Virkning av kostholdsadministrering av tangpolysakkarid på vekst, mikrobiell overflod og vekst og immunrelaterte gener uttrykk for stillehavshvitbeinreker (Litopenaeus Vannamei)

Abstrakt:

Dette arbeidet tar sikte på å bestemme virkningen av kosttilskudd av polysakkarid, ekstrahert fra brun tang Sargassum dentifolium på vekstindekser, fôrutnyttelse, biokjemiske sammensetninger, mikrobiell overflod, uttrykk for vekst og immunitetsrelaterte gener, og stressgener fra Pacific Whiteleg shrimp Litopenaeus vannamei. Totalt 360 postlarver av L. vannamei ble tilfeldig fordelt i et 12-glassakvarium (40 L av hver) med en bestandstetthet på 30 reker med en startvekt av (0,0017 ± 0,001 g).

I løpet av {{0}}dagers eksperimentforsøk, ble alle rekelarvene matet sine respektive dietter med 10 prosent av total kroppsvekt, tre ganger om dagen. Tre eksperimentelle dietter ble tilberedt med forskjellige nivåer av tangpolysakkarid (SWP). Basalkontrolldietten hadde ingen polysakkaridnivå (SWP0 ), mens SWP1, SWP2 og SWP3 inneholdt polysakkarider i konsentrasjoner på henholdsvis 1, 2 og 3 g kg−1 diett. Dietter supplert med polysakkaridnivåer viste signifikante forbedringer i vektøkning og overlevelse sammenlignet med kontrolldietten. Biokjemisk sammensetning av hele kroppen og den mikrobielle forekomsten (det totale antallet heterotrofe bakterier og Vibrio spp.) til L. vannamei viste signifikante forskjeller mellom polysakkaridbehandlede dietter sammenlignet med kontrollen.

På slutten av fôringseksperimentet økte kosttilskuddet av polysakkaridnivåer ekspresjonen av vekstrelaterte gener (insulinlignende vekstfaktorer (IGF-I, IGF-II), immunrelaterte gener (-Glukanbindende protein (- Bgp), Prophenoloxidase (ProPO), Lysozyme (Lys) og Crustin) og stressgener (Superoxide dismutase (SOD) og Glutathione peroxidase (GPx) i muskelvevet til L. vannamei. Den nåværende studien konkluderte imidlertid med at inkluderingen rate på 2 g kg–1 polysakkarid som et kosttilsetningsstoff økte både vektøkning og overlevelsesraten for L. vannamei, mens inkorporeringsnivået på 3 g kg–1 reduserer mengden av patogene mikrober og øker vekst, immunitet. og stressrelaterte genuttrykk av L. vannamei.

Nøkkelord: Sargassum dentifolium; fôr tilsetningsstoffer; reker industri; vekst ytelser; vekstrelaterte gener; immunrelaterte gener; stress gener.

Superoksiddismutase (superoksiddismutase, SOD) er et intracellulært antioksidantenzym som kan omdanne skadelige superoksidradikaler til oksygen og hydroksidioner som er ufarlige for cellene. Immunitet er kroppens evne til å gjenkjenne og angripe fremmede patogener og unormale celler.

Studier har vist at både T- og B-celler i immunsystemet trenger visse oksidative metabolske prosesser for å opprettholde sine normale funksjoner. Imidlertid vil overdreven oksidativ metabolisme generere et stort antall frie radikaler, noe som resulterer i cellulær oksidativ skade og nedsatt immunfunksjon. SOD kan fjerne overflødige superoksidfrie radikaler, beskytte cellene mot oksidativ skade og forbedre immuniteten. I tillegg fant studien også at SOD også kan fungere som et signalmolekyl for å overføre informasjon mellom celler og regulere viktige biologiske prosesser som vekst, differensiering og funksjon av immunceller. Derfor er det et nært forhold mellom SOD og immunitet.

Fra dette synspunktet må vi ta hensyn til forbedring av immunitet i livet vårt. I vår oppdagelse kan Cistanche forbedre immuniteten betydelig. Cistanche inneholder en rekke biologisk aktive komponenter, som polysakkarider, to sopp, Huang Li, etc., disse ingrediensene kan stimulere ulike celler i immunsystemet og øke deres immunaktivitet.

Klikk helsemessige fordeler av cistanche

1. Introduksjon

Reker akvakulturnæringen har opplevd rask vekst og har blitt den mest betydningsfulle og ledende akvakultursektoren [1,2]. Selv om rekeindustrien har utviklet seg raskt, er utfordringene bøndene står overfor å oppnå en økning i vekstrate, lavprisdietter og reduksjon av sykdomsutbrudd [3,4]. Videre har verdens rekeforbruk økt i løpet av de siste ti årene, noe som har tvunget ernæringseksperter til å inkorporere mange stoffer som stammer fra landbruket i akvatiske dyrs dietter [1,5,6]. Stillehavsreker (Litopenaeus vannamei) dyrkes oftest over hele verden, og oppnår mer enn 70 prosent av all verdensomspennende rekedyrking [7,8]. For å opprettholde rekeindustrien over hele verden, må mange problemer løses, for eksempel dårlig vannkvalitet, lav overlevelsesevne og forbedring av kostholdsindustrien [9–14]. Dessuten er klimaendringer og den negative virkningen av miljøforurensning betydelige problemer som begrenser bærekraften til akvakultur, fiskeri, akvatiske økosystemer og akvatiske dyr så langt [15–20].

Derfor har rekedietter blitt utvidet ved å bruke flere strategier for å håndtere slik global utvikling i rekeoppdrettssektoren [10,21]. En av de mest grunnleggende strategiene er tilskudd av fôrtilsetning, som har vokst til å være svært viktig for mange rekearter som en vekststimulus, immunologisk booster og alternativ sykdomsresistens tilnærming [22,23]. Vannplanter (mikroalger og tang) er fortsatt mye brukt i mange viktige sektorer, for eksempel vannfôrtilsetninger [24], plantevekstforsterkere [25], fytoremediation [26–30], humane kosttilskudd [31,32], legemidler. [33,34], kosmetikkstoffer [35,36], antimikrobielle aktiviteter [37,38] og bioenergi [39,40].

