupru-zinc superoxid dismutază CuZnSOD și alte gene imune sunt, de asemenea, implicate în imunitatea indirectă a crustinului asemănător creveților, care este esențială pentru imunitatea la infecții [75,76]. În L. vannamei, extractul alimentar de polizaharidă Panax ginseng reduce inflamația, stimulează activitatea enzimelor imune și modifică expresia genei imune [77]. Un număr mare de gene reglează caracteristicile de dezvoltare, inclusiv hormonul de creștere (GH) și factorii de creștere asemănătoare insulinei (IGF-I și IGF-II) [78]. Creșterea rapidă a acvaculturii L. vannamei necesită crearea unor linii genetice rapide [79]. Din câte cunoștințele noastre, se știe puțin despre influențele suplimentării cu polizaharide alimentare de Sargassum dentifolium asupra creșterii creveților, imunității și expresiilor genelor legate de stres. Prin urmare, acest studiu a fost întreprins pentru a evalua efectul administrării alimentare a polizaharidelor derivate din alge marine brune (S. centifolia) asupra performanțelor de creștere, utilizarea hranei, compoziția corpului, comunitățile microbiene și expresiile genelor de creștere, imunitate și stres ale piciorului alb. creveți Litopenaeus vannamei.

2. Materiale și metode

2.1. Alge brune, Sargassum centifolia

Algele marine brune, S. dentiform, au fost colectate din golful Abu-Qir, Alexandria, Egipt (31,3000 N și 30,1667 E) [2]. Epifitele au fost îndepărtate din probele obținute, așa cum s-a descris anterior [80]. Înainte de utilizare, probele au fost apoi spălate, curățate, uscate la aer, pudrate și depozitate în pungi de plastic la temperatura camerei [29]. Procedurile prezentate de [81] au fost utilizate pentru extragerea polizaharidei din alga brună S. dentifolium.

2.2. Investigarea calității apei

Pe parcursul experimentului de hrănire, ne-am asigurat că nivelurile de NH3 − (mg L−1 ), NO2 − (mg L−1 ), NO3 − (mg L−1 ), alcalinitatea (mg L−1 ) și PO4 − (mg L-1 ) au fost în limitele sugerate pentru creveți [82] și ghidurile APHA [83]. În plus, au fost efectuate măsurători zilnice ale temperaturii (◦C), salinității (ppt) și pH-ului la ora 13:00. Un termometru atârnat la o adâncime de 30 cm a fost folosit pentru a obține o citire precisă a temperaturii apei și un pH-metru și au fost folosite un refractometru (Orion, Ipswich, MA, SUA) pentru a obține citiri precise ale acidității și alcalinității apei zilnic la 9.00 h.

2.3. Creveții cu picioare albe din Pacific (Litopenaeus vannamei)

2.3.1. Experimentul pe animale

Un incubator privat a furnizat post-larve (PL) de creveți L. vannamei cu picior alb din Pacific, Laboratorului de Nevertebrate, Divizia de Acvacultură, Filiala Suez a NIOF, Egipt. PL-urile au fost apoi aclimatizate timp de 15 zile în două rezervoare din fibră de sticlă de 500-L în condiții controlate (28.0 ± 1.0 ◦C și salinitate 29 ± 3.0 ppt ) Comitetul de cercetare al NIOF, Egipt, a aprobat proiectul experimental și aderarea la standardele etice de manipulare a creveților.

2.3.2. Proiectare și facilități experimentale

Testul actual de hrănire a fost realizat folosind un design complet randomizat, cu triplicate. Un total de 360 PL (cu o greutate inițială de 0.0017 ± 0.001 g) au fost stocate la o densitate de 30 de creveți în 12 pahare acvarii (fiecare cu o capacitate de 40 L). Pentru studiul de hrănire de 90-zi, PL au primit 10% din greutatea corporală totală a creveților de trei ori pe zi (la 6:00 dimineața, 12:00 și 18:00). Fiecare acvariu a fost golit de deșeuri și alimente neconsumate în fiecare dimineață și curățat cu un sifon, iar 10% din volumul de apă a fost înlocuit cu apă de mare proaspătă, oxigenată și filtrată zilnic [82].

