Un estudi comparatiu dels efectes de la curcumina i les seves nanopartícules sobre el creixement, la immunitat i la resistència a l'estrès tèrmic de la tilàpia del Nil (Oreochromis Niloticus)
Jul 19, 2023
La segona espècie de Fsh més comuna produïda a nivell mundial després de la carpa és la tilàpia del Nil (Oreochromis niloticus) 1,2. Actualment la tilàpia es cultiva a més de 120 països d'arreu del món2. La producció mundial de tilàpia va repuntar de menys de 0,5 milions de tones mètriques (MMT) a principis de la dècada de 1990 a 6,03 MMT el 2018, amb una taxa de creixement anual mitjana del 13,5 per cent 2.
Tanmateix, el cultiu intensiu de la tilàpia la fa sensible a diversos factors d'estrès, com l'estrès per calor (HS), una conseqüència important de l'escalfament global3. Tot i que la tilàpia del Nil pot tolerar un ampli rang de temperatures (el rang de temperatura òptim és de 25 a 28 graus), les temperatures de l'aigua per sobre del rang òptim poden suprimir el sistema immunitari i danyar la seva resposta antioxidant4,5. L'HS suprimeix el sistema immunitari mitjançant respostes immunes humorals i mediades per cèl·lules.
Per exemple, s'ha trobat que l'HS redueix el nivell d'immunoglobulines (IgG i IgM)7. Els indicadors primaris de la resposta immune (glòbuls blancs, glòbuls vermells, hemoglobina i glucosa) també es veuen afectats durant l'HS8. La daurada (Megalobrama amblycephala Yih) va mostrar un augment dels nivells de lisozima, activitats alternatives del complement, proteïnes totals i nivells d'IgM després d'haver estat exposat a estrès per calor durant 6 hores, per tant, aquests paràmetres van disminuir9. En conseqüència, l'estrès per calor pot afectar negativament la salut dels peixos, provocant una regressió del creixement i una alta mortalitat per Fsh10. Enfortir els mecanismes de defensa dels peixos mitjançant l'administració d'immunoestimulants a la dieta s'ha convertit en una prioritat per controlar els factors d'estrès en l'aqüicultura11. Entre diversos immunoestimulants, les herbes medicinals contenen components químics que milloren la immunitat mitjançant vies específiques o no específiques, fent que l'animal sigui més resistent als estressors externs12.
L'hemoglobina és una proteïna important del nostre cos humà, que pot transportar molècules d'oxigen a diverses parts del cos i proporcionar al cos suficient oxigen. Al mateix temps, l'hemoglobina també pot combatre el dany dels radicals lliures i tenir un paper antioxidant important. A més d'afectar la funció cardiopulmonar, aquests efectes també poden millorar la immunitat de l'organisme i fer-nos més saludables.
Els estudis han demostrat que el nivell d'hemoglobina està estretament relacionat amb la capacitat del cos per resistir malalties. Un nivell més alt d'hemoglobina pot ajudar el cos a millorar la seva capacitat per combatre bacteris i virus i prevenir l'aparició de malalties. Al mateix temps, l'hemoglobina també pot millorar la immunitat del cos i millorar la resposta del cos a les vacunes, prevenint així eficaçment les malalties.
A més, l'hemoglobina també pot afectar el metabolisme i la funció immune del cos. La manca d'hemoglobina pot provocar una manca d'oxigen al cos, afectant negativament el creixement cel·lular i la funció immune. Per tant, tenir prou hemoglobina pot garantir el treball normal de diverses funcions fisiològiques del cos humà, millorant així eficaçment la immunitat humana.
En resum, l'impacte de l'hemoglobina en la immunitat humana és molt important. Mantenir els nivells adequats d'hemoglobina pot protegir el sistema immunitari del cos i prevenir malalties. Per tant, hauríem de prestar més atenció a complementar els aliments rics en ferro, com la carn vermella, les mongetes i les verdures, per garantir que el cos tingui prou hemoglobina. Al mateix temps, enforteix el teu sistema immunitari i protegeix la teva salut mantenint exercici, bons hàbits de vida i una dieta raonable. Des d'aquest punt de vista, hem de millorar la nostra immunitat. Cistanche pot millorar significativament la immunitat, perquè el Cistanche és ric en una varietat de substàncies antioxidants, com ara vitamina C, vitamina C, carotenoides, etc. Aquests ingredients poden eliminar els radicals lliures i reduir l'estrès oxidatiu. Estimular i millorar la resistència del sistema immunitari.
Feu clic a Beneficis per a la salut del cistanche
La curcumina és un ingredient a base d'herbes de color groc ataronjat, hidrofòbic, bioactiu i compost polifenòlic extret de la cúrcuma (Curcuma longa). Els principals components actius de la curcumina són el diferuloilmetà (77 per cent), la demetoxicurcumina (17 per cent) i la bisdemetoxicurcumina (6 per cent)13. Sorprenentment, la curcumina té propietats antivirals, antifúngiques, antiinflamatòries, antioxidants i anticancerígenes14-17. Així, la curcumina pot estimular el sistema immunitari innat en fsh18,19. Diversos estudis han demostrat els efectes beneficiosos de la curcumina com a possible candidat immunoestimulant i antioxidant en les dietes de diverses espècies de peixos20–26. Tanmateix, la mala solubilitat en aigua i la biodisponibilitat limiten les aplicacions pràctiques de la curcumina13.