Som rapportert i 2018 var den globale produksjonen av tang (vilt fanget og oppdrettet) rundt 34,4 millioner tonn, med en industriell verdi på rundt 13,3 milliarder dollar [41]. Denne produksjonen kommer fra rundt 35 land, mens den største produsenten, som produserer mer enn 99 prosent, er Kina [42]. Tang har høye nivåer av proteiner, fibre, vitaminer, fettsyrer, mineraler, pigmenter og flere bioaktive forbindelser [43–46].

Blant tangfamilier er brun tang kjent som en høy kilde til sukker, som kan beskytte vannlevende organismer mot flere skadelige påvirkninger mens deres polysakkarid har blitt brukt suksessivt som tilsetningsstoff for Niltilapia [47] og rød tilapia [2]. Den tilgjengelige litteraturen har vist at polysakkaridet ekstrahert fra tang kan fremme medfødt immunitet og øke motstanden mot patogeninfeksjon hos reker [48–50] på grunn av dets polysakkaridsammensetning og struktur (grad av forgrening, substituenter, sulfatering og type koblinger ) som er ganske forskjellige fra landplanter [51,52] Sargassum dentiform, brun tang er funnet å inneholde rikelig med polysakkarid som er en rik ressurs i Egypt, har blitt bekreftet å utøve flere farmakologiske egenskaper, som antitumor, antioksidasjon, hematopoiesis, immunmodulering , og gastrointestinal beskyttelse, mens diettadministrasjon ble rapportert å forbedre de uspesifikke immunresponsene hos fisk [2].

Til tross for viktigheten av fôrtilsetningsstoffer brukt for stillehavshvite leggreker, er lite kjent om bruken av polysakkarider fremstilt fra brun tang i rekefôrtilsetningsindustrien [53,54]. Immunstimulerende midler har betydning som syntetiske stoffer som øker immunsystemets kapasitet til å bekjempe infeksjoner og sykdommer ved å stimulere immunologiske responser. Bakterier og bakterieprodukter, komplekse karbohydrater, kostholdsfaktorer, dyreekstrakter, cytokiner, lektiner, planteekstrakter og syntetiske medisiner som levamisol er alle eksempler på immunstimulerende midler som er tilgjengelige i dag [55]. Antibiotika i kostholdet til oppdrettsfisk og krepsdyr har blitt ofte brukt for å kontrollere sykdomsinfeksjon, samt for å forbedre både overlevelse og vekst. Det har imidlertid blitt mye kritisert på grunn av stoffresistens og akkumulering av kjemikalier i vev fra vanndyr, som muligens kan være farlig for folkehelsen. Alternativt er naturlige immunstimulerende midler som probiotika og prebiotika generelt foreslått å bruke i fôr for å effektivt fremme vekst og immunrespons, og kontrollere ulike sykdommer hos vannlevende dyr [56].

De stimulerende effektene av immunstimulerende midler som glukan, kitosan, nukleotider, lipopolysakkarid (LPS), natriumalginat og andre polysakkarider har vært gjenstand for flere arbeider på fisk og krepsdyr [55,57].

Den siste tiden har det vært spesielt fokus på bruk av prebiotika som naturlige alternativer til antibiotika og immunstimulerende midler i akvakultur. Funksjonelle polysakkarider er ikke-fordøyelige ingredienser på grunn av deres -1, 3 eller -1, 4 koblinger. Inntak av funksjonelle polysakkarider kan angivelig forbedre vekstytelsen og forbedre immunresponsen og sykdomsresistensen til vannlevende dyr [58]. Ifølge tidligere studier kan dietter som inneholder visse polysakkarider, inkludert medisinplanter og marine-avledede polysakkarider, forbedre veksthastigheten med hensyn til immunsystemet og mage-tarmtilstanden hos fisk og reker [59–61].

Sykdomsresistens har vært knyttet til en økning i cellulære og humorale responser, inkludert fagocytose, bakteriedrepende aktivitet, fenoloksidase (PO) aktivitet, respirasjonsutbrudd, superoksiddismutase (SOD) og lysozymaktiviteter hos krepsdyr [62]. Viktig informasjon om aktivering og regulering av immunsystemet avsløres ved ekspresjonen av immunrelaterte gener i reker [63]. Mønstergjenkjenningsproteiner (PRP), som fester seg til molekyler på den mikrobielle overflaten, medierer påvisningen av invaderende organismer som et viktig trinn i rekeimmunresponsen [64].

PRP-gjenkjenning av invaderende patogener er et avgjørende mellomtrinn i aktiveringen av prophenoloxidase activating system (ProPO) system [65]. Peptidoglykangjenkjenningsproteiner [66], C-type lektiner [67], -glukanbindende proteiner (-Bgps) [68], og lipopolysakkarid (LPS) og 1,3-glukanbindende proteiner (1,{{11 }}Lgp) [69] har alle blitt beskrevet som PRPer i ProPO-systemet. Prophenoloxidase (ProPO)-aktiverende mekanisme, som utløses av PRP-er som binder seg til en mikroorganismes celleveggkomponenter, er kjent for å aktivere vertens immunsystem [70]. Stress aktiverer de glykolytiske reaksjonene som igjen øker forbruket av O2, og øker frigjøringen av reaktive oksygenarter (ROS) (som hydroksylradikal, hydrogenperoksid og superoksidanioner) [71]. Imidlertid kan ROS eliminere stressoren; økningen i ROS vil forårsake alvorlig ødeleggelse.