2.3.3. Dieta experimentală

Creveților li s-au oferit patru diete: SWP{{0}}: dietă comercială pentru creveți (Aller-Aqua, Egipt, ca dietă bazală de control, proteină brută de 40 la sută și lipide brute de 9 la sută). Celelalte trei diete experimentale (SWP1, SWP2 și SWP3) sunt diete comerciale cu creveți suplimentate cu 1, 2 și, respectiv, 3 g kg-1 de polizaharidă S. dentifolium. Adăugările de niveluri de polizaharide au fost efectuate, așa cum a fost descris anterior de Abdelrhman și colab. [2]. Pe scurt, dieta comercială cu creveți a fost mai întâi măcinată și împărțită în trei porții egale. Fiecare nivel de polizaharidă (1, 2 și 3 g kg-1) a fost dizolvat în apă distilată și apoi pulverizat pe suprafața dietei până la absorbția completă, iar același volum adecvat de apă distilată a fost pulverizat pe dieta de control (SWP0) fără polizaharidă. [84]. Uleiul de floarea soarelui (5 ml kg-1) a fost apoi pulverizat peste diete pentru a acoperi soluția de polizaharidă [85]. În cele din urmă, dietele au fost omogenizate și re-pelletizate în pelete, uscate la aer, introduse în pungi de celofan și refrigerate la 4 ◦ C până la utilizare.

2.4. Parametrii testați

2.4.1. Performanțe de creștere

2.4.2. Analiza compoziției biochimice

Atât dietele experimentale, cât și creveții au fost supuși unei analize imediate pentru estimarea conținutului lor biochimic în conformitate cu liniile directoare AOAC [86] pregătite așa cum este detaliat în articolul anterior [87]. Pentru a estima constituentul întregului corp (materie uscată, grăsime brută, proteină brută și cenușă brută), 5 creveți au fost obținuți aleatoriu din fiecare replicare după terminarea sesiunii de hrănire. Creveții au fost apoi pulverizați, amestecați până la omogenizare și păstrați la -20 ◦ C pentru o examinare ulterioară.

2.4.3. Comunitățile microbiene

Abordarea APHA [83] a fost utilizată pentru a determina bogăția comunităților microbiene. Au fost prelevate probe de apă (1 ml) și intestin de creveți (1 g) din fiecare replicat (3 creveți per replicat, n=9) odată ce experimentul a fost finalizat. Fiecare probă (intestin și apă) a fost inoculată cu 9 ml de apă distilată sterilă pe plăci de agar de soia Trypticase (TSA) și săruri de tio-sulfat-citrat-biliare (TCBS) [88]. Plăcile de TSA și TCBS au fost incubate la 37 ◦ C, în timp ce plăcile de TCBS au fost incubate la 28 ◦ C. Au fost utilizate unități formatoare de colonii per mililitru pentru a determina cantitatea de bacterii heterotrofice și de colonii Vibrio prezente după 24 de ore (CFU mL-1) [89].

2.4.4. Extracția ARN și sinteza ADNc pentru expresia genelor

Probele triplicate ale mușchilor abdominali ai creveților din fiecare replicat au fost excizate direct cu instrumente de disecție complet sterile în condiții de frig. Înainte de a efectua studiul expresiei genice, o parte a mușchilor a fost înghețată la -80 ◦C. Reactivul TRIzol (easyRED, iNtRON Biotechnology) a fost folosit pentru a extrage ARN total din regiunea abdomenului creveților la sfârșitul experimentului, conform instrucțiunilor producătorului. Folosind un sistem NanoDrop (Bio-Drop), a fost determinat raportul densității optice (OD) al purității ARN și a fost utilizat 1 ng L-1 de ARN pentru sinteza cADN în fiecare reacție când raportul a fost ideal (A260/A{{ 5}}.8).

Pentru a determina calitatea ARN-ului, a fost utilizat raportul OD 260/280 nm. ARN-ul total care a fost procesat cu ADNază I (NEB, SUA) a fost utilizat ca șablon într-un kit de transcriptază inversă (perle RT-PCR, Enzynomics, Daejeon, Coreea) pentru a genera ADNc de primă catenă. Reacția a fost efectuată utilizând amplificarea PCR (folosind un produs american, un Applied Biosystems Veriti 96-Well Thermal Cycler) și a fost efectuată urmând instrucțiunile producătorului. Real-Time PCR (Bico, Thermo-Fisher) a fost efectuată în următoarele condiții de ADNc pentru a detecta produse unice și distincte: După o denaturare inițială la 95 ◦ C timp de 15 minute, proteina a fost supusă la 40 de cicluri în următoarele condiții: 95 ◦C pentru 10 s, 58–62 ◦C pentru 20 s și 72 ◦C pentru 30 s; și în cele din urmă, după ciclul final, temperatura a fost crescută de la 58-62 ◦C la 95 ◦C în trepte de 0,5 ◦C. Primerii utilizați pentru a sonda gene similare sunt enumerați în Tabelul 1.