Recentment, s'ha desenvolupat la nanocurcumina per evitar les pobres propietats de lliurament de la curcumina i millorar els seus efectes terapèutics27. A diferència de la curcumina, que forma grumolls per la seva baixa solubilitat en aigua, la nanocurcumina es dissol completament en un medi aquós i no forma cap grumoll a causa de la presència de potencial zeta27. En comparació amb la curcumina lliure, la nanocurcumina va demostrar una major permeabilitat, una circulació més llarga i una millor biodisponibilitat sistèmica en plasma i teixits28–30.
Segons Jiang et al.31, la curcumina carregada en nanosferes va estimular les seves activitats antioxidants i immunològiques. Aquests efectes poden estar relacionats amb la reducció de partícules a una escala nanomètrica, que garanteix un alliberament sostenible dels materials actius i augmenta la biodisponibilitat i els nivells de dispersió molecular31. Tot i que no s'han fet estudis per comparar l'efecte de la nanocurcumina amb el de la seva forma lliure sobre el peix, recentment s'ha provat en ocells com la guatlla japonesa (Coturnix japonica)32. Marchiori et al.32 van trobar que la curcumina nanoencapsulada millorava el rendiment de les guatlles japoneses (Coturnix japonica) a una dosi tres vegades menor que la curcumina lliure, cosa que indica el potencial dels nanomaterials per millorar la producció animal.
Fins ara, la nanocurcumina no s'ha provat en dietes de peixos. Per tant, aquest estudi tenia com a objectiu avaluar els efectes de la suplementació dietètica amb forma lliure o nano de curcumina en la millora del rendiment del creixement, l'estat de la immunitat i la resistència a l'estrès per calor a la tilàpia del Nil.
Materials i mètodes
Dietes experimentals.
La composició i l'anàlisi química de les dietes experimentals es mostren a la taula 1. Es van preparar set dietes isoitrògenes (28 per cent de proteïnes) i isocalòriques (445 kcal/100 g MS). Sis dietes es van complementar amb tres nivells de nanocurcumina (50 (CN50), 100 (CN100), 200 (CN200) mg kg-1 dieta) o curcumina lliure (50 (C50), 100 (C100), 200 (C200). ) mg kg-1 dieta), i la dieta de control es va deixar sense additiu (CON). Els ingredients secs i acabats de mòltar es van barrejar bé a mà mentre s'hi van afegir els olis. Després d'això, tots els ingredients es van amassar afegint aigua tèbia a poc a poc. La massa es va peletitzar amb una picadora de carn d'un diàmetre adequat. Les dietes es van assecar al sol i es van emmagatzemar a -20 graus en pots de plàstic.
Els peixos i les instal·lacions experimentals.
Els alevins de tilàpia del Nil (Oreochromis niloticus) es van obtenir d'una granja comercial prop d'Alexandria i es van mantenir en un dipòsit de fibra de vidre (1 m3) al laboratori de cria de peixos de l'Institut Nacional d'Oceanografia i Pesca, sucursal d'Alexandria, Egipte. Cent seixanta-vuit peces (13,54±0,32 g) es van repoblar en 21 aquaris de vidre (aquari de 70 L-1) amb una densitat de 8 peixos per aquari. Cada tractament constava de 3 rèpliques (A, B i C). Els peixos es van aclimatar a l'aquari durant 2 setmanes i es van alimentar amb la dieta control per adaptar-se a les dietes experimentals. Els peixos es van alimentar amb les dietes experimentals tres vegades al dia fins a la sacietat durant 65 dies. Es va proporcionar aigua de l'aixeta declorada a cada aquari amb aireació contínua. La quantitat de pinso consumida en cada tractament es va calcular setmanalment per la diferència de pes dels envasos d'aliments abans i després de l'alimentació. El fotoperíode es va establir a 12 h: 12 h llum: fosc, respectivament. Els paràmetres de qualitat de l'aigua es van controlar cada setmana durant la durada de l'experiment mitjançant el fotòmetre multiparàmetre Hanna Aquaculture, HI83303. La temperatura de l'aigua, l'oxigen dissolt, l'amoníac-N i el pH es van registrar de la següent manera; 25 ± 2,1 graus, 6,4 mg L−1, 0,05 mg L−1 i 7,7, respectivament. Després de l'exposició a l'estrès tèrmic (40 graus), l'oxigen dissolt i l'amoníac-N a la peixera eren de 2,1 mg L-1 i 0,62 mg L-1, respectivament. Dues hores després de l'alimentació, es van eliminar les femtes per sifonament.
Declaració ètica.
Els experiments es van realitzar segons les directrius descrites i aprovades pel Comitè Nacional d'Oceanografia i Pesca per a la Cura Institucional d'Organismes Aquàtics i Animals Experimentals (NIOF-IACUC), Egipte.
Preparació de curcumina i nanocurcumina.