Derfor er rask fjerning av overdreven ROS avgjørende for riktig funksjon av cellen. Dette oppnås ved å øke uttrykket av antioksidantenzymer [72]. Superoksiddismutase (SOD) er antioksidantenzym som er avhengig av superoksidanioner. Superoksidradikaler avgiftes av SOD ved å omdannes til oksygen og hydrogenperoksid, som deretter endres til H2O og O2 av katalase og tilføres cellen som sikre kompositter [73,74].

Kobber-sinksuperoksiddismutase CuZnSOD-genet og andre immungener er også involvert i den indirekte immuniteten til reke-lignende Crustin, som er avgjørende for immunitet mot infeksjoner [75,76]. Hos L. vannamei reduserer kosttilskuddet Panax ginseng polysakkaridekstrakt betennelse, øker immunenzymaktivitet og modifiserer immungenuttrykk [77]. Et stort antall gener regulerer utviklingsegenskaper, inkludert veksthormon (GH), og insulinlignende vekstfaktorer (IGF-I og IGF-II) [78]. Den raske veksten av L. vannamei akvakultur krever etablering av raske genetiske linjer [79]. Så vidt vi vet, er lite kjent om påvirkningen av kosttilskudd av polysakkarider av Sargassum dentifolium på rekevekst, immunitet og stressrelaterte genuttrykk. Derfor ble denne studien utført for å evaluere effekten av dietttilførsel av polysakkarid avledet fra brun tang (S. centifolia) på vekstytelse, fôrutnyttelse, kroppssammensetning, mikrobielle samfunn og uttrykk for vekst, immunitet og stressgener av det hvite benet. reker Litopenaeus vannamei.

2. Materialer og metoder

2.1. Brun tang, Sargassum centifolia

Brun tang, S. dentiform, ble samlet inn fra Abu-Qir Bay, Alexandria, Egypt (31.3000 N og 30.1667 E) [2]. Epifyttene ble fjernet fra de oppnådde prøvene, som tidligere beskrevet [80]. Før bruk ble prøvene vasket, renset, lufttørket, pulverisert og oppbevart i plastposer ved romtemperatur [29]. Prosedyrene skissert av [81] ble brukt for å ekstrahere polysakkaridet fra den brune tangen S. dentifolium.

2.2. Undersøkelse av vannkvalitet

Gjennom fôringseksperimentet sørget vi for at nivåene av NH3 − (mg L−1 ), NO2 − (mg L−1 ), NO3 − (mg L−1 ), alkalinitet (mg L−1 ) og PO4 − (mg L−1) var innenfor de foreslåtte områdene for reker [82] og retningslinjene til APHA [83]. I tillegg ble daglige målinger av temperatur (◦C), saltholdighet (ppt) og pH tatt kl. 13.00. Et termometer hengt på 30 cm dybde ble brukt for å få en nøyaktig avlesning av vannets temperatur, og et pH-måler og et refraktometer (Orion, Ipswich, MA, USA) ble brukt for å få nøyaktige avlesninger av vannets surhet og alkalitet daglig kl. 9.00 timer.

2.3. Stillehavsreken (Litopenaeus vannamei)

2.3.1. Dyreforsøk

Et privat klekkeri leverte postlarver (PLs) av stillehavsreker L. vannamei til Invertebrate Laboratory, Aquaculture Division, Suez-grenen til NIOF, Egypt. PLs ble deretter akklimatisert i 15 dager i to 500-L glassfibertanker under kontrollerte forhold (28.0 ± 1.0 ◦C og saltholdighet 29 ± 3.0 ppt ) Forskningskomiteen ved NIOF, Egypt, godkjente eksperimentelle design og overholdelse av etiske standarder for rekehåndtering.

2.3.2. Eksperimentell design og fasiliteter

Den nåværende fôringsforsøket ble utført ved bruk av et fullstendig randomisert design, med triplikater. Totalt 360 PLs (med en startvekt på 0.0017 ± 0.001 g) ble lagret med en tetthet på 30 reker i 12 glass akvarier (hver med en kapasitet på 40 L). For 90-dagers fôringsprøven ble PLs gitt 10 prosent av den totale kroppsvekten av rekene tre ganger om dagen (kl. 6:00 am, 12:00 pm og 6:00 pm). Hvert akvarium ble tømt for avfall og uspist mat hver morgen og rengjort med en hevert og 10 prosent av vannvolumet ble erstattet med ferskt, oksygenert og filtrert sjøvann daglig [82].

2.3.3. Eksperimentell diett

Fire dietter ble gitt til reker: SWP{{0}}: kommersiell rekediett (Aller-Aqua, Egypt, som en kontrollbasaldiett, råprotein på 40 prosent og rålipid på 9 prosent). De resterende tre eksperimentelle diettene (SWP1, SWP2 og SWP3) er kommersielle rekedietter supplert med henholdsvis 1, 2 og 3 g kg−1 S. dentifolium polysakkarid. Tilsetningene av polysakkaridnivåer ble utført, som tidligere beskrevet av Abdelrhman et al. [2]. Kort fortalt ble den kommersielle rekedietten først malt og delt i tre like porsjoner. Hvert polysakkaridnivå (1, 2 og 3 g kg−1) ble oppløst i destillert vann og deretter sprayet på diettoverflaten til fullstendig absorpsjon, og det samme tilstrekkelige volumet destillert vann ble sprayet på kontrolldietten (SWP0) uten polysakkarid. [84]. Solsikkeoljen (5 mL kg−1 ) ble deretter sprayet over dietter for å dekke polysakkaridløsningen [85]. Til slutt ble diettene homogenisert og re-pelletisert til pellets, lufttørket, plassert i cellofanposer og avkjølt ved 4 ◦C frem til bruk.