Gena de menaj (-actina) a fost utilizată pentru a evalua expresia genei țintă sau schimbarea pliului [90]. Când metoda 2∆∆Ct este utilizată pentru a normaliza cantitățile de prag critic (Ct) ale genelor țintă cu cantități de -actină, valorile relevă o diferență de n ori în comparație cu controlul [91].

2.5. Analize statistice

Pentru a evalua calitatea apei, performanța de creștere a indicilor de utilizare a hranei, analiza compoziției corporale, comunitățile microbiene și imunitatea și expresia genelor legate de creștere, a fost folosit un ANOVA unidirecțional pentru a identifica diferențele semnificative (p < 0.{{6). }}5) în mediile pentru fiecare variabilă dintre tratamentele cu polizaharide (SWP1, SWP2 și SWP0) și controlul (SWP0). Analiza statistică a fost efectuată folosind GraphPad Prism versiunea 9. Pentru a examina orice corelație între tratamente, au fost utilizate testele Tukey. Înainte de efectuarea analizei statistice, toate datele au fost verificate pentru normalitatea distribuției și omogenitatea varianței. Înainte de analiză, toate datele (procentele) au fost transformate arc-sin [92]. Cu toate acestea, pentru a facilita comparațiile, datele au fost prezentate ca netransformate.

3.2. Performanțe de creștere și indici de utilizare a nutrienților

Tabelul 3 demonstrează impactul suplimentelor alimentare cu polizaharide asupra creșterii, supraviețuirii și utilizării hranei creveților. Comparativ cu SWP0, Tabelul 3 a arătat că SWP1, SWP2 și SWP3 au demonstrat creșteri semnificative (p < 0.{{10}}5) în WG. Mai mult, SWP1 și SWP2 au prezentat creșteri semnificative (p < 0.05) ale SR, în timp ce SWP3 a prezentat scăderi semnificative (p < 0.05) în comparație cu SWP0. Pe de altă parte, nu au existat diferențe semnificative (p < 0,05) în SGR sau FCR între dietele suplimentare (SWP0, SWP1, SWP2 și SWP3), așa cum este prezentat în Tabelul 3.

3.4. Comunitățile microbiene

Tabelul 5 arată impactul dietelor experimentale suplimentate cu diferite concentrații de polizaharidă (SWP1, SWP2 și SWP3), în comparație cu SWP0, asupra numărului total de THB și TVC atât în ​​apa cât și în intestinul creveților. Datele au arătat că abundența microbilor (THB și TVC) a fost mai mare în intestin decât în ​​apă. În comparație cu SWP0, atât numărul de THB, cât și cel de TVC, atât în ​​apă, cât și în intestin, au scăzut treptat pe măsură ce nivelurile de polizaharide au crescut (Tabelul 5).

3.5. Creșterea, imunitatea și expresiile genelor legate de stres

La sfârșitul experimentului, suplimentarea alimentară cu polizaharide a îmbunătățit expresiile genelor legate de imunitate, de creștere și de stres în țesutul muscular al L. vannamei. În ceea ce privește expresiile genelor legate de creștere (IGF-I și IGF-II), expresiile lor au fost considerabil supra-reglate (p < 0.05) în tratamentele cu diferite concentrații de polizaharide comparate la control (SWP{{10}}). Expresia a fost crescută în SWP3 și s-a dovedit a fi mai mare decât SWP0 cu o schimbare de aproximativ 12 și, respectiv, de 11-ori (Figura 1A, B). Expresiile genelor legate de imunitate (Bgp, ProPO, Crustin și Lys) au fost puternic reglate în tratamentul SWP3, unde modificările de ori au fost 9,3, 12,4, 10,5 și, respectiv, 8,8, care au fost mai mari decât SWP0 (Figura 1C). –F).

Comparativ cu grupul de control (SWPo), gena ProPO prezintă cele mai înalte niveluri de expresie în toate concentrațiile de tratament. Pentru gena Crusfin, există o diferență semnificativă între tratamentul SWP3 și control, în timp ce nu a existat nicio diferență semnificativă între SWP și SWP și control. În plus, expresia genelor de stres (SOD și GPx) în SWP; au crescut considerabil cu 5.2- și, respectiv, 6.9-pliuri. în raport cu controlul (Figura 1G, H). Cu toate acestea, a existat o diferență semnificativă (p < 0.05) în expresia genei SOD între toate tratamentele în comparație cu controlul cu o creștere mai mare a tratamentului SWP. Între timp, a existat o diferență semnificativă (p < 0,05) în expresia genică a GPx între SWP și SWP, tratamente în raport cu SWP de control, dar nu a fost observată nicio diferență semnificativă între tratamentele SWP și SWP.