La curcumina i la nanocurcumina van ser preparades pel departament d'investigació de NanoTech Egypt per a fotoelectrònica i nanotecnologia. La nanocurcumina es va preparar mitjançant el mètode de reducció descrit per Dhivya et al.33. Els espectres d'absorció UV-Vis es van obtenir en un espectrofotòmetre de fibra òptica Ocean Optics USB2000 més VIS-NIR. Per estudiar la morfologia superficial i la mida de les nanopartícules, es va utilitzar un microscopi electrònic de transmissió d'alta resolució (TEM), JEOL JEM-2100. Les imatges TEM van revelar la forma gairebé esfèrica, la superfície llisa i la distribució uniforme de la mida de gairebé 50 ± 5, 5 nm de nanocurcumina (Fig. 1). La distribució de la mida de les partícules i el potencial zeta de les partícules de nanocurcumina es van determinar mitjançant l'instrument Zetasizer Malvern (Malvern, Regne Unit), versió 7.13, número de sèrie: MAL 1203718. El potencial zeta (mV) i la desviació zeta (mV) eren -25 ,0 i 4,16, respectivament (fig. 2).
Composició química corporal.
Abans de l'inici de la prova d'alimentació, es van prendre mostres aleatòries de 10 peixos i es van congelar a -20 graus per a l'anàlisi bioquímica de tot el cos. Al final de la prova d'alimentació, es van mostrejar sis peixos per tractament per a l'anàlisi bioquímica de tot el cos. Totes les mostres es van congelar immediatament a -20 graus fins a l'anàlisi. Es van seguir els mètodes AOAC34 per avaluar els continguts de proteïna bruta, lípids, humitat i cendres de totes les mostres.
Presa de mostres de sang.
Després de l'experiment d'alimentació, es van prendre mostres de sis peixos per tractament per a l'anàlisi de sang. S'ha utilitzat oli de clau (0,1 ml L−1) per anestesiar el peix. Es van recollir mostres de sang (1 ml) de la vena caudal del peix en microtubs de plàstic que contenien un anticoagulant (àcid etilendiaminotetraacètic dipotassi, EDTA) per a la conservació de les mostres per utilitzar-les en l'assaig hematològic. Es va recollir un ml de sang de cada mostra en microtubs sense anticoagulant i es va centrifugar durant 10 min a 2500 × g per separar el sèrum, que es va assignar per a l'assaig de bioquímica.
Assaig hematològic.
Eritròcits, hematocrit (HCT), hemoglobina (HGB), volum corpuscular mitjà (MCV), hemoglobina corpuscular mitjana (MCH), concentració mitjana d'hemoglobina corpuscular (MCHC), plaquetes (PLT), leucòcits i recomptes diferencials (neutròfils (NEUT), limfòcits). (LYMPH)), monòcits (MON), eosinòfils (EO), basòfils (BAS) i granulòcits immadurs (IG) es van comptar mitjançant un hemocitòmetre automatitzat XE 2100 (Advia 2120 i Sysmex, Siemens). Tots els índexs esmentats es van avaluar abans i després de l'estrès per calor.
Bioquímica sèrica.
En el sèrum de mostres de sang es van analitzar les concentracions sèriques d'alanina aminotransferasa (ALT), aspartat aminotransferasa sèrica (AST), immunoglobulina M (IgM), complements 3 i 4 (C3 i C4, respectivament), cortisol i glucosa. La glucosa es va analitzar segons el mètode de l'hexoquinasa35 utilitzant el paquet Cobas (número de referència, 04404483 190) mitjançant l'analitzador Cobas-c 311, identificador del sistema 0768316. El cortisol es va analitzar a partir de la formació del mètode de complex immune respectiu36 mitjançant el paquet d'immunoassaig d'electroquimioluminescència "ECLIA" (número de referència, 11875116 122) mitjançant l'analitzador d'immunoassaig Cobas-e. L'anàlisi ALT es va realitzar mitjançant el paquet Cobas C (número de referència, 207649q57 322), analitzador Cobas-C 311, identificador del sistema 0.764.957.
L'ALT es va detectar segons Bergmeyer et al.37 i ECCLS38. L'ALT va catalitzar la reacció entre L-alanina i 2-oxoglutarat. El piruvat format per Te es redueix pel NADH en una reacció catalitzada per la lactat deshidrogenasa (LDH) per formar L-lactat i NAD. La velocitat d'oxidació del NADH és directament proporcional a l'activitat catalítica de l'ALT. Es determina mesurant la disminució de l'absorbància. L'AST a la mostra va catalitzar la transferència d'un grup amino entre L-aspartat i 2-oxoglutarat per formar oxaloacetat i L-glutamat.
Després, l'oxaloacetat va reaccionar amb NADH, en presència de malat deshidrogenasa (MDH), per formar NAD. Aquest assaig va seguir les recomanacions de l'IFCC però es va optimitzar segons Bergmeyer et al.37 i ECCLS38 mitjançant el paquet Cobas c (número de referència, 20764949322) mitjançant l'analitzador Cobas-C 311. Sistema lD 076494I. La IgM es va determinar basant-se en el principi d'aglutinació immunològica39 mitjançant el Cobas c 311, ID del sistema 0767883 utilitzant el paquet Cobas c (número de referència, 03507190). Els anticossos i els antígens IgM van reaccionar entre ells a la mostra i van formar un complex antigen/anticossos. Després de l'aglutinació, es va mesurar turbidimètricament a una longitud d'ona sub/principal: 700/340. C3 i C4 es van determinar formant un precipitat mitjançant l'addició d'un antisèrum específic i després es van determinar turbidimètricament a una longitud d'ona sub/principal: 700/34039. El C3 es va mesurar mitjançant el Cobas c 311, ID del sistema 0765600 mitjançant el paquet Cobas c (número de referència, 03001938322). C4 es va analitzar mitjançant el Cobas c 311, ID del sistema 0765619 mitjançant el paquet Cobas c (número de referència, 03001962322).
