Terapeutisk bruk og anvendelse av bovint laktoferrin i akvatisk dyremedisin: en oversikt

Abstrakt

Akvakultur er en viktig matvaresektor over hele verden på grunn av dens betydning for å sikre tilgjengeligheten av næringsrik og trygg mat for mennesker. De siste årene har denne sektoren blitt utfordret med flere hindringer, spesielt fremveksten av smittsomme sykdomsutbrudd. Ulike behandlings- og kontrollaspekter, inkludert antibiotika, antiseptika og andre antimikrobielle midler, har blitt brukt til å behandle oppdrettsfisk og reker mot sykdommer. Ikke desto mindre har disse medisinene blitt forbudt og forbudt i mange land på grunn av utviklingen av antimikrobielle resistente bakteriestammer, akkumulering av rester i kjøttet til oppdrettsfisk og reker, og deres miljøtrusler mot akvatiske økosystemer.

Derfor har forskere og forskere konsentrert sin forskning om å finne naturlige og trygge produkter for å kontrollere sykdomsutbrudd. Fra disse naturlige produktene kan bovint laktoferrin brukes som et funksjonelt fôrtilskudd. Bovint laktoferrin er et multifunksjonelt glykoprotein som brukes i ulike bransjer, som matkonservering og en rekke medisiner, på grunn av dets giftfrie og økologiske egenskaper. Nyere forskning har foreslått flere fordeler og fordeler ved å bruke bovint laktoferrin i akvakultur. Rapporter viste dens potensielle evne til å øke veksten, redusere dødeligheten, regulere jernmetabolismen, redusere sykdomsutbrudd, stimulere antioksidantforsvarssystemet og gjenopprette de generelle helseforholdene til den behandlede fisken og rekene.

Dessuten kan bovint laktoferrin betraktes som et trygt antibiotikaalternativ og et unikt terapeutisk middel for å redusere de negative virkningene av infeksjonssykdommer. Disse egenskapene kan tilskrives dens velkjente antibakterielle, antiparasittiske, antiinflammatoriske, immunstimulerende og antioksidantegenskaper. Denne litteraturgjennomgangen vil fremheve implikasjonene av bovint laktoferrin i akvakultur, spesielt fremheve dets terapeutiske egenskaper og evne til å fremme immunologiske defensive veier i fisk. Informasjonen som er inkludert i denne artikkelen vil være verdifull for videre forskningsstudier for å forbedre akvakulturens bærekraft og funksjonaliteten til akvafôr.

Utbrudd av infeksjonssykdommer er nært knyttet til immunitet. Når menneskekroppens immunitet er sterk, kan kroppen motstå invasjonen av bakterier, og dermed unngå smittsomme sykdommer. Tvert imot, når kroppens immunitet er svak, er kroppen mottakelig for ulike bakterier, noe som fører til forekomst og utbrudd av smittsomme sykdommer. Derfor er styrking av immunitet et av de viktige virkemidlene for å forhindre utbrudd av smittsomme sykdommer. Riktig trening, et balansert kosthold, opprettholdelse av gode levevaner og vaksinasjon kan forbedre menneskelig immunitet, og dermed forhindre forekomst og utbrudd av smittsomme sykdommer. I tillegg kan rettidig vedtak av forebyggings- og kontrolltiltak, som isolering av pasienter og desinfeksjon, også effektivt dempe utbruddet av smittsomme sykdommer. Dette viser viktigheten av å forbedre menneskelig immunitet. Cistanche kan styrke menneskelig immunitet, og polysakkaridene i kjøtt kan regulere immunresponsen til det menneskelige immunsystemet, forbedre stressevnen til immunceller og forbedre den bakteriedrepende effekten til immunceller.

Klikk helsemessige fordeler av cistanche

Nøkkelord

Antioksidant · Sykdommer · Fisk · Helsefordeler · Immunitet · Laktoferrin.

Introduksjon

Antibiotika kontrollerer smittsomme bakterielle sykdommer i akvakultur; deres omfattende overforbruk vil imidlertid resultere i en rekke ugunstige bivirkninger, som forekomsten av antibiotika-tolerante stammer og etterlater seg rester i vannmiljøene (Founou et al. 2016; Manyi-Loh et al. 2018; Abdel-Latif et al. 2020 ). Følgelig er det en presserende nødvendighet for å avdekke nye antibiotikaerstatninger som skal brukes i akvakultur for å forbedre sykdomsresistensen til oppdrettsfisk og reker (Peterson og Kaur 2018; Abdel-Tawwab et al. 2022). Flere fôrtilsetningsstoffer brukt som immunstimulerende midler kan stimulere fiskens immunrespons (Abdel-Latif et al. 2022a, b; Alagawany et al. 2021). Innen akvakultur har ulike immunstimulerende midler blitt undersøkt i akvatiske studier, som kitin, -glukaner, fytokjemiske molekyler, urte-immunmodulatorer og flere andre (Ahmadifar et al. 2021; Farag et al. 2021), med påviste immunforsterkende roller . Imidlertid utforsker forskere og akvatiske forskere fortsatt nye og effektive alternativer med kraftige immunstimulerende effekter.

Melk har betydelige mengder og mange aktive molekyler, som laktoferriner. Laktoferrin (LF) er et glykoprotein forbundet med plasmajerntransportproteintransferrin (Adlerova et al. 2008). Den inneholder en enkelt peptidkjede med to globulære lober, som hver omfatter ett jernbindingssted (González-Chávez et al. 2009). Flere rapporter indikerer dens evne til bruk som et immunstimulerende middel med flere andre biologiske aktiviteter (Gifford et al. 2005).

Dessuten kan det styrke det uspesifikke immunsystemet og øke motstanden mot mange sykdommer hos mange fiske- og skalldyrarter (Moreno-Expósito et al. 2018; Yokoyama et al. 2019). Bovin melk er en av de vanlige forsyningene av bovin laktoferrin (BLF), som har blitt brukt i flere industrielle bruksområder. Tallrike biologiske egenskaper har blitt akkreditert til funksjonene til BLF, slik som dets antioksidantaktivitet (Sandomirsky et al. 2003), jernabsorpsjon og antimikrobielle aktiviteter (Bellamy et al. 1992). Dessuten har den anti-sopp, antivirale, anti-parasittiske og anti-inflammatoriske egenskaper (Trybek et al. 2016). Derfor kan BLF indusere effektivt forsvar mot forskjellige sopp-, virus- og bakteriestammer som kan påvirke mange vannlevende dyr.