4. Discutie

Polizaharidele din alge marine sunt recunoscute ca molecule active de mare valoare care îmbunătățesc performanța de creștere, îmbunătățesc răspunsul sistemului imunitar și au multe beneficii pentru sănătate pentru organismele de acvacultură [2,54,93–97]. În studiul de față, am emis ipoteza că administrarea alimentară a polizaharidelor derivate din alge marine brune (Sargassum centifolia) ameliorează performanțele de creștere, utilizarea hranei, compoziția corporală, comunitățile microbiene și expresiile genelor de creștere, imunitate și stres ale creveților albi L. .vannamei. Studiul actual de hrănire a demonstrat că creșterea în greutate a L. vannamei a fost îmbunătățită semnificativ odată cu creșterea nivelurilor de polizaharide în dieta comercială, comparativ cu dieta de control. Prezentele constatări sunt paralele cu studiile anterioare efectuate pe diferite specii de creveți și pești.

De exemplu, Lee et al. [98] au raportat că extractul cu apă fierbinte al algei marine brune Sargassum horneri îmbunătățește semnificativ performanțele de creștere, stimulează imunitățile înnăscute și îmbunătățește expresiile genelor imune ale creveților L. vannamei și au recomandat ca nivelul ideal de incluziune să fie de 5 g kg–1. În plus, studiul lui Liu și colab. [99] a investigat impactul diferitelor niveluri de includere (0, 1, 2 și 3 g kg–1) de polizaharide extrase din alge marine verzi (Enteromorpha) în dieta creveților banane F. merguiensis și au concluzionat că 1 g kg–1 îmbunătățește semnificativ performanța de creștere, îmbunătățește imunitatea nespecifică și modulează funcția intestinală a F. merguiensis, în timp ce Abdulrahman și colab. [2] a investigat efectul diferitelor rate de includere în alimentație (0, 10, 20 și 30 g kg–1) de polizaharide obținute din alge brune S. dentalium asupra tilapiei roșii hibride și au concluzionat că cele 30 g Nivelul kg-1 a atins cea mai mare performanță semnificativă de creștere, FCR și indici hematologici. Cu toate acestea, inconsecvența nivelurilor de includere dintre aceste studii se poate datora greutăților inițiale diferite, speciilor de alge marine, speciilor (specii de pești și creveți), vârstei etc.

Abundența microbiotei intestinale răspunde rapid la variațiile în aportul alimentar, compoziția și componentele. Prin urmare, are un impact uriaș asupra beneficiilor pentru sănătate ale tuturor organismelor acvatice, cum ar fi consumul de alimente, digestia, utilizarea nutrienților, absorbția și răspunsurile imunității [22,87,100,101]. În prezent, evaluarea rezistenței la boli este importantă în industria acvaculturii, activitatea antioxidantă din sânge și a factorului imunitar este un indicator bun al stării de sănătate pentru investigarea răspunsului imun și a rezistenței la boli la L. vannamei, cum ar fi virusul sindromului petei albe (WSSV) [ 49] și Vibrio alginolyticus [102]. Speciile reactive de oxigen (ROS) sunt molecule reactive chimic care conțin oxigen, cum ar fi ionii de oxigen și peroxizii. Cantitățile excesive de ROS pot afecta structura și stabilitatea proteinelor funcționale, acizilor grași nesaturați și acizilor nucleici, provocând daune oxidative sistemului imunitar al organismului și crescând susceptibilitatea la agenți patogeni la creveți [73]. Prin urmare, sănătatea organismelor acvatice depinde de echilibrul dintre producția de ROS și enzime antioxidante precum SOD și GPx care protejează celulele animale împotriva radicalilor liberi. Descoperirile actuale au arătat că polizaharidele alimentare derivate din algele brune (S. centifolia) au îmbunătățit în mod eficient activitățile enzimelor antioxidante, inclusiv SOD și GPx. În mod similar, activitățile SOD și GPx ale diferitelor crustacee au fost crescute după dietele de hrănire suplimentate cu polizaharide Angelica sinensis în creveții cu picioare albe [60] și -glucan [103] și polizaharide Rhodiola rosea la racii roșii de mlaștină [104].