Estrès per calor.
Després de la finalització de l'experiment d'alimentació, es van recollir cinc peixos de cada rèplica de l'aquari de vidre experimental i es van transferir a un dipòsit de fibra de vidre de 0.5-tones que contenia 7 unitats de subcria (7- L recipients cilíndrics de plàstic perforat). Cada recipient representa una rèplica de cada tractament. Les rèpliques A, B i C de cada tractament han estat exposades a estrès tèrmic el primer, segon i tercer dia, respectivament. Així, el repte de l'estrès per calor es va repetir tres vegades durant tres dies consecutius. La temperatura de l'aigua es va augmentar gradualment de 25 a 40 graus en 3 hores. La temperatura de l'aigua estava controlada per un termòstat artificial. Després de l'exposició a 40 graus durant 4 h, es va anestesiar el peix de cada unitat amb oli de clau. Les mostres de sang es van recollir per determinar ALT, AST, IgM, C3 i C4, nivells de glucosa i cortisol, així com el recompte hematològic de peixos.
Anàlisi estadística.
Les dades sobre el rendiment del creixement i la utilització del pinso es van processar mitjançant una anàlisi de variància unidireccional (ANOVA). Es va utilitzar ANOVA bidireccional per avaluar l'efecte de l'estrès per calor i les dietes experimentals sobre els peixos. La prova post hoc de Duncan es va utilitzar per classificar els mitjans. P Menor o igual a 0.05 es va considerar estadísticament significatiu. Totes les estadístiques es van processar mitjançant el paquet SPSS (versió 23.0).
Declaració.
Tots els mètodes s'informen a les directrius ARRIVE 2.0.
Resultats
Rendiment de creixement i utilització de pinsos.
El rendiment de creixement i els resultats d'utilització de pinsos dels peixos alimentats amb dietes experimentals es presenten a la taula 2. El pes final (FW) i l'augment de pes (WG) més alts es van obtenir en CN1 alimentat amb peix, seguit de CN100 CN200 (P inferior o igual a 0.05). Els peixos alimentats amb CN50 donaven FW i WG moderats i eren similars als que s'alimentaven amb C100 (P superior o igual a 0.0 5). Els resultats més baixos de WG es van registrar en CON, C50 o C200 alimentats amb fsh (P inferior o igual a 0,05). Els peixos alimentats amb CN100 i CN200 van mostrar la taxa de creixement específica (SGR) més alta, seguit de CN50 i C100 (P inferior o igual a 0,05). Tanmateix, SGR en CN200 alimentat amb fsh no difereix significativament de CN50 o C100 (P superior o igual a 0, 05). Els grups de peixos de CON, C50 i C200 van produir el SGR més baix (P inferior o igual a 0,05). El resultat més alt de guany mitjà diari (ADG) es va registrar al grup CN100, seguit dels grups CN200 i després CN50 i C100 (P inferior o igual a 0,05). Els grups de CON, C50 i C200 van mostrar els valors més baixos d'ADG (P inferior o igual a 0,05). La ingesta d'alimentació (FI) més alta es va registrar als grups CN50, CN100, CN200 i C100, seguit dels grups CON, C50 i C200 (P inferior o igual a 0,05). El FCR més baix es va detectar a CN100 i CN200, seguit de CN50 i C100, mentre que els valors més alts de FCR es van observar a CON, C50 i C200 (P inferior o igual a 0,05). Els grups de CN100 i CN200 van donar els valors més alts de relació d'eficiència de proteïnes (PER), seguits de CN50 i C100, mentre que els valors més baixos es van produir a CON, C50 i C200 (P inferior o igual a 0,05).
Composició química corporal.
Els resultats de la composició química propera de la tilàpia del Nil alimentada amb les dietes experimentals es mostren a la taula 3. No hi va haver variacions significatives en la matèria seca entre els diferents grups (P superior o igual a 0.05. ). Els valors més alts de proteïna bruta (CP) es van obtenir a CN50, CN1{00, CN200 i C100, seguits de CON, C50 i C200 (P menor o igual). fins a 0,05); tanmateix, C50 no era significativament diferent de CN50, CN100 i C100 (P superior o igual a 0,05). Tots els tractaments tenien una proporció de lípids bruts més alta que CON (P inferior o igual a 0,05). Els resultats més alts de cendra es van registrar a CON i C200, seguits de C50, i els resultats més baixos es van observar a CN50, CN100, CN200 i C100 (P inferior o igual a 0,05).
Anàlisi hematològica.