2.4. Testede parametere

2.4.1. Vekstprestasjoner

2.4.2. Biokjemisk sammensetningsanalyse

Både eksperimentelle dietter og reker ble utsatt for nærliggende analyser for å estimere deres biokjemiske innhold i henhold til AOAC [86] retningslinjer utarbeidet som beskrevet i den forrige artikkelen [87]. For å estimere hele kroppsbestanddelen (tørrstoff, råfett, råprotein og råaske), ble 5 reker oppnådd tilfeldig fra hvert replikat etter at fôringsøkten var fullført. Reker ble deretter pulverisert, blandet til glatte og lagret ved -20 ◦C for videre undersøkelse.

2.4.3. Mikrobielle samfunn

APHA-tilnærmingen [83] ble brukt for å bestemme rikdommen til mikrobielle samfunn. Vann (1 ml) og tarm av reker (1 g) prøver ble tatt fra hvert replikat (3 reker per replikat, n=9) når eksperimentet var fullført. Hver prøve (tarm og vann) ble inokulert med 9 mL sterilt destillert vann på plater med Trypticase soyagar (TSA) og Thio-sulphate-Citrate-Bile-salter (TCBS) [88]. Plater med TSA og TCBS ble inkubert ved 37 ◦C, mens TCBS-plater ble inkubert ved 28 ◦C. Kolonidannende enheter per milliliter ble brukt for å bestemme mengden av heterotrofiske bakterier og Vibrio-kolonier tilstede etter 24 timer (CFU mL−1) [89].

2.4.4. RNA-ekstraksjon og cDNA-syntese for generekspresjon

Trippelprøver av rekens magemuskler fra hver replikat ble skåret direkte ut med fullstendig sterile dissekere under kalde forhold. Før genekspresjonsstudien ble utført, ble en del av musklene frosset ved -80 ◦C. TRIzol-reagens (easyRED, intRON Biotechnology) ble brukt til å ekstrahere totalt RNA fra rekens bukregion på slutten av eksperimentet, som anvist av produsenten. Ved å bruke et NanoDrop-system (Bio-Drop) ble forholdet mellom optisk tetthet (OD) av RNA-renhet bestemt, og 1 ng L−1 RNA ble brukt til cDNA-syntese i hver reaksjon når forholdet var ideelt (A260/A{{ 5}}.8).

For å bestemme kvaliteten på RNA, ble 260/280 nm OD-forholdet brukt. Totalt RNA som hadde blitt behandlet med DNase I (NEB, USA) ble brukt som en mal i et revers transkriptasesett (RT-PCR-kuler, Enzynomics, Daejeon, Korea) for å generere første-tråds cDNA. Reaksjonen ble utført ved bruk av PCR-amplifikasjon (ved bruk av et amerikansk produkt, en Applied Biosystems Veriti 96-Well Thermal Cycler) og ble utført etter produsentens instruksjoner. Sanntids-PCR (Bico, Thermo-Fisher) ble utført under følgende cDNA-betingelser for å oppdage unike og distinkte produkter: Etter en innledende denaturering ved 95 ◦C i 15 minutter, ble proteinet utsatt for 40 sykluser ved følgende forhold: 95 ◦C i 10 s, 58–62 ◦C i 20 s og 72 ◦C i 30 s; og til slutt, etter den siste syklusen, ble temperaturen hevet fra 58–62 ◦C til 95 ◦C i trinn på 0,5 ◦C. Primere som brukes til å undersøke lignende gener er oppført i tabell 1.

Husholdningsgenet (-aktin) ble brukt for å vurdere målgenekspresjon eller foldendring [90]. Når 2∆∆Ct-metoden brukes til å normalisere de kritiske terskelmengdene (Ct) til målgenene med mengder av -aktin, viser verdiene en n-fold forskjell sammenlignet med kontrollen [91].

2.5. Statistisk analyse

For å evaluere vannkvalitet, vekstytelse fôrutnyttelsesindekser, kroppssammensetningsanalyse, mikrobielle samfunn og immunitet og vekstrelatert genuttrykk, ble en enveis ANOVA brukt for å identifisere signifikante forskjeller (p < 0.{{6 }}5) i gjennomsnittet for hver variabel mellom polysakkaridbehandlingene (SWP1, SWP2 og SWP0) og kontrollen (SWP0). Den statistiske analysen ble utført ved bruk av GraphPad Prism versjon 9. For å undersøke eventuell sammenheng mellom behandlingene ble Tukeys tester benyttet. Før du utfører den statistiske analysen, har alle data blitt sjekket for normaliteten til distribusjon og variansens homogenitet. Før analysen ble alle data (prosentandeler) bue-sin transformert [92]. For å lette sammenligninger ble dataene imidlertid presentert som utransformerte.

3.2. Vekstprestasjoner og næringsstoffutnyttelsesindekser

Tabell 3 viser virkningen av kosttilskudd av polysakkarid på rekervekst, overlevelse og fôrutnyttelse. Sammenlignet med SWP0, viste tabell 3 at SWP1, SWP2 og SWP3 viste signifikante (p < 0.{{10}}5) økninger i WG. Dessuten viste SWP1 og SWP2 signifikante (p < 0.05) økninger i SR, mens SWP3 viste signifikante (p < 0.05) reduksjoner, sammenlignet med SWP0. På den annen side var det ingen signifikante forskjeller (p < 0,05) i SGR eller FCR på tvers av kosttilskuddene (SWP0, SWP1, SWP2 og SWP3), som presentert i tabell 3.

3.4. Mikrobielle samfunn

Tabell 5 viser virkningen av eksperimentelle dietter supplert med forskjellige konsentrasjoner av polysakkaridet (SWP1, SWP2 og SWP3), sammenlignet med SWP0, på det totale antallet THB og TVC i både vannet og tarmen til reker. Dataene viste at forekomsten av mikrober (THB og TVC) var høyere i tarmen enn i vann. Sammenlignet med SWP0 sank både THB- og TVC-tall i både vann og tarm gradvis ettersom polysakkaridnivåene økte (tabell 5).