Lucrarea actuală a raportat că, în comparație cu SWP{{0}}, numărul THB și TVC au scăzut semnificativ (p > 0,05) odată cu creșterea nivelurilor de includere a polizaharidelor (SWP1, SWP2 și SWP3). Aceste rezultate sunt în acord cu cele raportate în studiul lui Mansour et al. [87] care au descoperit că nivelurile crescânde de astaxantină, extrasă din tulpina de cianobacterie, Arthrospira platensis NIOF17/003, în dieta L. vannamei a scăzut semnificativ (p > 0,05) numărul de THB și TVC. Cu toate acestea, mecanismul de acțiune al modului în care algele-polizaharide au afectat abundența microbiotei nu este încă clar și necesită studii suplimentare [87,101].

Mai multe gene implicate în răspunsul imunologic au fost în centrul investigației actuale. În tratamentul SWP3, expresia genei de reglare în sus a fost vizibil mai mare. Rezultatele au arătat o expresie crescută cu tratamentele în comparație cu martor (SWP0), sugerând că polizaharida poate îmbunătăți starea imunitară a creveților prin pereții celulari microbieni formați din peptidoglicani, lipopolizaharide (LPS) și -1 , 3-glucani, care pot activa răspunsul imun al creveților prin declanșarea principalului mecanism de apărare nespecific [22,87,105,106].

Propenoloxidaza este o enzimă crucială în imunitatea umorală a nevertebratelor care promovează melanizarea pentru a scăpa de agenții patogeni invazivi [107] și este legată de sclerotizarea cuticulei și vindecarea rănilor [108]. Nevertebratele au un sistem de non-auto-recunoaștere numit sistem de activare ProPO, care poate detecta și reacționa la intruși folosind peptidoglicani sau lipopolizaharide din bacterii și -1, 3-glucani din ciuperci [109]. Expresia ARNm a genei ProPO s-a dovedit a fi considerabil mai mare în toate tratamentele în comparație cu grupul de control, iar această expresie s-a dovedit a fi cea mai mare dintre toate genele investigate, deoarece conținutul de polizaharide din alge marine a crescut (3 g kg-1 dietă) . Hrănirea creveților P. monodon cu o dietă care a inclus polizaharidul fucoidan din algele marine brune S. wightii a crescut expresia genei ProPO [110]. Alte suplimente alimentare derivate din microalge și alge marine au crescut sistemul ProPO al creveților și au îmbunătățit răspunsul imunitar umoral. Constatările noastre sunt în concordanță cu studiile anterioare efectuate pe L. vannamei [22,87].

Crustina, definită ca parte a sistemului imunitar înnăscut [111], este o proteină găsită în granulele hemocitelor crustaceelor ​​și este eficientă împotriva mai multor microorganisme. În acest studiu, dietele suplimentare cu polizaharidele extrase au crescut expresia genei Crustin și a existat o diferență clară între cele trei tratamente. Creșterea semnificativă a nivelurilor de ARNm de Crustin la Marsupenaeus japonicus a fost observată după administrarea de peptidoglican [112]. Gena Crustin a fost reglată (p <{2}}.05) la creveții albi din Pacific L. vannamei cărora li sa administrat astaxantină suplimentară [87,113]. Ca proteină găsită în eucariote și procariote, lizozima există de ceva timp și este considerată a fi una dintre cele mai vechi proteine ​​​​antibacteriene cunoscute [114]. Imunitatea înnăscută nespecifică se bazează pe capacitatea sa de a descompune legătura b-1,4 glicozidice dintre acidul N-acetilmuramic și N-acetilglucozamina din peptidoglicanul peretelui celular al bacteriilor [115].

În investigația actuală, expresia genei Ly s-a dovedit a fi considerabil mai mare în grupurile de tratament (SWP1, SWP2 și SWP3) decât în ​​grupul de control (SWP0). O altă investigație a transcriptomului folosind specii care se confruntă cu provocări de mediu a produs, de asemenea, constatări similare [116,117]. Aceste descoperiri au demonstrat că lizozimul este o parte crucială a mecanismului de apărare anti-bacterian al creveților și este evocat de o varietate de substanțe imunostimulatoare. Enzimele antioxidante catalaza și glutation peroxidaza transformă peroxidul de hidrogen în oxigen și apă, în timp ce SOD, una dintre genele de stres, este implicată în eliminarea anionilor superoxid, transformându-i în peroxid de hidrogen și apă [118]. În consecință, aceste enzime antioxidante conferă autoprotecție postfagocitoză hemocitelor animalelor care respiră oxigen, păstrând astfel sănătatea și viabilitatea organismelor [119,120]. În comparație cu controlul, expresia genei SOD a fost crescută în cele trei condiții experimentale, iar cercetările anterioare [22,87,113,116] au indicat că aditivul alimentar a crescut expresia genei SOD, care este implicată în sistemul enzimatic antioxidant din L. .vannamei.