Innen akvakultur har BLF flere gunstige effekter (Luna-Castro et al. 2022). For eksempel viste tidligere rapporter at BLF kunne brukes i fiskedietter for å øke motstanden mot flere bakterielle sykdommer forårsaket av flere bakteriestammer som Aeromonas hydrophilia hos asiatisk steinbit (Clarias batrachus) (Kumari et al. 2003) og Streptococcus-arter og Vibrio anguillarum hos regnbueørret (Oncorhynchus mykiss) (Sakai et al. 1993). BLF kan også forbedre vekstindeksene og stresstoleransen hos forskjellige fiskearter som gullfisk (Carassius auratus) og japansk flyndre (Paralychthys olivaceus) (Kakuta 1996, 1998; Yokoyama et al. 2006), og forsterke immunresponsene (Anderson 1992), i ulike akvatiske arter som asiatisk steinbit (Kumari et al. 2003), sibirsk størje (Eslamloo et al. 2012) og regnbueørret (Rahimnejad et al. 2012). Derfor er det relativt viktig å bruke BLF i akvakulturernæring for å styrke fiskens immunstatus for å sikre antibiotikafri akvakultur (Yokoyama et al. 2019; Morshedi et al. 2020). Ikke desto mindre kan bruken av BLF i ernæringsstrategier påvirkes av faktorer som fiskearter, dose, kultursystem, kosthold, miljøforhold og administrasjonsmetode (Fernandes og Carter 2017).

Den nylig publiserte artikkelen av Luna-Castro og medforfattere har fokusert på effektiviteten til BLF i moduleringen av immunitet, stresstilstander og bakteriell sykdomsresistens i akvakultur (Luna-Castro et al. 2022). Her i denne konteksten vil vi presentere en oppdatert oversikt over karakterisering, biotilgjengelighet, metabolisme, absorpsjon og levering av BLF. I tillegg vil vi sette søkelyset på de potensielle effektene av inkludering av BLF i fiskeernæring med spesiell vekt på vekst, fordøyelsesenzymer og tarmepitelhelse. De biologiske funksjonene til BLF, som antibakterielle, antioksidant, anti-inflammatoriske, anti-parasittiske og immunmodulerende effekter, ble også beskrevet. Informasjonen som er inkludert i denne artikkelen vil være verdifull for videre forskningsstudier for å forbedre bærekraften til akvakultur.

Laktoferrinstruktur og ressurser

Laktoferrin (LF) er et 80 kD glykoprotein hentet fra human og kumelk og dets biprodukter (Superti 2020). Råmelk har rundt syv ganger LF funnet i sistnevnte produsert melk (Villavicencio et al. 2017). LF kan være tilstede i væsker fra ulike vev og organer som øye, nese, luftveier, mage og andre (Lönnerdal et al. 2020). Generelt frigjøres det mye fra slimhinneoverflater og spiller viktige funksjoner i medfødte immunresponser (Franco et al. 2018). Det produseres via epitelcellene i juret (morkjertlene) til kyr og skilles direkte ut i melk (Nakajima et al. 2008). Dessuten modulerer prolaktin mengden LF som produseres i brystkjertlene (García-Montoya et al. 2012).

BLF har to homologe lober (N og C) eller fire domener (N1 og N2, C1 og C2), hvor hver lobe binder ett jern (Fe3 pluss ) (Baker og Baker 2009; Bokkhim et al. 2013). BLF-strukturen gjør det mulig å overføre jern til hele cellene og kontrollere mengden fritt jern i blodet og ekstracellulære sekresjoner (Sinha et al. 2013). Jerntransportregulering hos fisk er avgjørende for oksygentransport og cellulær respirasjon (Krewulak og Vogel 2008). I tillegg kan BLF knyttes til andre mineraler som Zn2 pluss , Mn3 pluss , Cu2 pluss og Ce4 pluss (Soboleva et al. 2019). Spesielt kan jernet eller andre ioner knyttet til BLF løsne ved lave pH-nivåer (pH<4) (Bokkhim et al. 2013). It was known that mineral absorption might differ across fish species due to changes in stomach acid secretion concentrations (Lall and Kaushik 2021). Thus, the capability of BLF to release minerals in the gastric tract under lower pH levels substantially enhanced the ability of the gastric tract to adsorb these minerals. Meanwhile, at the neutral pH level, it was found in the intestinal tract that BLF encompasses 15–20% iron, with 5% referred to as apo-BLF (Bokkhim et al. 2013).

Strukturen og de kjemiske egenskapene til BLF kan endres ved jernbinding (Bokkhim et al. 2013). LF1-11 (25 rester) og laktoferrin (265–284 posisjon) er de viktigste funksjonelle peptidene avledet fra BLF etter magefordøyelse (Hao et al. 2018). Andre biologisk aktive kationisk-baserte peptider finnes på lokasjonene 20–30, 17–31, 17–27 og 20–25 (Bokkhim et al. 2013; Hao et al. 2018). Samtidig ble laktoferrin (265–284) og laktoferricin (17–30) peptider oppdaget å være mer konstante for ionestyrke og å ha mer bakteriedrepende aktiviteter (Baker og Baker 2009). De antibakterielle egenskapene til BLF kan være relatert til tilstedeværelsen av disse kationiske peptidene (Sinha et al. 2013). De generelle biologiske egenskapene til BLF er beskrevet i fig. 1, og funksjonen vil bli undersøkt mer i dybden gjennom teksten.