3.5. Vekst, immunitet og stressrelaterte genuttrykk

På slutten av eksperimentet forsterket kosttilskuddet av polysakkarider uttrykket av immunrelaterte, vekstrelaterte og stressgener i muskelvevet til L. vannamei. Når det gjelder uttrykkene til vekstrelaterte gener (IGF-I og IGF-II), var deres uttrykk betydelig oppregulert (p < 0.05) i behandlingene med de forskjellige polysakkaridkonsentrasjonene sammenlignet til kontrollen (SWP{{10}}). Uttrykket ble økt i SWP3 og funnet å være høyere enn SWP0 med henholdsvis omtrent 12 og 11- ganger endring (figur 1A, B). Uttrykkene av immunrelaterte gener (Bgp, ProPO, Crustin og Lys) ble markert oppregulert i SWP3-behandlingen hvor foldendringene var henholdsvis 9,3, 12,4, 10,5 og 8,8, som var høyere enn SWP0 (Figur 1C) –F).

Sammenlignet med kontrollgruppen (SWPo), viser ProPO-genet de høyeste ekspresjonsnivåene på tvers av alle behandlingskonsentrasjoner. For Crusfin-genet er det en signifikant forskjell mellom SWP3-behandlingen og kontrollen, mens det ikke var noen signifikant forskjell mellom SWP og SWP, og kontrollen. Videre uttrykket av stressgener (SOD og GPx) i SWP; ble betraktelig økt med henholdsvis 5.2- og 6.9-folder. i forhold til kontrollen (figur 1G, H). Imidlertid var det en signifikant forskjell (p < 0.05) i SOD-genekspresjon blant alle behandlinger sammenlignet med kontrollen med mer økning i SWP, behandling. I mellomtiden var det en signifikant forskjell (p < 0,05) i genuttrykket av GPx mellom SWP og SWP, behandlinger i forhold til kontroll-SWP, men ingen signifikant forskjell ble observert mellom SWP- og SWP-behandlinger.

4. Diskusjon

Tangpolysakkarider er anerkjent som aktive molekyler av høy verdi som forbedrer vekstytelsen, forbedrer immunsystemets respons og har mange helsemessige fordeler for akvakulturorganismer [2,54,93–97]. I denne studien antok vi at kosttilførselen av polysakkarid avledet fra brun tang (Sargassum centifolia) forbedrer vekstytelsen, fôrutnyttelsen, kroppssammensetningen, mikrobielle samfunn og uttrykkene for vekst, immunitet og stressgener for den hvite benreken L. vannamei. Den nåværende fôringsforsøket viste at vektøkningen til L. vannamei ble betydelig forbedret med økende polysakkaridnivåer i det kommersielle kostholdet sammenlignet med kontrolldietten. De nåværende funnene er parallelle med tidligere studier utført på ulike reker og fiskearter.

For eksempel, Lee et al. [98] rapporterte at varmtvannsekstraktet av den brune tangen Sargassum horneri betydelig forbedrer vekstevnen, stimulerer medfødt immunitet og forbedrer immungenuttrykkene til reke L. vannamei og anbefalte at det ideelle inklusjonsnivået er 5 g kg–1. I tillegg har studien av Liu et al. [99] undersøkte virkningen av ulike inklusjonsnivåer (0, 1, 2 og 3 g kg–1) av polysakkarider ekstrahert fra grønn tang (Enteromorpha) i dietten til bananreker F. merguiensis og konkluderte med at 1 g kg–1 forbedrer vekstytelsen betydelig, forbedrer uspesifikk immunitet og modulerer tarmfunksjonen til F. merguiensis, mens Abdulrahman et al. [2] undersøkte effekten av ulike kosttilskuddsrater (0, 10, 20 og 30 g kg–1) av polysakkarider oppnådd fra brun tang S. dentalium på hybrid rød tilapia, og konkluderte med at 30 g. kg–1 nivå oppnådde den høyeste signifikante vekstytelsen, FCR og hematologiske indekser. Inkonsistensen i inklusjonsnivåene blant disse studiene kan imidlertid skyldes ulike startvekter, tangarter, arter (fiske- og rekearter), alder osv.

Overflod av tarmmikrobiota reagerer raskt på variasjoner i diettinntak, sammensetning og komponenter. Derfor har det en enorm innvirkning på helsefordelene til alle akvatiske organismer som matforbruk, fordøyelse, næringsutnyttelse, absorpsjon og immunitetsresponser [22,87,100,101]. For tiden er evaluering av sykdomsresistens viktig i akvakulturnæringen, blodantioksidant- og immunfaktoraktiviteten er en god helsestatusindikator for å undersøke immunresponsen og sykdomsresistensen hos L. vannamei som for eksempel hvitflekksyndromvirus (WSSV) [ 49] og Vibrio alginolyticus [102]. Reaktive oksygenarter (ROS) er kjemisk reaktive molekyler som inneholder oksygen, slik som oksygenioner og peroksider. For store mengder ROS kan påvirke strukturen og stabiliteten til funksjonelle proteiner, umettede fettsyrer og nukleinsyrer, forårsake oksidativ skade på immunsystemet til organismen og øke mottakelighet for patogener i reker [73]. Derfor avhenger helsen til vannlevende organismer av balansen mellom produksjonen av ROS og antioksidantenzymer som SOD og GPx som beskytter dyrecellene mot frie radikaler. De nåværende funnene viste at kostholdspolysakkarider avledet fra brun tang (S. centifolia) effektivt forbedret aktivitetene til antioksidantenzymer, inkludert SOD og GPx. Tilsvarende ble SOD- og GPx-aktivitetene til forskjellige krepsdyr økt etter fôring av dietter supplert med Angelica sinensis polysaccharides i hvite benreker [60] og -glucan [103], og Rhodiola rosea polysakkarider i rød sumpkreps [104].