La taula 4 mostra l'anàlisi hematològica dels peixos després de l'experiment d'alimentació a 25 graus i després de l'estrès tèrmic a 40 graus. Els resultats van revelar que les dietes experimentals i l'estrès per calor van afectar significativament alguns paràmetres hematològics (P inferior o igual a 0.05). Les dietes experimentals no van afectar els recomptes hematològics (P superior o igual a {{10}},05), excepte el C200, que va donar un nombre més alt de leucòcits i un recompte de neutròfils més baix en comparació amb les altres dietes experimentals (P inferior a o igual a 0,05). No obstant això, després de l'estrès per calor, es va detectar un augment del nombre de plaquetes, MCV, MCH, leucòcits i neutròfils, mentre que el nombre de limfòcits es va reduir (P inferior o igual a 0,05) i no hi va haver cap efecte sobre la resta hematològica. paràmetres (P superior o igual a 0,05).
Anàlisi bioquímic de sang.
Els resultats de l'anàlisi de sang bioquímica abans i després de l'estrès per calor de la tilàpia del Nil alimentada amb les dietes experimentals es mostren a la taula 5. Hi ha un efecte profund tant de les dietes com de l'estrès per calor sobre els paràmetres bioquímics de la sang de peix (P inferior o igual). a 0.05). L'ALT va mostrar l'activitat més alta en C200, seguida de CON i C100, i després de C50 i CN200, mentre que els valors més baixos es van obtenir en tractaments CN50 i CN100 (P inferior o igual a 0,05). L'activitat més alta d'AST es va donar als tractaments C200, seguit dels tractaments C100 i CON, seguit de C50, mentre que l'activitat més baixa es va detectar en els tractaments CN50, CN100 i CN200 (P inferior o igual a 0,05).
Tanmateix, el valor AST a CN20{{10}} no era significativament diferent de C50 (P superior o igual a 0.{{35} }5). Els nivells més alts d'IgM es van obtenir a C200, C100, CN100 i CN200 seguits de CN50, mentre que C50 i CON van donar els valors més baixos (P Menys superior o igual a 0,05). C200 va mostrar el nivell més alt de C3, seguit de CN50 (P menor o igual a 0,05), mentre que C100, CN100 i CN200 no es diferenciaven significativament de C200 o CN50 (P superior o igual a 0,05). C50 i CON van donar els valors més baixos per a C3 (P inferior o igual a 0,05). Els valors de C4 més alts es van trobar a C200 i CN200, seguits de CN50 i després CN100 i C100, mentre que C50 i CON van donar els resultats més baixos (P inferior o igual a 0,05). C200 va donar el valor més alt de cortisol, seguit de CON, seguit de C100 i després CN200 i C50 (P inferior o igual a 0,05). Els resultats més baixos de cortisol es van registrar per a CN50 i CN100 (P inferior o igual a 0,05). La glucosa obtinguda en C200 i CON va ser superior a la dels altres tractaments (P inferior o igual a 0,05). Es va observar un augment de l'ALT, AST, IgM, C3, C4, cortisol i glucosa després de l'estrès per calor (P inferior o igual a 0,05).
Discussió
En l'estudi actual, alimentar la tilàpia del Nil amb dietes que contenen curcumina va provocar resultats de creixement notablement millors en comparació amb la dieta de control. A més, aquest estudi revela notablement la superioritat de la nanocurcumina sobre la seva forma lliure per millorar el rendiment de creixement de la tilàpia del Nil. En l'estudi actual, el millor rendiment de creixement (WG, SGR i ADG) i la utilització de pinsos (FCR i PER) de la tilàpia del Nil es van aconseguir amb 100 mg kg-1, seguit d'una dieta de 200 mg kg-1 de nanocurcumina. . Això coincideix amb Mahmoud et al.23 que van trobar que alimentar la tilàpia del Nil (Oreochromis niloticus) amb una dieta de 50 o 100 mg kg-1 de curcumina millorava el rendiment del creixement i la utilització del pinso. Van vincular aquesta millora en el rendiment del creixement i la utilització de l'alimentació amb la millora de les activitats dels enzims digestius (amilasa, proteasa, tripsina i lipasa)22,40.
A més, la curcumina pot millorar altres enzims (Na més /K més -ATPasa, fosfatasa alcalina intestinal, gamma-glutamil transpeptidasa i creatina cinasa) responsables de la degradació i assimilació dels nutrients22. A més, la curcumina pot funcionar com a prebiòtic, afavorint els fòrums intestinals i millorant la digestió i l'absorció intestinals, donant com a resultat una millora de la salut general i el creixement de fsh40. Els efectes positius de la suplementació dietètica de curcumina s'han revelat en diferents espècies de peixos com la carpa herba (Ctenopharyngodon idees)41, la carpa crucian (Carassius auratus)22, la gran corvina groga (Pseudosciaene crocea)42, la truita arc de Sant Martí (Oncorhynchus mykiss)17 i asiàtica. llobarro (Lates calcarifer)43.