Biotilgjengelighet, absorpsjon, biologiske mekanismer og metabolisme av BLF

Hos pattedyr kan BLF lett absorberes i blodet og fordøyes i mage-tarmkanalen (GIT) gjennom gallesekresjon, og nå en høy toppverdi 12 timer etter oral administrering (Harada et al. 1999). Hos mennesker kan LF i kosten raskt interagere med jern og nå slim og væsker, noe som resulterer i økt mikrobiostatisk aktivitet (Sharma et al. 2017). Den oralt gitte BLF vil bli omfattende degradert til små molekyler når den passerer GIT (Moreno-Expósito et al. 2018). I mellomtiden er flere funksjoner til BLF sterkt støttet av proteinstrukturintegritet, og fordøyelsen i GIT induserer skade på mange av disse funksjonene (Baker og Baker 2009). For å produsere bioaktive fragmenter og utføre fordelene deres som en del av en diett, må LF beskyttes mot GIT-lidelser (Superti 2020). Mens det er i akvakultur, avhengig av inklusjonsnivået av BLF i fiskediettene, har det blitt avdekket at BLF i kosten stimulerer utviklingen og spredningen av tarmepitelcellene (enterocytter) (Buccigrossi et al. 2007).

I det siste har en rekke forskningsstudier konsentrert seg om å forbedre LFs orale biotilgjengelighet (Elzoghby et al. 2020), der formuleringen av BLF-leveringsstrukturer har blitt kontaktet med ulike molekyler. De generelt anvendte tilnærmingene for å beskytte BLF gjennom den orale passasjen og gastrisk fordøyelsesfase avhenger av følgende egenskaper: (a) jernmetning, (b) PEGyleringsmikroinnkapsling og (c) absorpsjonsforsterkere (Yao et al. 2013, 2015). Nylig, med den overdrevent voksende bruken av nanoteknologi på forskjellige felt, er mikroinnkapslingsmetoden ofte brukt for å fungere som et ly for BLF fra fordøyelsesprosessen av proteaseenzym i GIT. Foruten mikroinnkapslingen med karbohydrater eller proteiner, kan liposomer også bidra til å unngå BLF mage-nedbrytning (Liu et al. 2013).

Når det gjelder absorpsjonsstimulatorer, kan mange molekyler transportere BLF gjennom de biologiske membranene. For eksempel er kitosanmolekylet beskrevet for å øke adsorpsjonen av BLF via tarmhulen ved å åpne de intercellulære kryssene. Selv om kitosan eller dets derivater er dårlig løselig i sur mage-pH, har kitosan blitt brukt bredt for en rekke celleleveringsformål (Yao et al. 2013). Til nå ser det ut til at PEGylering og mikroinnkapsling er de viktigste effektive metodene for å levere høyere BLF-nivåer til tarmabsorpsjonsstedene.

Slim er et klebrig, glatt stoff som dekker epiteloverflatene til fisk. Slimet består av antimikrobielle enzymer, proteiner og vann, noe som gjør det til en grunnleggende komponent i immunresponsene (Dash et al. 2018). LF kan øke fiskens slimhinneoverflateabsorpsjon av jern og andre næringsstoffer ved å stimulere slimhinnesekret (Teraguchi et al. 2004; Embleton et al. 2013). Disse forfatterne har funnet ut at LF antimikrobiell aktivitet har vært assosiert med dens evne til å effektivt regulere jernopptaket i overflatekroppen eller tarmen. Denne prosessen ser ut til å øke kroppens forsvar mot invaderende infeksjonssykdommer forårsaket av bakterier, virus og sopp (Embleton et al. 2013). Evnen til LF til å binde seg til viktige komponenter i G-ve-bakteriene, slik som (lipopolysakkarider (LPS), poriner og ytre membranproteiner) eller celleveggen til G plus ve-bakterier kan forklare dens antibakterielle egenskaper (Trybek et al. 2016). Videre, når en infeksjon oppstår, lagrer nøytrofiler apo-LF inne i de sekundære granulene for å modulere syntesen av pro-inflammatoriske cytokiner (Drago-Serrano et al. 2017).

Visse peptider, som laktoferrin og laktoferricin, har en kraftig defensiv handling. De har antimikrobielle effekter på grunn av deres hydrofobisitet og kationiske ladning, noe som gjør dem til viktige amfipatiske molekyler (Bellamy et al. 1992). Laktoferricin viser kraftigere soppdrepende og antibakterielle (Vorland et al. 1998), antimikrobielle (Flores-Villaseñor et al. 2010; Drago-Serrano et al. 2017), antikreft (Gifford et al. 2005) og anti- inflammatoriske aktiviteter (Yan et al. 2013) enn den intakte BLF, mens laktoferrin viser en variert antimikrobiell egenskap mot flere parasitter, bakterier, sopp og virus (Gifford et al. 2005; Yan et al. 2013).

In vitro antibakterielle egenskaper til BLF

De antibakterielle virkningene til BLF er dokumentert mot mange patogener (Actor et al. 2009). Den antimikrobielle aktiviteten til BLF kan skyldes enten (a) forstyrrelse av celleveggen til bakteriecellene eller (b) forsterke bakteriedrepende effekter ved fagocytoseprosessen, som skyldes sin evne til å øke syntesen av peroksidase-enzymet (Drago- Serrano et al. 2017).

Dessuten ble det forklart at evnen til BLF til å øke bakteriedrepningen i fisk kan være relatert til det betydelig høyere antallet infiltrerende nøytrofiler i både milten og leveren. Nøytrofiler som har sammenheng med levervev, for eksempel Kupffer-celler, kan spille en kritisk rolle i å fjerne bakterier. Både laktoferrin og laktoferricin har potent bakteriedrepende aktivitet (Bolscher et al. 2009). LF avslører bakteriostatiske og bakteriedrepende aktiviteter mot et mangfold av mikrober (Niaz et al. 2019). BLF kan binde seg med jern, og frata det som er nødvendig for veksten av flere bakterielle patogener som Bacillus stearothermophilus, Listeria monocytogenes, Escherichia coli, Bacillus subtilis, Salmonella-arter og Shigella dysenteriae, som representerer naturlig og effektiv antimikrobiell mediator (Niaz et et. al. 2019).