Det nåværende arbeidet rapporterte at sammenlignet med SWP{{0}}, var THB- og TVC-tellingene signifikant (p > 0.05) redusert med økningen i inklusjonsnivåene av polysakkarider (SWP1, SWP2 og SWP3). Disse resultatene er i samsvar med de som er rapportert i studien av Mansour et al. [87] som fant at de økende nivåene av astaxanthin, ekstrahert fra cyanobacterium-stammen, Arthrospira platensis NIOF17/003, i L. vannamei-dietten signifikant (p > 0,05) reduserte tellingene av THB og TVC. Imidlertid er virkningsmekanismen for hvordan tang-polysakkarid påvirket forekomsten av mikrobiota fortsatt ikke klar og krever ytterligere studier [87,101].

Flere gener involvert i immunologisk respons var fokus for den nåværende undersøkelsen. Ved SWP3-behandling var det oppregulerende genuttrykket merkbart høyere. Resultatene viste økt ekspresjon med behandlingene sammenlignet med kontrollen (SWP0), noe som tyder på at polysakkaridet kan forbedre immunstatusen til reker gjennom mikrobielle cellevegger som består av peptidoglykaner, lipopolysakkarider (LPS) og -1 , 3-glukaner, som kan aktivere rekeimmunresponsen ved å utløse den viktigste uspesifikke forsvarsmekanismen [22,87,105,106].

Prophenoloxidase er et avgjørende enzym i invertebrat humoral immunitet som fremmer melanisering for å kvitte seg med invasive patogener [107] og er knyttet til cuticle sklerotisering og sårheling [108]. Virvelløse dyr har et ikke-selvgjenkjenningssystem kalt ProPO-aktiveringssystemet, som kan oppdage og reagere på inntrengere som bruker peptidoglykan eller lipopolysakkarider fra bakterier og -1, 3-glukaner fra sopp [109]. mRNA-ekspresjonen av ProPO-genet ble vist å være betydelig høyere på tvers av alle behandlinger sammenlignet med kontrollgruppen, og dette uttrykket ble funnet å være det største blant alle de undersøkte genene ettersom innholdet av tangpolysakkarid ble økt (3 g kg–1 diett) . Å fôre P. monodon-reker med en diett som inkluderte polysakkaridet fucoidan fra den brune tangen S. wightii økte ekspresjonen av ProPO-genet [110]. Noen andre kosttilskudd avledet fra mikroalger og tang hevet rekens ProPO-system og forbedret den humorale immunresponsen. Våre funn stemmer overens med tidligere studier utført på L. vannamei [22,87].

Crustin, definert som en del av det medfødte immunsystemet [111], er et protein som finnes i hemocyttgranulene til krepsdyr og er effektivt mot flere mikroorganismer. I denne studien økte kosttilskudd av det ekstraherte polysakkaridet Crustin-genekspresjonen, og det var en klar forskjell mellom de tre behandlingene. Signifikant forhøyelse av Crustin mRNA-nivåer i Marsupenaeus japonicus er observert etter administrering av peptidoglykan [112]. Crustin-genet ble oppregulert (p < 0.05) i stillehavsreker L. vannamei administrert supplerende astaxanthin [87,113]. Som et protein som finnes i eukaryoter og prokaryoter, har lysozym eksistert i ganske lang tid og anses å være et av de tidligste kjente antibakterielle proteinene [114]. Uspesifikk medfødt immunitet er avhengig av dens evne til å bryte ned b -1,4 glykosidforbindelsen mellom N-acetylmuraminsyre og N-acetylglukosamin i bakteriell cellevegg peptidoglykan [115].

I den nåværende undersøkelsen ble Lys genuttrykk vist å være betydelig større i behandlingsgruppene (SWP1, SWP2 og SWP3) enn i kontrollgruppen (SWP0). En annen transkriptomundersøkelse ved bruk av arter som står overfor miljøutfordringer ga også lignende funn [116,117]. Disse funnene viste at lysozym er en avgjørende del av rekens antibakterielle forsvarsmekanisme og fremkalles av en rekke immunstimulerende stoffer. Antioksidantenzymene katalase og glutationperoksidase omdanner hydrogenperoksid til oksygen og vann, mens SOD, et av stressgenene, er involvert i eliminering av superoksidanioner ved å konvertere dem til hydrogenperoksid og vann [118]. Følgelig gir disse antioksidantenzymene post-fagocytose selvbeskyttelse til hemocyttene til oksygenrespirerende dyr, og bevarer dermed organismenes helse og levedyktighet [119,120]. Sammenlignet med kontrollen var uttrykket av SOD-genet forhøyet under de tre eksperimentelle forholdene, og tidligere forskning [22,87,113,116] indikerte at fôringsadditivet økte uttrykket av SOD-genet, som er involvert i antioksidantenzymsystemet i L vannamei.

I glutationforsvarssystemet er GPx ansvarlig for reduksjonen av hydrogenperoksid til vann [117,121]. I vår undersøkelse ble uttrykket av GPx funnet å være høyere i SWP3-behandlingen der en høyere konsentrasjon av tangpolysakkarider ble brukt. Dermed er begge stressgenene i denne studien betydelig oppregulert i forhold til kontrollgruppen, og aktivitetene til SOD og GPx øker sammen med en økning i superoksidanion (O2 −) og hydrogenperoksid (H2O2), noe som kan indikere økninger i aktiviteten til NADPH-oksidase og produksjonen av en masse reaktive oksygenarter (ROS) som kan representere som en forsvarsmekanisme mot mikrobiell infeksjon [73,122]. Nyere forskning har evaluert uttrykket av gener involvert i immunitet i reker [123,124] og har konsentrert seg om måter å øke deres naturlige forsvar.