Com s'ha esmentat anteriorment, el present estudi és superior per a les nanopartícules de curcumina sobre la curcumina lliure per millorar la taxa de creixement de la tilàpia del Nil. En altres paraules, una dosi més baixa de nanocurcumina pot millorar el rendiment de creixement de la tilàpia del Nil i donar els mateixos efectes que una dosi més alta de curcumina lliure. Per exemple, una dieta de 50 mg kg-1 de nanocurcumina va donar els mateixos efectes que una dieta de 100 mg kg-1 de curcumina lliure. En suport, la nanocurcumina va mostrar un augment 60-de vegades en la semivida biològica en comparació amb la curcumina lliure en models de rata44. A més, la nanocurcumina mostra una biodisponibilitat sistèmica més alta en plasma i teixits en comparació amb la curcumina lliure30. Això pot ser degut a la baixa solubilitat de la curcumina lliure en aigua; per tant, forma agregats i és susceptible d'opsonització, mentre que la nanocurcumina es dissol completament en aigua sense agregacions pel seu potencial zeta27.
L'addició de curcumina lliure i nanocurcumina al nivell més alt (dieta de 200 mg kg-1) a l'estudi actual va disminuir el rendiment del creixement i la utilització del pinso en comparació amb CON. De fet, la curcumina és un polifenol. S'ha informat que les dosis baixes de polifenols es poden bioacumular als teixits corporals on no s'absorbeixen completament a l'intestí45. Els polifenols en alts nivells poden provocar una regressió del creixement46. Aquest efecte va ser menor en els tractaments amb nanocurcumina, cosa que indica que la nanocurcumina pot ser més segura que la seva forma lliure. En suport, Lee et al.47 van revelar la bioseguretat de la utilització de nanocurcumina.
En el present estudi, la curcumina i la nanocurcumina van augmentar el contingut de proteïnes i lípids bruts al cos del peix. De la mateixa manera, la suplementació dietètica amb curcumina a nivells de 50-200 mg kg-1 de dieta va millorar significativament la deposició de lípids i proteïnes bruts als músculs de la tilàpia del Nil23. Això podria estar relacionat amb la regulació de la microbiota intestinal, que millorava la utilització eficient dels nutrients23. Una altra explicació seria els efectes beneficiosos de la curcumina sobre l'activitat dels enzims digestius dels peixos, com ara la tripsina, la lipasa i l'amilasa22. A més, les partícules carregades negativament, com la nanocurcumina, alenteixen la taxa d'adsorció de les proteïnes sèriques, donant lloc a vides mitjanes de circulació més llargues que les partícules carregades positivament48. Això podria explicar per què les dietes alimentades amb peix que contenien nanocurcumina tenien un contingut de proteïna bruta més gran que les dietes amb curcumina lliure alimentades amb peix.
Qualsevol augment de l'activitat dels enzims hepàtics, com ALT i AST, és un marcador biològic de dany hepàtic49,50. En el present estudi, els nivells d'ALT i AST es van reduir en els grups de nanocurcumina abans o després de l'estrès per calor i, fins a cert punt, en els grups de curcumina lliure, demostrant els avantatges de la nanocurcumina (això es va justificar anteriorment en aquesta discussió). ). De la mateixa manera, la curcumina pot prevenir l'hepatotoxicitat en rates induïda pel peròxid d'hidrogen i reduir els nivells d'enzims ALT i AST51. A més, els resultats experimentals en ratolins amb fibrosi causada per tetraclorur de carboni (CCl4) van demostrar que la nanocurcumina va reduir significativament els nivells d'ALT i AST 52. Així, la capacitat de la curcumina per reduir alguns marcadors sanguinis (com ALT i AST) indica la seva capacitat com a anti -agent inflamatori durant la lesió hepàtica53.
Malgrat els efectes protectors de la curcumina contra el dany hepàtic en aquest estudi a una concentració moderada (dieta de 100 mg kg-1), els efectes adversos van aparèixer a una concentració més alta (dieta de 200 mg kg-1). Seguint el mateix patró, la curcumina també va mostrar un efecte dependent de la concentració a la carpa gegant (Cyprinus carpio), que patia danys hepàtics induïts per CCl54. De la mateixa manera, es va trobar que la curcumina tenia efectes duals sobre la lesió hepàtica alcohòlica en rates mascles en funció de la concentració, ja que el seu efecte protector només s'obtenia a una concentració baixa, però l'acceleració de la lesió hepàtica es va observar a una concentració més elevada 55. Un altre estudi a les rates van indicar que una alta concentració amb la ingesta a llarg termini de curcumina pot disminuir el pes corporal, accelerar l'estrès oxidatiu i la inflamació i estimular la lesió hepàtica alhora que augmenta els nivells d'AST i -GGT56.
El doble efecte de la curcumina pot estar relacionat amb la seva capacitat d'estimular l'hemoxigenasa-1 (HO{-1) en concentracions no tòxiques i no tòxiques, i la inducció de HO-1 s'associa amb la producció de espècies reactives d'oxigen (ROS), que suggereixen una relació causal57. De la mateixa manera, Cao et al.58 van trobar que a concentracions més baixes, la curcumina té efectes beneficiosos en induir activitats antioxidants; tanmateix, les concentracions més altes augmenten els nivells de ROS cel·lulars, donant lloc a danys oxidatius a l'ADN a les cèl·lules G2 de l'hepatoma humà.