Fordeler og anvendelser av bovint laktoferrin (BLF) i akvakultur

Tabell 1 oppsummerer de biologiske effektene av kosttilskudd BLF på ytelsen til flere finfisk- og rekearter i tråd med den publiserte informasjonen.

Virkninger av BLF på jernmetabolisme hos fisk

På grunn av sin vitale funksjon i oksygentransport og cellulær respirasjon, kreves jern av alle høyere virveldyr og også for fisk (Eslamloo et al. 2012). Det er allment kjent at det leveravledede peptidet hepcidin regulerer jernabsorpsjon i kosten og jerntransport fra vev til plasma (Raghuveer et al. 2002). LF har vist seg å ha en 300- ganger større affinitet for jern enn serumtransferrin og dets potensielle kapasitet til å lagre jern over et bredere pH-område. Det kan også påvirke jernhomeostase ved å øke jerneksporten fra magekanalen og forbedre jernlagringen i ferritin (de Vet og Van Gool 1974). Hos fisk ble det funnet at jernabsorpsjonen av sibirsk stør ble vesentlig påvirket som en respons på diettinkludering av BLF; dermed gikk plasmajernkonsentrasjonene i alle BLF-behandlede grupper betydelig ned sammenlignet med kontrollene (Eslamloo et al. 2012). I samme sammenheng ble virkningen av BLF på jernabsorpsjonen til sibirsk stør redusert ved å øke diettnivået av BLF til mer enn 0,8 g/kg (Falahatkar et al. 2014). Dessuten ble jernbindingsevnen forsterket i fisk som ble fôret med en 0,8 g BLF/kg diett (Eslamloo et al. 2012). Det ser ut til at BLFs kapasitet til å øke jernabsorpsjonen avhenger av en organismes fysiologiske tilstand, akvatiske forhold, miljøpåvirkninger og nivåene av jern i kosten. Rapportene som er etablert om effekten av BLF på jernopptak i fisk er begrenset, og konsekvensene av undersøkelsene på pattedyr er også varierende.

Virkninger av BLF på vekst

Rapporter viste at dietttilførsel av BLF forbedret veksten, fôreffektivitetsforholdet, fôrkonvertering og proteineffektivitetsindeksen i Nile-tilapia (Badawy og AlKenawy 2013). Fiskeartsforskjeller kan bidra til forskjellene i resultatene til BLF på fiskevekst. Kakuta (1996) indikerte også at kosttilskudd av BLF ved et nivå på 1 g/kg diett betydelig forbedret veksten av gullfisk (Carassius auratus). Tilsvarende ble det funnet at asiatisk havabbor fôret dietter levert med BLF 0,8 g/kg diett viste forbedrede vekstindekser via forbedret fôreffektivitet og veksthastighet (Morshedi et al. 2021).

Videre har Pagheh et al. (2018) viste at Silvery-Black Porgy matet med 0,8 g BLF per kg diett hadde større forbedring i vekstindeksene og fôreffektiviteten sammenlignet med 1,2 g BLF/kg diett og kontrollgrupper. Hos flere andre fiskearter ble det også illustrert at kosttilskudd BLF kunne øke veksthastigheten hos flere finfiskarter, som hos atlantisk laks (Lygren et al. 1999), vanlig karpe (Kakuta 1998), japansk flyndre (Yokoyama et al. 2005) ), oransjeflekket havabbor (Yokoyama et al. 2006), sibirsk størje (Eslamloo et al. 2012) og Nile tilapia (Abdel-Wahab et al. 2021). Selv om flere studier har vist at kosttilskudd BLF påvirker vekstindeksene i flere fiskearter positivt, har Falahatkar et al. (2014) erklærte at kosttilskudd BLF ikke påvirket vekstytelsen til sibirsk stør (Acipenser baeri).

I samme sammenheng antydet rapporter at forholdet mellom BLF og noen andre molekyler i fôret, som jern, kan påvirke BLF-absorpsjon og forbedre dets biologiske funksjoner (Yokoyama et al. 2005). Fordelene med BLF på vekstindekser kan også være knyttet til BLFs evne til å stimulere fordøyelsesenzymsekret. En tredje hypotese presenterte at kosttilskudd BLF forbedret spredningen av enterocytter og ivaretatt intestinal villous struktur og krypt (Li et al. 2014; Nguyen et al. 2013). Ikke desto mindre er hypotesene nevnt ovenfor, de nøyaktige mekanismene for forbedring av fiskens vekstytelse ved diett BLF, fortsatt uklare.

Effekter av BLF på fordøyelsesenzymer og intestinal epitelhelse

Lite informasjon ble rapportert om effekten av BLF på tarmhelsen, mikrobiota og histomorfometri til behandlet fisk. En tidligere publisert studie utført av Morshedi et al. (2016) presenterte at kostholds-BLF verken påvirker fordøyelsesenzymaktivitetene (protease, amylase og lipase) eller påvirker tarmfloraen i Sobaity (Sparidentex hasta). I samme fiskeart ble det imidlertid funnet at kombinert behandling med BLF og Lactobacillus plantarum forsterket og opprettholdt integriteten til tarmslimhinnen, resulterte i tarmbørstegrenselikevekt og økte nivåene av total protease- og amylaseaktivitet i tarmhulen ved sammenheng med LF-reseptorer (Morshedi et al. 2020). Disse punktene krever derfor ytterligere undersøkelser.

Effekter av BLF på hemato-biokjemiske indekser

Hematologiske og biokjemiske markører i serum er kritiske kliniske verktøy for å diagnostisere den generelle helsetilstanden til fisk (Fazio 2019; Naiel et al. 2021a). Flere studier har rapportert betydelige effekter av BLF på noen biokjemiske blodindekser for fisk, som blodproteiner, serummetabolitter, blodindekser og stressbiomarkører. For eksempel ble det funnet at tilsetning av BLF (800 mg/kg) til de asiatiske havabbor-diettene ga signifikant høye nivåer av serumalbumin (ALB) og lavere glukosenivåer (GLU) sammenlignet med de i kontroll og 400 mg/kg diett ( Morshedi et al. 2021). Dessuten ble det erklært at kosttilskudd BLF alene eller kombinert med nano-chitosan signifikant forsterket leverfunksjonen gjennom forbedrede ALP-, ALT- og AST-enzymaktiviteter sammenlignet med fri-BLF-gruppen (Abdel-Wahab et al. 2021). Sammenlignet med kontroll ble det funnet at fisk mottok dietter supplert med BLF viste signifikant overlegne gjelle Na pluss /K pluss -ATPase-aktiviteter og lave plasmakortisol (CORT)-mengder (Yokoyama et al. 2019).