În sistemul de apărare cu glutation, GPx este responsabil pentru reducerea peroxidului de hidrogen în apă [117,121]. În investigația noastră, s-a constatat că expresia GPx este mai mare în tratamentul SWP3, unde a fost utilizată o concentrație mai mare de polizaharide de alge marine. Astfel, ambele gene de stres din acest studiu sunt reglate în mod semnificativ în comparație cu grupul de control, iar activitățile SOD și GPx cresc împreună cu o creștere a anionului superoxid (O2 -) și a peroxidului de hidrogen (H2O2), ceea ce poate indica creșteri ale activitatea NADPH-oxidazei și producerea unei mase de specii reactive de oxigen (ROS) care pot reprezenta ca mecanism de apărare împotriva infecției microbiene [73,122]. Cercetări recente au evaluat expresia genelor implicate în imunitate la creveți [123,124] și s-au concentrat pe modalități de a-și spori apărarea naturală.

Există două tipuri de hormoni peptidici ai factorului de creștere asemănător insulinei (IGF), IGF-I și IGF-II; există și receptori de suprafață celulară și proteine ​​de legare circulante. IGF-II, ca și IGFI, are un rol în metabolismul proteinelor, diferențierea celulară, proliferarea celulară și creșterea somatică. Pe baza constatărilor studiului actual, se pare că extracția polizaharidelor cu alge marine poate crește expresia genelor legate de creștere la nivelul ARNm, prin urmare, sporind capacitatea de creștere în mod indirect. Alte studii care examinează impactul utilizării diferitelor surse de carbon pentru stimularea expresiei genelor IGF-I și IGF-II au dezvăluit rezultate similare [123]. În plus, utilizarea nanoparticulelor de microalgă verde, T. suecica și A. platensis ca hrană suplimentară pentru L. vannamei a crescut foarte mult expresia ambelor gene și a îmbunătățit creșterea [22,100].

5. Concluzii

La nivel global, dietele cu creveți s-au extins prin utilizarea mai multor strategii pentru a face față dezvoltării în creșterea creveților L. vannamei din Pacific. În ciuda importanței aditivilor furajeri pentru L. vannamei, se știe puțin despre aplicarea polizaharidelor preparate din alge marine brune în industria aditivilor furajeri L. vannamei. În lucrarea actuală, rata de includere a 2 g kg–1 de polizaharide, o moleculă activă de înaltă valoare preparată din alge marine brune Sargassum dentiform, ca administrare de aditivi dietetici, crește creșterea în greutate finală și rata de supraviețuire a creveților albi din Pacific, L. vannamei, în timp ce nivelul de încorporare de 3 g kg–1 reduce abundența microbilor patogeni, în plus, îmbunătățește imunitatea și expresiile genetice legate de stres ale L. vannamei. Cu toate acestea, ar trebui efectuate studii suplimentare pentru a maximiza beneficiile polizaharidelor preparate din specii de alge marine ca administrare de aditivi la creveții cu picioare albe din Pacific L. vannamei.

Contribuții ale autorului:

Conceptualizare, EMA, ZZS și MA; metodologie, EMA, ZZS și MA; software, EMA, ZZS și MA; validare, EMA, ZZS, MA și EE-H.; analiza formală, EMA, ZZS și MA; investigație, EMA, ZZS, MA și EE-H.; resurse, EMA, ZZS și MA; curatarea datelor, EMA, ZZS și MA; redactare—pregătirea proiectului original, EMA, ZZS și MA; scriere – revizuire și editare, EMA, ZZS, MA, ASA-S. și EE-H.; vizualizare, EMA, ZZS, MA și EE-H.; supraveghere, ZZS, MA și EE-H.; administrarea proiectelor, EMA; achiziție de finanțare, EMA, ZZS, MA și ASA-S. Toți autorii au citit și au fost de acord cu versiunea publicată a manuscrisului.

Finanțarea:

Această cercetare nu a primit finanțare externă.

Declarația Comisiei de revizuire instituțională:

Conformitatea cu standardele etice în configurația experimentală și manipularea creveților a fost aprobată de Comitetul de Cercetare al NIOF, Egipt, aprobare nr.: NIOF/AQ3/1/22/R/012 la 22 ianuarie 2021.