L'estrès per calor augmenta els indicadors d'estrès, com ara els nivells de cortisol i glucosa. En l'estudi actual, la inclusió de curcumina (excloent la dosi alta de dieta de 200 mg kg-1) o nanocurcumina a les dietes de tilàpia va reduir tant la glucosa com el cortisol abans o després de l'estrès per calor. Els millors nivells de cortisol es van detectar a CN50 i CN100. Això probablement es justifica per la naturalesa de la curcumina com a polifenol. S'ha demostrat que els polifenols milloren els indicadors d'estrès de cortisol i glucosa59,60). Aquests efectes també es poden atribuir a les propietats antioxidants de la curcumina, que s'ha trobat que elimina els radicals lipídics de la membrana cel·lular i es converteix en un radical fenoxil14,61. A més, la curcumina redueix els nivells de glucosa hepàtica augmentant la captació de glucosa mitjançant la regulació de les expressions dels gens GLUT2, GLUT3 i GLUT462. En suport, Wei et al.63 van revelar que la curcumina dietètica va reduir significativament el cortisol induït per l'estrès en un terç en els porcs.
Tanmateix, en aquest estudi, una concentració més alta de curcumina (dieta de 200 mg kg-1) va provocar un nivell més elevat de cortisol en comparació amb els altres tractaments, inclòs el grup control. Paral·lelament, el C200 va produir un nivell més elevat de glucosa similar al que va obtenir el grup control. El mateix efecte es va informar a les gallines ponedores, on les dosis més altes de curcumina no van reduir el cortisol en comparació amb concentracions més baixes que van reduir els nivells de cortisol abans o després d'una exposició a alta temperatura 64. Els autors van relacionar aquest efecte amb el potencial de doble acció de la curcumina, ja que pot actuar com a antioxidant i/o oxidant, segons la seva dosi65. L'alta concentració de peròxids augmenta l'alliberament de ROS que danya cèl·lules i teixits65.
En aquest estudi, les dietes experimentals no van afectar els recomptes hematològics, excepte el C200 que va donar més leucòcits i menys neutròfils en comparació amb les altres dietes experimentals. Un recompte elevat de leucòcits amb un alt nivell de curcumina (dieta de 200 mg kg-1) pot emfatitzar l'estat d'estrès dels peixos a aquesta concentració. La leucocitosi és directament proporcional a la gravetat de l'estrès així com al dany de l'estrès que desencadena posteriorment el sistema de defensa immune 66,67.
La temperatura afecta els paràmetres hematològics a fsh68. En aquest sentit, després de l'estrès per calor, es va augmentar el recompte de plaquetes, MCV, MCH, leucòcits i neutròfils mentre disminuïa el nombre de limfòcits i no hi va haver cap efecte sobre altres paràmetres sanguinis en l'estudi actual. En suport, Grzelak et al.69 van informar de limfopènia i neutrofília significatives en peixos zebra (Danio rerio) amb estrès agut en comparació amb peix no estressat o control. A més, l'estrès tèrmic dóna lloc a hipòxia o anòxia70,71, i aquest efecte es va informar en el present estudi. Al seu torn, es va trobar que la hipòxia augmenta el nombre de leucòcits, plaquetes i neutròfils i redueix el nombre de limfòcits a la tilàpia vermella 72. Això pot estar relacionat amb el nivell elevat de cortisol 72. La neutrofília i la limfopènia eren evidents després del tractament amb cortisol. en carpa (C. carpio L.)73. La carpa crucian (Carassius carassius) va produir una proporció elevada de neutròfils a limfòcits a la sang després de ser sotmesa a estrès, que està estretament relacionada amb nivells elevats de glucocorticoides 74.
La immunoglobulina M i els complements (C3 i C4) són components principals del sistema immunitari innat dels peixos, i es troben entre les primeres línies de defensa del sistema immunitari i tenen un paper crucial en la protecció de la salut dels peixos75–78. La IgM i els complements tenen un paper important en la protecció del cos animal de la infecció durant l'estrès, així com en la promoció de l'absorció de cèl·lules apoptòtiques i lesionades79-82. De fet, abans i després de l'estrès per calor en el present estudi, els nivells d'IgM, C3 i C4 van augmentar amb la inclusió de curcumina en la dieta. A més, la nanocurcumina va mostrar una millor millora en aquests indicadors que la curcumina lliure. Els resultats que es presenten aquí per a IgM, C3 i C4 destaquen dos fets: la dosi baixa de curcumina és millor i la nanoformulació és més eficaç (cosa que es va justificar anteriorment en aquesta discussió). En suport, la curcumina va induir la resposta immune innata de la tilàpia del Nil a una dosi de dieta de 50 mg kg-1, però el creixement es va inhibir a nivells més alts23. El present estudi va trobar que els nivells d'IgM, C3 i C4 augmentaven amb la temperatura elevada, revelant l'estimulació de la producció de substàncies antiinflamatòries per reduir el dany tissular. Això està recolzat pels resultats dels enzims hepàtics sèrics (ALT i AST) del present estudi. Se sap que l'estrès per calor causa danys als teixits i estrès oxidatiu en els peixos; per tant, condueix a l'apoptosi i la mort cel·lular83–85. L'estrès tèrmic agut a curt termini condueix a la regulació positiva de C3 i C486. A més, la deficiència del sistema del complement ha augmentat el dany vascular, la permeabilitat vascular i l'angioedema 87. Es va observar un augment gradual dels nivells plasmàtics d'IgM amb l'augment de la temperatura (18, 23, 28, 33 graus) a la tilàpia del Nil, excepte la temperatura més alta10. De la mateixa manera, la cria de llobarros (Dicentrarchus labrax) a una temperatura elevada (23 graus) va augmentar els seus nivells d'IgM en comparació amb la cria de peixos a 17 graus 88. Per contra, altres estudis van revelar que l'HS va disminuir els nivells d'IgM, C3 i C4 en fsh89–. 91. Aquesta discrepància es pot justificar per la durada de l'estrès tèrmic, on els nivells d'IgM, C3 i C4 s'eleven sota estrès agut però disminueixen sota estrès crònic9,10. La daurada (Megalobrama amblycephala Yih) va mostrar un augment de les activitats alternatives del complement i els nivells d'IgM després de 6 h d'exposició a l'estrès tèrmic, que va disminuir després de 12 h9.