En annen studie viste imidlertid at tilsetning av 800 eller 1200 mg BLF/kg diett ikke induserte noen signifikante endringer i de hemato-immunologiske variablene til Silvery-Black Porgy fisk (Pagheh et al. 2018). På siden har Hashem et al. (2022) forklarte at kosttilskudd BLF (800 mg/kg) signifikant økte RBC-er og totale WBC-er for tilapia-fisk. Disse forbedringene i hematologiske parametere kan tilskrives kostholdsrollene til BLF. BLF, som et jernbindende glykoprotein, kan gjenopprette jernnivået i diettene som følgelig kan forbedre fiskens helsestatus. I humanmedisinsk forskning ble det tidligere rapportert at kosttilskudd LF kunne behandle jernmangelanemi hos mennesker (Morton 2019) og forbedre jernstatusen til spedbarn og gravide kvinner (Lönnerdal 2009). BLF styrket også jernmetabolsk homeostase og påvirket spedbarns hemoglobin- og jernstatus positivt (Ke et al. 2015).

BLF-effekter på fiskens blodproteinfraksjoner er kontroversielle. Esmaeili et al. (2019) presenterte at totalt protein (TP) og ALB-nivåer ble økt i gulfinnet sjøbras som matet en diett med et høyere nivå av BLF (1200 mg/kg diett). Nypublisert forskning utført av Soliman et al. (2022) presenterte at diett BLF (600 mg/kg diett i 30 dager) økte totalt protein (TP), globulin (GLO) og ALB-nivåer i sølvkarpe (Hypophthalmichthys molitrix) betraktelig. På en annen måte avslørte en annen forskningsstudie at inkludering av et høyere nivå av BLF i diettene til Nile tilapia ikke nevneverdig påvirket serum biokjemiske indekser som TP, ALB og GLO konsentrasjoner (Abdel-Wahab et al. 2021). På samme måte har Eslamloo et al. (2012) uttalte at de forskjellige nivåene av diett-BLF ikke viste noen signifikante endringer i serumproteinfraksjonen (TP, ALB og GLO) fra sibirsk stør. I en tidligere studie ble det observert at det ikke ble funnet noen endringer i serum-TP-konsentrasjonene til japansk ål som fikk dietter inkorporert med BLF alene eller kombinert med vitamin C (Ren et al. 2007; Moradian et al. 2018) bemerket at det var ingen vesentlig påvirkning av ulike nivåer av diett-BLF på blodproteinfraksjoner av afrikansk ciklidefisk. Disse inkonsekvensene kan skyldes flere faktorer, som endringer i fiskeart, doseringseffekter, eksperimentelle systemer osv. Det er derfor nødvendig med ytterligere ekstra studier, som molekylære studier, for å belyse faktorene som førte til disse forskjellene.

Fra et annet synspunkt påviste flere rapporter evnen til BLF-anrikede dietter til å lindre stressmarkørene hos flere fiskearter (Luna-Castro et al. 2022). BLF påvirket positivt blod GLU og CORT nivåer i karpe (Cyprinus carpio) (Kakuta 1998). Dessuten kan tilskudd av BLF innen vanlig karpe og japansk flyndre dietter på nivå 0,6 g per kg moderere plasma CORT-nivåene innenfor ønskelige grenser for støttende stressmotstand (Hashem et al. 2022; Kakuta 1998; Yokoyama et al. 2005). Interessant nok ble det oppdaget en signifikant positiv effekt av BLF i stressresponsen, slik som laktat- og CORT-nivåer av sibirsk stør (Falahatkar et al. 2014). Fra funnene nevnt ovenfor kan vi konkludere med at kosttilskudd BLF kan forbedre stresstoleranse, hematologisk profil, leverfunksjoner og nyrefunksjoner til behandlet fisk med mulig anvendelighet i fiskedietter.

Antioksidantegenskaper til BLF

De enzymatiske antioksidantforsvarsmekanismene er viktige for å motvirke det oksidative stresset som oppstår ved overproduksjon av frie radikaler og reaktive oksygenarter (ROS). Studier viste at LF-administrasjon i kosten var relatert til økt antioksidantkapasitet hos frisk fisk (Lygren et al. 1999). Kosttilførsel av både BLF og kitosan nanopartikler forbedret enzymnivåene superoksiddismutase (SOD), katalase (CAT) og glutation S-transferase (GST) i Nile tilapia (Abdel-Wahab et al. 2021). Kosttilskudd av BLF påvirket imidlertid ikke aktivitetene til CAT, GST og glutationreduktase (GSR) til gulfinnet brasmer (Esmaeili et al. 2019). Mens Morshedi et al. (2021) antydet at den høye dosen av BLF (800 mg/kg diett) signifikant reduserte CAT-aktiviteten i leveren, mens en 400 mg/kg diett forbedret CAT-aktiviteten i leveren til asiatisk havabbor. Hashem et al. (2022) viste nylig at Nile-tilapia-dietter tilført 800 mg BLF/kg diett reduserte serum-MDA betydelig og betydelig økte serum total antioksidantkapasitet (TAOC) etter bakteriell infeksjon. I kontrast, Pagheh et al. (2018) illustrerte at kosttilskuddet av BLF (800 eller 1200 mg/kg diett) ikke påvirket leverens antioksidantindekser, inkludert SOD, CAT og TAOC av Silvery-Black Porgy.