Declarație de consimțământ informat: Nu se aplică.

Declarație de disponibilitate a datelor: Nu se aplică.

Mulțumiri: Accesul deschis al acestei lucrări a fost susținut parțial de Unitatea de Acvacultură AL Hail, Departamentul de Științe Marine și Pescuit, Colegiul de Agricultură și Științe Marine, Universitatea Sultan Qaboos, Oman.

Conflicte de interese: Autorii nu declară niciun conflict de interese.

Referințe

1. Abbas, EM; Ali, FS; Desouky, MG; Ashour, M.; El-Shafei, A.; Maaty, MM; Sharawy, ZZ Novel Studiu molecular și ecologic cuprinzător de introducere a creveților de nămol de coastă (Solenocera crassicornis) înregistrat în Golful Suez, Egipt. 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. Efectul polizaharidelor derivate din macroalgele brune Sargassum dentalium asupra performanței de creștere, biochimice serice, histologiei digestive și activității enzimatice a tilapiei roșii hibride. Aquac. Rep. 2022, 25, 101212. [CrossRef]

3. Goda, A.; Saad, A.; Hanafy, M.; Sharawy, Z.; El-Haroun, E. Efectele dietetice ale Azolla pinnata combinate cu enzima digestivă exogenă (Digestin™) asupra creșterii și utilizării nutrienților a creveților de apă dulce, 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. Efectul sursei de carbon organic și al densităților de stocare asupra indicilor de creștere, microflorei apei și expresiei genelor legate de imunitatea larvelor Litopenaeus vannamei în cultură intensivă. Acvacultura 2022, 546, 737397. [CrossRef]

5. Gillett, R. Studiu global al pescuitului de creveți. FAO Fish Tech. Pap. 2008, 475, 25–29.

6. Ahmed, N.; Thompson, S.; Glaser, M. Productivitatea globală a acvaculturii, sustenabilitatea mediului și adaptabilitatea la schimbările climatice. Mediul. Manag. 2019, 63, 159–172. [CrossRef] [PubMed]

7. Lukwambe, B.; Nicolae, R.; Zhang, D.; Yang, W.; Zhu, J.; Zheng, Z. Schimbări succesive ale comunității de microalge ca răspuns la probioticele comerciale în sistemele de cultură intensive de creveți (Litopenaeus vannamei Boone). Acvacultura 2019, 511, 734257. [CrossRef]

8. Li, E.; Xu, C.; Wang, X.; Wang, S.; Zhao, Q.; Zhang, M.; Qin, JG; Chen, L. Microbiota intestinală și modularea acesteia pentru o creștere sănătoasă a creveților albi din Pacific Litopenaeus vannamei. Pr. Peşte. Sci. Aquac. 2018, 26, 381–399. [CrossRef]

9. Stevens, C.; Croft, D.; Paull, G.; Tyler, C. Stresul și bunăstarea la peștii ornamentali: Ce se poate învăța din acvacultură? J. Fish Biol. 2017, 91, 409–428. [CrossRef]

10. El-Sayed, AFM Utilizarea tehnologiei biofloc în acvacultura creveților: o revizuire cuprinzătoare, cu accent pe ultimul deceniu. Pr. Aquac. 2021, 13, 676–705. [CrossRef]

11. Anh, NTN; Shayo, FA; Nevejan, N.; Van Hoa, N. Efectele densităților de stocare și ratelor de hrănire asupra calității apei, eficienței hranei și performanței creveților albi Litopenaeus vannamei într-un sistem integrat cu struguri de mare Caulerpa lentillifera. J. Apl. Phycol. 2021, 33, 3331–3345. [CrossRef]

12. Emerenciano, MG; Rombenso, AN; Vieira, FdN; Martins, MA; Coman, GJ; Truong, HH; Nobil, TH; Simon, CJ Intensificarea culturii de creveți Penaeid: o revizuire aplicată a progreselor în sistemele de producție, nutriție și reproducere. Animale 2022, 12, 236. [CrossRef] [PubMed]

13. Mansour, AT; Ashry, OA; Ashour, M.; Alsaqufi, AS; Ramadan, KM; Sharawy, ZZ Optimizarea nivelului de proteine ​​din dietă și a surselor de carbon în ceea ce privește valorile nutritive bio floc, abundența bacteriană și performanța de creștere a puietului de creveți cu picior alb (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, Efectul EM al subproduselor agricole ca sursă de carbon într-un sistem bazat pe biofloc asupra performanței de creștere, activităților enzimelor digestive, histologiei hepatopancreasului și încărcăturii bacteriene intestinale a larvelor post-Litopenaeus vannamei. J. Mar. Sci. ing. 2022, 10, 1333. [CrossRef]