Det finnes to typer insulinlignende vekstfaktor (IGF) peptidhormoner, IGF-I og IGF-II; det er også celleoverflatereseptorer og sirkulerende bindingsproteiner. IGF-II, som IGFI, har en rolle i proteinmetabolisme, cellulær differensiering, celleproliferasjon og somatisk vekst. Basert på funnene fra den nåværende studien ser det ut til at utvinning av tangpolysakkarid kan øke uttrykket av vekstrelaterte gener på mRNA-nivå, og dermed øke vekstkapasiteten indirekte. Andre studier som undersøkte virkningen av å bruke forskjellige karbonkilder for å øke IGF-I- og IGF-II-genekspresjonen avslørte lignende resultater [123]. Videre, bruk av den grønne mikroalgen, T. suecica og A. platensis nanopartikler som tilleggsfôr for L. vannamei økte ekspresjonen av begge gener og forbedret vekst [22 100].

5. Konklusjoner

Globalt har rekekostholdet utvidet seg ved å bruke flere strategier for å håndtere utviklingen i oppdrett av stillehavsreken L. vannamei. Til tross for viktigheten av fôrtilsetningsstoffer for L. vannamei, er lite kjent om anvendelsen av polysakkarider fremstilt fra brune tang i L. vannamei fôrtilsetningsindustrien. I det nåværende arbeidet er inklusjonshastigheten på 2 g kg–1 polysakkarider, et aktivt molekyl av høy verdi fremstilt av brun tang Sargassum dentiform, ettersom administrasjon av kosttilskudd øker den endelige vektøkningen og overlevelsesraten for stillehavsrekene, L. vannamei, mens inkorporeringsnivå på 3 g kg–1 reduserer mengden av patogene mikrober, øker dessuten immuniteten og stressrelaterte genuttrykkene til L. vannamei. Ytterligere studier bør imidlertid utføres for å maksimere fordelene med polysakkarider fremstilt fra tangarter som additiv administrasjon til stillehavsreken L. vannamei.

Forfatterbidrag:

Konseptualisering, EMA, ZZS og MA; metodikk, EMA, ZZS og MA; programvare, EMA, ZZS og MA; validering, EMA, ZZS, MA og EE-H.; formell analyse, EMA, ZZS og MA; etterforskning, EMA, ZZS, MA og EE-H.; ressurser, EMA, ZZS og MA; datakurering, EMA, ZZS og MA; skriving – originalutkast, EMA, ZZS og MA; skriving – gjennomgang og redigering, EMA, ZZS, MA, ASA-S. og EE-H.; visualisering, EMA, ZZS, MA og EE-H.; veiledning, ZZS, MA og EE-H.; prosjektadministrasjon, EMA; finansieringsoppkjøp, EMA, ZZS, MA og ASA-S. Alle forfattere har lest og godtatt den publiserte versjonen av manuskriptet.

Finansiering:

Denne forskningen mottok ingen ekstern finansiering.

Uttalelse fra institusjonell revisjonskomité:

Overholdelse av etiske standarder i forsøksoppsettet og rekehåndtering ble godkjent av forskningskomiteen til NIOF, Egypt, godkjenningsnr.: NIOF/AQ3/1/22/R/012 22. januar 2021.

Informert samtykkeerklæring: Ikke relevant.

Datatilgjengelighetserklæring: Ikke relevant.

Anerkjennelser: Den åpne tilgangen til dette arbeidet ble delvis støttet av AL Hail Aquaculture Unit, Department of Marine Science and Fisheries, College of Agriculture and Marine Science, Sultan Qaboos University, Oman.

Interessekonflikter: Forfatterne erklærer ingen interessekonflikter.

Referanser

1. Abbas, EM; Ali, FS; Desouky, MG; Ashour, M.; El-Shafei, A.; Maaty, MM; Sharawy, ZZ Ny omfattende molekylær og økologisk studie som introduserer kystreker (Solenocera crassicornis) registrert ved Suezbukta, Egypt. J. Mar. Sci. Eng. 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. Effekt av polysakkarider avledet fra brune makroalger Sargassum dentalium på vekstytelse, biokjemisk serum, fordøyelseshistologi og enzymaktivitet til hybrid rød tilapia. Aquac. Rep. 2022, 25, 101212. [CrossRef]

3. Goda, A.; Saad, A.; Hanafy, M.; Sharawy, Z.; El-Haroun, E. Kostholdseffekter av Azolla pinnata kombinert med eksogent fordøyelsesenzym (Digestin™) på vekst og næringsutnyttelse av ferskvannsreker, 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. Effekt av organisk karbonkilde og besetningstettheter på vekstindekser, vannmikroflora og immunrelaterte generekspresjon av Litopenaeus vannamei-larver i intensiv kultur. Aquaculture 2022, 546, 737397. [CrossRef]

5. Gillett, R. Global studie av rekefiskeri. FAO Fish Tech. Pap. 2008, 475, 25–29.

6. Ahmed, N.; Thompson, S.; Glaser, M. Global akvakulturproduktivitet, miljømessig bærekraft og tilpasningsevne til klimaendringer. Environ. Manag. 2019, 63, 159–172. [CrossRef] [PubMed]

7. Lukwambe, B.; Nicholaus, R.; Zhang, D.; Yang, W.; Zhu, J.; Zheng, Z. Påfølgende endringer i mikroalgesamfunnet som svar på kommersielle probiotika i de intensive reker (Litopenaeus vannamei Boone) kultursystemer. Aquaculture 2019, 511, 734257. [CrossRef]

8. Li, E.; Xu, C.; Wang, X.; Wang, S.; Zhao, Q.; Zhang, M.; Qin, JG; Chen, L. Gut-mikrobiota og dens modulering for sunt oppdrett av stillehavshvite reker Litopenaeus vannamei. Rev. Fish. Sci. Aquac. 2018, 26, 381–399. [CrossRef]