Den antioksidative evnen til fisk som fikk BFL i diettene sine, kan akkrediteres av de chelaterende og rensende egenskapene til BLF mot oksidativt stress. Rapporter viste at antioksidantegenskapene til BLF har vært knyttet til forebygging av lipidperoksidasjon og erytrocytthemolyse (Morshedi et al. 2021). Dessuten resulterte LF-administrasjon i lavere intracellulære nivåer av ROS, noe som indikerer dens evne til å forhindre oksidativt stress (Hashem et al. 2022). Dessuten har LF metallionebindingsevne og kan forhindre jernkatalyserte hydroksylradikaler via Fenton-reaksjonen, som regnes som en viktig kilde til ROS. Derfor er LF-antioksidantfunksjonen mest sannsynlig knyttet til dens kapasitet til å rense jern og redusere ROS-produksjon (Esmaeili et al. 2019).

Effekter av BLF på uttrykket av cytokiner

Cytokiner er signalmolekyler dannet av immunceller som øker tilstrømningen av fagocytiske celler for å overvinne og ødelegge angripende patogener. De har en betydelig funksjon i å regulere fiskens immunrespons. Interleukin 1 beta (IL-1), som et pro-inflammatorisk cytokin, avslører en vesentlig del i regulering av inflammatoriske og immune prosesser gjennom et bidrag til å oppmuntre til spredning av makrofager og lymfocytter (Wang og Secombes 2013). Rapporter viste at BLF kunne redusere den inflammatoriske prosessen ved forskjellige patologier. Det har vært kjent at BLF kunne undertrykke forskjellige inflammatoriske midler, slik som TNF- og CD4-celler. Spesielt kan LF feste og sekvestre lipopolysakkarider, og unngå pro-inflammatorisk veiaktivering, sepsis og vevsskade (Siqueiros-Cendón et al. 2014).

Innen akvakultur har det blitt publisert flere studier om virkningen av diett-BLF på uttrykket av cytokiner. For eksempel økte dietttilførselen av 0.1 prosent BLF uttrykket av IL-1-genet i nyrene til ungfisk av regnbueørret (Khuyen et al. 2017). Supplering av dietter med BLF alene eller med en blanding med nano-chitosan undertrykte også ekspresjonen av tumornekrosefaktor-alfa (TNF-) og oppregulert ekspresjon av IL-1-gener i Nile-tilapia (Abdel-Wahab et al. . 2021). Ny publisert forskning i Nile tilapia viste at BLF-supplerte dietter ga nedregulering i mRNA-ekspresjonsnivåer av tolllignende reseptor 9 (TLR9), TNF- , IL-21, IL-6, IL{{18} }, IFN-, IL-1 og caspase3 sammenlignet med de som ble oppdrettet i den oksytetracyklinbehandlede gruppen (Hashem et al. 2022). Disse forfatterne foreslo nedreguleringstrenden av disse inflammatoriske indikatorene i tilapia-matet diett med 1,2 g BLF/kg diett sammenlignet med kontrollgruppen (Hashem et al. 2022).

Immunstimulerende effekter av BLF

I en tid med grønnvennlig industri blir bruk av naturlige immunstimulerende midler i akvakultursektoren for å unngå bakterielle sykdommer sett på som en ny positiv tilnærming (Kumari et al. 2003; El-Saadony et al. 2021; Naiel et al. 2021b; Yilmaz et al. 2022). Forskning har vist at BLF er et av de attraktive elementene i bovin melk, som har potente immunstimulerende effekter (Niaz et al. 2019). LF som har mindre enn 5 prosent jernmetning kalles "apo-laktoferrin" (apo-LF eller det naturlige jernfrie), mens det jernmettede laktoferrinet kalles "holo-laktoferrin" (holo-LF) (Bokkhim et al. 2013). LF viser potente immunmodulerende funksjoner hos pattedyr (Suzuki et al. 2005). BLF kan skille ut flere antiinflammatoriske cytokiner og robuste pro-inflammatoriske responser i dyretarmen (Donovan 2016). Mens det er i fisk, er den immunstimulerende aktiviteten av BLF tilrettelegges ved å utløse ikke-spesifikk immunitet, som tilbyr forsvar i møte med en lang rekke fiskeassosierte patogener (Cecchini og Caputo 2009).

Det er velkjent at transkripsjon av immunassosierte gener kan være et gunstig verktøy for å vurdere immunresponser hos vannlevende dyr (Alhoshy et al. 2022). Det oppregulerte uttrykket av immunassosierte gener i fiskegrupper som matet BLF-levert dietter kan være knyttet til dets evne til å stimulere produksjonen av cytokiner gjennom makrofager og også øke produksjonen av makrofager, granulocytter og nøytrofiler (Sakai et al. 1993). Kosttilskudd av BLF stimulerte mer merkbart transkripsjonen av immunkoblede gener. Det økte uttrykket av de immunassosierte genene kunne belyse den økte resistensen hos ungfisk av regnbueørret som tidligere ble fôret med BLF-baserte dietter (Khuyen et al. 2017).

Det ble også lagt merke til at BLF-baserte dietter betydelig økte slimsekresjon og serum bakteriedrepende aktiviteter hos sibirsk stør. Andre serumperoksidaser, naturlig hemolytisk komplement og totale IgM-konsentrasjoner ble imidlertid ikke påvirket av kosttilskudd av BLF (Eslamloo et al. 2012). Tidligere publiserte forskningsstudier viste at kosttilskudd BLF økte lysosomaktiviteten i en rekke finfiskarter som asiatisk steinbit (Kumari et al. 2003), Nile tilapia (El-Ashram og ElBoshy 2008), japansk ål (Ren et al. 2007) , regnbueørret (Rahimnejad et al. 2012), sibirsk størje (Eslamloo et al. 2012), afrikansk ciklidefisk (Moradian et al. 2018), Silveryblack Porgy (Pagheh et al. 2018) og gulfinnet brasmer (Esmaeili et al. . 2019) og asiatisk havabbor (Morshedi et al. 2021; Yokoyama et al. 2019) fant at fisk matet med 1 av 2 g/kg diett av BLF viste et overlegent nivå av slim LYZ-aktivitet enn kontrollgruppen. Nylig har Abdel-Wahab et al. (2021) beskrev at serum-LYZ-aktivitet ble forsterket i Nile-tilapia matet med BLF, mens de høyeste nivåene ble lagt merke til i fiskegruppen som matet en kombinasjon av BFL og kitosan-nanopartikler.