15. Iber, BT; Kasan, NA Progrese recente în gestionarea apelor uzate din acvacultura creveților. 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.; et al. Aplicații potențiale ale izolatului nativ de cianobacterie (Arthrospira platensis NIOF17/003) pentru producția de biodiesel și utilizarea produsului secundar în producția de rotifer marin (Brachionus plicatilis). Sustenabilitate 2021, 13, 1769. [CrossRef]

17. Abişa, R.; Krishnani, KK; Sukhdhane, K.; Verma, A.; Brahmane, M.; Chadha, N. Dezvoltarea durabilă a acvaculturii rezistente la climă și a pescuitului bazat pe cultură prin adaptarea stresului abiotic: o revizuire. J. Water Clim. Modificare 2022, 13, 2671–2689. [CrossRef]

18. Alprol, AE; Ashour, M.; Mansour, AT; Alzahrani, OM; Mahmoud, SF; Gharib, SM Evaluarea calității apei și a structurii fitoplanctonului a opt plaje din Alexandria, sud-estul Mării Mediterane, Egipt. J. Mar. Sci. ing. 2021, 9, 1328. [CrossRef]

19. Metwally, AS; El-Naggar, HA; El-Damhougy, KA; Bashar, MAE; Ashour, M.; Abo-Taleb, HAH Analiza GC-MS a componentelor bioactive din șase extracte brute diferite din coralul moale (Sinularia maxim) colectate din Ras Mohamed, Golful Aqaba, Marea Roșie, Egipt. Egipt. J. Aquat. Biol. Peşte. 2020, 24, 425–434. [CrossRef]

20. Magouz, FI; Essa, MA; Materia, M.; Tageldein Mansour, A.; Alkafafy, M.; Ashour, M. Population Dynamics, Fecundity and Fatty Acid Composition of Oithona nana (Cyclopoida, Copepoda), Fed on Different Diets. Animale 2021, 11, 1188. [CrossRef]

21. Kesselring, J.; Gruber, C.; Standen, B.; Wein, S. Efectul unui aditiv furajer fitogenic asupra performanței de creștere și imunității creveților albi din Pacific, Litopenaeus vannamei, hrăniți cu o dietă săracă din făină de pește. J. World Aquac. Soc. 2021, 52, 303–315. [CrossRef]

22. Sharawy, ZZ; Ashour, M.; Labena, A.; Alsaqufi, AS; Mensour, AT; Abbas, E. Efectele nanoparticulelor Arthrospira platensis dietetice asupra performanței de creștere, utilizării furajelor și expresiei genetice legate de creștere a creveților albi din Pacific, Litopenaeus vannamei. Acvacultura 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 Suplimentarea alimentară cu Debaryomyces hansenii a îmbunătățit supraviețuirea, antioxidantul și răspunsul imunitar la creveții juvenili Penaeus vannamei provocați cu Vibrio parahaemolyticus. Trop. Subtrop. Agroecosistem. 2021, 24, 2. [CrossRef]

24. Mansour, AT; Ashour, M.; Alprol, AE; Alsaqufi, AS Plante acvatice și animale acvatice în contextul durabilității: tehnici de cultivare, integrare și revoluție albastră. Sustenabilitate 2022, 14, 3257. [CrossRef]

25. Hassan, SM; Ashour, M.; Soliman, AAF; Hassanien, HA; Alsanie, WF; Gaber, A.; Elshobary, ME Potențialul unui nou extract comercial de alge marine în stimularea proprietăților morfo-agronomice și bioactive ale Eruca vesicaria (L.) Cav. Sustenabilitate 2021, 13, 4485. [CrossRef]

26. Essa, D.; Abo-Shady, A.; Khairy, H.; Abomohra, AE-F.; Elshobary, M. Cultivarea potențială a microalgelor oleaginoase halofile pe ape uzate industriale. Egipt. J. Bot. 2018, 58, 205–216. [CrossRef]

27. Mansour, AT; Alprol, AE; Abualnaja, KM; El-Beltagi, HS; Ramadan, KMA; Ashour, M. Potentialul de fitoremediere al algelor marine uscate pentru eliminarea colorantului albastru de metilen din mediile acvatice. Polimeri 2022, 14, 1375. [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com