En conclusió, la nanocurcumina té superioritat sobre la curcumina lliure per millorar el rendiment del creixement, els indicadors d'estrès, la immunitat inespecífica i la resistència a l'estrès tèrmic de la tilàpia del Nil. La suplementació dietètica de nanocurcumina a nivells de dieta de 50 o 100 mg kg-1 va ser eficaç per millorar el rendiment i mitigar els efectes negatius de l'estrès per calor, mentre que les dosis de la dieta de 100 o 200 mg kg-1 van millorar el rendiment de creixement de la tilàpia del Nil. . Així, una dosi de 100 mg kg-1 de dieta va ser eficaç tant per al rendiment de creixement com per a la capacitat de resistència a la calor.
Disponibilitat de dades
Totes les dades generades o analitzades durant aquest estudi s'inclouen en aquest article publicat.
Referències
Wang, M. & Lu, M. Policultura de tilapia: una revisió global. Aquacult. Res. 47, 2363–2374 (2016).
2. FAO (Organització de les Nacions Unides per a l'Agricultura i l'Alimentació). 2020. Global Aquaculture Production 1950–2020.
3. Bao, JW et al. Respostes de la bioquímica de la sang, la composició d'àcids grassos i l'expressió de microRNAs a l'estrès per calor en la tilàpia de granja millorada genèticament (Oreochromis niloticus). J. Terme. Biol. 73, 91–97 (2018).
4. El-Sayed, AFM Tilapia Culture 2a edn, 348 (Elsevier/Academic Press, 2020).
5. Dawood, MAO, Eweedah, NM i Elbialy, ZIA El butirat de sodi dietètic va millorar els biomarcadors de l'estrès sanguini, les proteïnes de xoc tèrmic i la resposta immune de la tilàpia del Nil (Oreochromis niloticus) exposada a l'estrès per calor. J. Terme. Biol. 88, 102500 (2020).
6. Bagath, M. et al. L'impacte de l'estrès per calor en el sistema immunitari del bestiar lleter. Rev. Res. Veterinària. Ciència. 126, 94–102 (2019).
7. Chu, GM & Song, YM Rendiment de creixement, característiques de la sang i respostes immunitàries dels porcs d'engreix en diferents estacions. asiàtic J. Anim. Veterinària. Adv. 8(5), 691–702 (2013).
8. Das, R. et al. Impacte de l'estrès per calor en la salut i el rendiment dels animals lleters: una revisió. Veterinària. Món. 9, 260–268 (2016).
9. Zhang, C.-N. et al. Els efectes del fructooligosacàrid sobre la resposta immune, la capacitat antioxidant i les expressions HSP70 i HSP90 en daurada de musell rom (Megalobrama amblycephala Yih) sota estrès per calor elevat. Aquaculture 433, 458–466 (2014).
10. Dominguez, M., Takemura, A., Tsuchiya, M. i Nakamura, S. Impacte de diferents factors ambientals en els nivells d'immunoglobulines circulants a la tilàpia del Nil, Oreochromis niloticus. Aquaculture 241, 491e500 (2004).
11. Galina, J., Yin, G., Ardo, L. i Jeney, Z. L'ús d'herbes immunoestimulants en peixos: una visió general de la investigació. Fish Physiol, Biochem. 35, 669–676 (2009).
12. Vallejos-Vidal, E., Reyes-López, F., Teles, M. & MacKenzie, S. Te response of fsh to immunostimulant diets. Peix Marisc Immunol. 56, 34–69 (2016).
13. Lee, WH et al. La curcumina i els seus derivats: la seva aplicació en neurofarmacologia i neurociència al segle XXI. Curr. Neurofarmacol. 11, 338–378 (2013).
14. Ak, T. Propietats antioxidants i eliminadores de radicals de la curcumina. Chem. Biol. Interactuar. 174, 27–37 (2008).
15. Aggarwal, BB & Harikumar, KB Potencials efectes terapèutics de la curcumina, l'agent antiinflamatori, contra malalties neurodegeneratives, cardiovasculars, pulmonars, metabòliques, autoimmunes i neoplàsiques. Int. J. Biochem. Biol cel·lular. 41, 40–59 (2009).
For more information:1950477648nn@gmail.com