Hos tilapia-fisk ble de immunologiske variablene som IgM og IgG signifikant forsterket ved diettinkludering av 0,8 eller 1,2 g/kg BLF (Hashem et al. 2022). Omvendt har Welker et al. (2007) presenterte BLF-supplement påvirket ikke at serum LYZ-nivåer i Nile tilapia dietter. Verdiene av LYZ-aktivitet i havbrasme fôret med BLF ga heller ikke betydelige fluktuasjoner sammenlignet med prebiotika- og kontrollgruppene (Morshedi et al. 2020). Disse inkonsekvensene i litteraturen kan ha sammenheng med faktorer som BLF-doser, vannkvalitet, eksperimentelle forhold, fiskearter og pepsinaktiviteter i fiskemager, noe som kan påvirke deres evne til å fordøye BLF inn i tarmens lumen, og dermed påvirke den biologiske tilgjengeligheten. av BLF.

En nylig publisert artikkel av Soliman og medforfattere viste at kosttilskudd BLF betydelig økte cellemediert immunitet hos sølvkarpe (Soliman et al. 2022). Disse forfatterne fant at BLF i kosten betydelig økte lymfocytter og monocytter prosent, fagocytisk kapasitet (fagocytisk indeks og fagocytisk aktivitet), og antall lymfocytter i tarmen og makrofager i leveren, bukspyttkjertelen og milten til sølvkarpe (Soliman et al. 2022) ). I reker viste en tidligere publisert studie også at dietter tilført BLF med en dosehastighet på 100 mg/kg diett i syv dager induserte en signifikant økning i agglutinasjonstitere mot A. hydrophila og fenoloksidase enzymaktivitet i Macrobrachium rosenbergii (Chand et al. 2006).

Roller til BLF for å øke motstanden mot bakterielle infeksjoner

Det er gjennomgått at BLF kan styrke fiskens immunsystem og øke sykdomsresistens etter bakteriell utfordring (Luna-Castro et al. 2022). Rapporter viste at kosttilskudd av BLF kan modifisere immuniteten til tarmslimhinnen, og kan derfor bidra til å øke motstanden mot bakterielle infeksjoner (Taherah 2021). På samme måte forbedret bruken av BLF i dietten til asiatisk steinbit (Clarias batrachus) overlevelsesevnen betydelig etter utfordringen med A. hydrophila-bakterier sammenlignet med fisken uten BLF-supplert (Kumari et al. 2003). Tilsvarende ble det rapportert at BLF økte motstanden mot bakterielle infeksjoner hos flere fiskearter, som Edwardsiella ictaluri i kanalsteinbit (Welker et al. 2010), Streptococcus agalactiae i hybrid tilapia (O. nilotica × O. mossambicus) (Wang et al. al. 2013), A. salmonicida chromogens i regnbueørret (Khuyen et al. 2017), V.harveyi i gulfinnet brasmer (Esmaeili et al. 2019), og nylig V. vulnificus i sølvkarpe (Hypophthalmichthys molitrix) (Soliman al. 2022). Også hos rekearter ble det funnet at LF i kosten betydelig forbedret sykdomsresistensen til Macrobrachium rosenbergii og overlevelsesraten etter A. hydrophila-utfordringen (Chand et al. 2006).

En tidligere rapport viste at de in vivo antibakterielle egenskapene til BLF kan tilskrives den antimikrobiske aktiviteten til BLF via fremme av jern som er essensielt for bakterievekst, som da vil føre til undertrykkelse av bakterievekst (González-Chávez et al. 2009) . På samme måte ble det funnet at kosttilskudd BLF økte motstanden mot bakterielle infeksjoner av Nile tilapia fisk som Streptococcus iniae (Welker et al. 2007) og nylig A. veronii (Hashem et al. 2022). I det siste ble det også funnet at Nile-tilapia som mottok dietter beriket med graderte mengder BLF alene eller kombinert med kitosan-nanopartikler hadde betydelig høyere relative prosentvise overlevelsesverdier etter eksperimentell infeksjon med A. hydrophila når enn kontrollgruppen (Abdel-Wahab et al. 2021).

Anti-parasittiske egenskaper til BLF

I studiene utført innen humanmedisin ble det antydet at de antiparasittiske egenskapene til BLF ser ut til å være knyttet til interferensen i jernhemostasen til Pneumocystis carinii (Cirioni et al. 2000), eller noen ganger er BLF representert som en spesifikk jerndonor hos andre parasitter som Tritrichomonas fetus (Giansanti et al. 2013). Studier utført i in vitro-forsøkene avslørte at LF har en verifiserbar aktivitet angående humane patogene sopp, som forskjellige Candida-arter, og kan undertrykke veksten av Plasmodium berghei (Larkins 2005). Figur 2 representerer de foreslåtte antiparasittiske aktivitetene til BLF.

I fisk har det blitt foreslått at inkludering av BLF i kosten har positive effekter mot forskjellige ektoparasitter som Ichthyophthirius multifiliis og Cryptocaryon irritans som infiserer fiskens kroppsoverflater (Kakuta 1996, 1998). Det forbedrer også hudslimsekresjon, LYZ-aktivitet og lektinaktivitet i rød brasmer (Kakuta 1996) og oransjeflekket havabbor (Epinephelus coioides) (Yokoyama et al. 2006). I det siste ble det observert at Neobenedenia-gorillaer matet med en diett beriket med 1 g/kg BLF hadde færre parasitter enn de som ble gitt i kontrolldietten (Yokoyama et al. 2019). I tillegg fant disse forfatterne også at antall parasitter per arealenhet av fiskens kroppsoverflate var dårligere hos fisken som fikk diett-BLF enn kontrollgruppen. Kosttilførselen av BLF forbedret lektinaktivitetene i hudslimet og kan fjerne sjansen for rekombinant patogenbinding til fiskekroppen. Som kjent er lektin anerkjent som hovedproblemet knyttet til den anti-parasittiske aktiviteten til fiskekroppens overflate. Det har også blitt indikert at lysozymaktiviteten i huden ble merkbart økt hos fisk som fikk BLF. Denne økningen av lysozymaktivitet var forbundet med en lav forekomst av N. girlie-infeksjon (Yokoyama et al. 2019)