9. Stevens, C.; Croft, D.; Paull, G.; Tyler, C. Stress og velferd hos prydfisk: Hva kan man lære av akvakultur? J. Fish Biol. 2017, 91, 409–428. [CrossRef]

10. El-Sayed, AFM Bruk av bioflokkteknologi i rekeakvakultur: En omfattende gjennomgang, med vekt på det siste tiåret. Rev. Aquac. 2021, 13, 676–705. [CrossRef]

11. Anh, NTN; Shayo, FA; Nevejan, N.; Van Hoa, N. Effekter av besetningstettheter og fôringshastigheter på vannkvalitet, fôreffektivitet og ytelse av hvite benreker Litopenaeus vannamei i et integrert system med havdrue 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 Intensifisering av Penaeid-rekekultur: En anvendt gjennomgang av fremskritt innen produksjonssystemer, ernæring og avl. Animals 2022, 12, 236. [CrossRef] [PubMed]

13. Mansour, AT; Ashry, OA; Ashour, M.; Alsaqufi, AS; Ramadan, KM; Sharawy, ZZ Optimalisering av proteinnivåer i kosten og karbonkilder på næringsverdier i bioflokk, bakterieoverflod og vekstytelser for ungfisk av hvite benreker (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 Effekten av landbruksbiprodukter som en karbonkilde i et bioflokkbasert system på vekstytelse, fordøyelsesenzymaktiviteter, hepatopankreas histologi og tarmbakteriebelastning av Litopenaeus vannamei Post-larver. J. Mar. Sci. Eng. 2022, 10, 1333. [CrossRef]

15. Iber, BT; Kasan, NA Nylige fremskritt innen håndtering av avløpsvann fra reker akvakultur. 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. Potensielle bruksområder for Native Cyanobacterium Isolate (Arthrospira platensis NIOF17/003) for biodieselproduksjon og bruk av biproduktet i produksjon av marin rotifer (Brachionus plicatilis). Sustainability 2021, 13, 1769. [CrossRef]

17. Abisha, R.; Krishnani, KK; Sukhdhane, K.; Verma, A.; Brahmane, M.; Chadha, N. Bærekraftig utvikling av klimabestandig akvakultur og kulturbasert fiskeri gjennom tilpasning av abiotiske påkjenninger: En gjennomgang. J. Water Clim. Endring 2022, 13, 2671–2689. [CrossRef]

18. Alprol, AE; Ashour, M.; Mansour, AT; Alzahrani, OM; Mahmoud, SF; Gharib, SM Vurdering av vannkvalitet og planteplanktonstruktur av åtte Alexandria-strender, Sørøstlige Middelhavet, Egypt. J. Mar. Sci. Eng. 2021, 9, 1328. [CrossRef]

19. Metwally, AS; El-Naggar, HA; El-Damhougy, KA; Bashar, MAE; Ashour, M.; Abo-Taleb, HAH GC-MS-analyse av bioaktive komponenter i seks forskjellige råekstrakter fra Soft Coral (Sinularia maxim) samlet fra Ras Mohamed, Aqaba-gulfen, Rødehavet, Egypt. Egypt. J. Aquat. Biol. Fisk. 2020, 24, 425–434. [CrossRef]

20. Magouz, FI; Essa, MA; Matter, M.; Tageldein Mansour, A.; Alkafafy, M.; Ashour, M. Populasjonsdynamikk, fruktbarhet og fettsyresammensetning av Oithona nana (Cyclopoida, Copepoda), matet på forskjellige dietter. Dyr 2021, 11, 1188. [CrossRef]

21. Kesselring, J.; Gruber, C.; Standen, B.; Wein, S. Effekten av et fytogent fôrtilsetningsstoff på vekstevnen og immuniteten til stillehavsreker, Litopenaeus vannamei, matet med et lite fiskemelsdiett. J. World Aquac. Soc. 2021, 52, 303–315. [CrossRef]

22. Sharawy, ZZ; Ashour, M.; Labena, A.; Alsaqufi, AS; Mensour, AT; Abbas, E. Effekter av kosttilskudd Arthrospira platensis nanopartikler på vekst ytelse, fôrutnyttelse, og vekst-relatert genuttrykk av stillehavshvit reker, Litopenaeus vannamei. Aquaculture 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 Kosttilskudd av Debaryomyces hansenii forbedret overlevelse, antioksidant og immunrespons hos juvenile reker Penaeus vannamei utfordret med Vibrio parahaemolyticus. Trop. Subtrop. Agrokosyst. 2021, 24, 2. [CrossRef]

24. Mansour, AT; Ashour, M.; Alprol, AE; Alsaqufi, AS vannplanter og vanndyr i sammenheng med bærekraft: dyrkingsteknikker, integrasjon og blå revolusjon. Sustainability 2022, 14, 3257. [CrossRef]

25. Hassan, SM; Ashour, M.; Soliman, AAF; Hassanien, HA; Alsanie, WF; Gaber, A.; Elshobary, ME Potensialet til et nytt kommersielt tangekstrakt for å stimulere morfo-agronomiske og bioaktive egenskaper til Eruca vesicaria (L.) Cav. Sustainability 2021, 13, 4485. [CrossRef]

26. Essa, D.; Abo-Shady, A.; Khairy, H.; Abomohra, AE-F.; Elshobary, M. Potensiell dyrking av halofile oljeholdige mikroalger på industrielt avløpsvann. Egypt. J. Bot. 2018, 58, 205–216. [CrossRef]

27. Mansour, AT; Alprol, AE; Abualnaja, KM; El-Beltagi, HS; Ramadan, KMA; Ashour, M. Tørket brun tangs fytoremedieringspotensial for fjerning av metylenblått fargestoff fra vannmiljøer. Polymers 2022, 14, 1375. [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com