Konklusjoner og perspektiv

Denne artikkelen beskrev potensiell bruk av BLF som fôrtilsetning i akvakultur. Den fremhevet også de fremtredende effektene av kosttilskudd BLF på vekstindeksene, fordøyelsesenzymer, fôreffektivitet, jernmetabolisme, blodmetabolitter, immunitet, sykdomsresistens, antioksidantstatus og uttrykk for pro-inflammatoriske responser i behandlet fisk og reker. Basert på den siterte litteraturen, kan BLF brukes som et alternativ til en antibiotikaapplikasjon. I tillegg kan den brukes som fôrtilskudd for å redusere de negative virkningene av stressende forhold som påvirker fisk og reker. Disse funksjonene kan være knyttet til dens potensielle antimikrobielle, antiinflammatoriske, antiparasittiske og antivirale aktiviteter. Selv om de som er nevnt ovenfor er viktige biologiske aktiviteter for BLF, krever de faktiske mekanismene til BLF for å forbedre fiskehelsen ytterligere undersøkelser og forskningsstudier.

Forfatterbidrag

Alle forfattere bidro likt til konseptualiseringen, implementeringen og resultatene av dette forskningsarbeidet presentert i denne artikkelen.

Finansiering Fri tilgangsfinansiering levert av The Science, Technology & Innovation Funding Authority (STDF) i samarbeid med The Egyptian Knowledge Bank (EKB)

Kodetilgjengelighet

Ikke aktuelt.

Datatilgjengelighet

Forfatterne bekrefter at dataene som støtter funnene i denne studien er tilgjengelig etter rimelig forespørsel fra den tilsvarende forfatteren.

Erklæringer

Samtykke til publisering

Forfatterne godkjenner å behandle denne artikkelen for publisering.

Konkurrerende interesser

Ingen.

Etisk godkjenning

Det vil ikke være noe krav om etisk godkjenning siden data fra tidligere publiserte studier der informert tillatelse ble mottatt av primæretterforskere ville bli tilgjengelig og analysert.

Åpen tilgang

Denne artikkelen er lisensiert under en Creative Commons Attribution 4.0 internasjonal lisens, som tillater bruk, deling, tilpasning, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium eller format, så lenge du gir passende kreditt til den(e) originale forfatteren(e) ) og kilden, oppgi en lenke til Creative Commons-lisensen, og angi om endringer ble gjort. Bildene eller annet tredjepartsmateriale i denne artikkelen er inkludert i artikkelens Creative Commons-lisens med mindre annet er angitt i en kredittgrense til materialet. Hvis materiale ikke er inkludert i artikkelens Creative Commons-lisens og din tiltenkte bruk ikke er tillatt av lovbestemt regulering eller overskrider tillatt bruk, må du innhente tillatelse direkte fra opphavsrettsinnehaveren.

Referanser

1. Abdel-Latif HMR, Dawood MAO, Alagawany M, Faggio C, Nowosad J, Kucharczyk D (2022a) Helsefordeler og potensielle anvendelser av fucoidan (FCD) utvunnet fra brun tang i akvakultur: en oppdatert oversikt. Fish Shellfish Immunol 122:115–130.

2. Abdel-Latif HMR, Dawood MAO, Menanteau-Ledouble S, El-Matbouli M (2020) Naturen og konsekvensene av ko-infeksjoner i tilapia: en gjennomgang. J Fish Dis 43(6):651–664.

3. Abdel-Latif HMR, El-Ashram S, Yilmaz S, Naiel MAE, Abdul Kari Z, Hamid NKA, Kucharczyk D (2022b) Effektiviteten til Arthrospira platensis og mikroalger i å lindre stressende forhold som påvirker finne- og skalldyrarter: en oversikt. Aquaculture Rep 24:101135.

4. Abdel-Tawwab M, Khalil RH, Nour AM, Elkhayat BK, Khalifa E, Abdel-Latif HMR (2022) Effekter av Bacillus subtilis-fermentert riskli på vannkvalitet, ytelse, antioksidanter/oksidanter og immunitetsbiomarkører for hvite ben reker (Litopenaeus vannamei) oppdrettet ved forskjellige saltholdigheter med null vannutveksling. J Appl Aquac 34(2):332–357.

5. Abdel-Wahab MM, Taha NM, Lebda MA, Elfeky MS, Abdel-Latif HMR (2021) Effekter av bovin laktoferrin og kitosan nanopartikler på serum biokjemiske indekser, antioksidative enzymer, transkriptomiske responser og resistens av Nile tilapia mot Aeromon. Fish Shellfish Immunol 111:160–169.

6. Skuespiller JK, Hwang SA, Kruzel ML (2009) Laktoferrin som en naturlig immunmodulator. Curr Pharm Des 15(17):1956–1973.

7.Adlerova L, Bartoskova A, Faldyna M (2008) Lactoferrin: en anmeldelse. Vet Med 53(9):457–468.

8. Ahmadifar E, Yousefi M, Karimi M, Fadaei Raieni R, Dadar M, Yilmaz S, Abdel-Latif HMR (2021) Fordeler med kostholdspolyfenoler og polyfenolrike tilsetningsstoffer til akvatisk dyrehelse: en oversikt. Anmeldelser i Fisheries Science & Aquaculture 29(4):478– 511.

9. Alagawany M, Farag MR, Abdelnour SA, Dawood MAO, Elnesr SS, Dhama K (2021) Curcumin and its different forms: a review on fish nutrition. Akvakultur 532:736030.

10. Alhoshy M, Shehata AI, Habib YJ, Abdel-Latif HMR, Wang Y, Zhang Z (2022) Nutrigenomics in crustaceans: Current status and prospects. Fisk Skalldyr Immunol 129:1–12.

For more information:1950477648nn@gmail.com