Impacte de l'administració dietètica de polisacàrids d'algues marines en el creixement, l'abundància microbiana i el creixement i l'expressió de gens relacionats amb la immunitat de la gambeta blanca del Pacífic (Litopenaeus Vannamei)

Resum:

Aquest treball té com a objectiu determinar l'impacte de la suplementació dietètica de polisacàrid, extret d'algues marrons Sargassum dentifolium sobre els índexs de creixement, la utilització del pinso, les composicions bioquímiques, l'abundància microbiana, les expressions de creixement i els gens relacionats amb la immunitat i els gens d'estrès de la gamba blanca del Pacífic Litopenaeus. vannamei. Un total de 360 postlarves de L. vannamei es van distribuir aleatòriament en un 12-aquari de vidre (40 L de cadascuna) amb una densitat de 30 gambes amb un pes inicial. de (0,0017 ± 0,001 g).

Durant la prova experimental de {{0}}dies, totes les larves de gambes van ser alimentades amb les seves respectives dietes amb un 10 per cent del pes corporal total, tres vegades al dia. Es van preparar tres dietes experimentals amb diferents nivells de polisacàrids d'algues (SWP). La dieta de control basal no tenia nivell de polisacàrids (SWP0), mentre que SWP1, SWP2 i SWP3 contenien polisacàrids a concentracions d'1, 2 i 3 g kg-1 de dieta, respectivament. Les dietes complementades amb nivells de polisacàrids van mostrar millores significatives en l'augment de pes i la taxa de supervivència, en comparació amb la dieta control. La composició bioquímica del cos sencer i l'abundància microbiana (el recompte total de bacteris heteròtrofs i Vibrio spp.) de L. vannamei van mostrar diferències significatives entre les dietes tractades amb polisacàrids en comparació amb el control.

Al final de l'experiment d'alimentació, la suplementació dietètica dels nivells de polisacàrids va millorar l'expressió de gens relacionats amb el creixement (factors de creixement semblants a la insulina (IGF-I, IGF-II), gens relacionats amb el sistema immunitari (-proteïna d'unió al glucà (- Bgp), profenoloxidasa (ProPO), lisozima (Lys) i crustina) i gens d'estrès (superòxid dismutasa (SOD) i glutatió peroxidasa (GPx) al teixit muscular de L. vannamei. Tanmateix, l'estudi actual va concloure que la inclusió la taxa de 2 g kg-1 de polisacàrid com a administració d'additius dietètics va millorar tant l'augment de pes com la taxa de supervivència de L. vannamei, mentre que el nivell d'incorporació de 3 g kg-1 redueix l'abundància de microbis patògens i millora el creixement i la immunitat. i expressions gèniques relacionades amb l'estrès de L. vannamei.

Paraules clau: Sargassum dentifolium; additius per a pinsos; indústria de la gamba; rendiments de creixement; gens relacionats amb el creixement; gens relacionats amb el sistema immunitari; gens de l'estrès.

La superòxid dismutasa (superòxid dismutasa, SOD) és un enzim antioxidant intracel·lular que pot convertir els radicals superòxids nocius en ions d'oxigen i hidròxid que són inofensius per a les cèl·lules. La immunitat és la capacitat del cos per reconèixer i atacar patògens estrangers i cèl·lules anormals.

Els estudis han demostrat que tant les cèl·lules T com les B del sistema immunitari necessiten certs processos metabòlics oxidatius per mantenir les seves funcions normals. No obstant això, un metabolisme oxidatiu excessiu generarà un gran nombre de radicals lliures, donant lloc a danys oxidatius cel·lulars i disminució de la funció immune. La SOD pot eliminar l'excés de radicals lliures de superòxid, protegir les cèl·lules del dany oxidatiu i millorar la immunitat. A més, l'estudi també va trobar que la SOD també pot actuar com a molècula de senyalització per transmetre informació entre cèl·lules i regular processos biològics importants com el creixement, la diferenciació i la funció de les cèl·lules immunitàries. Per tant, hi ha una estreta relació entre SOD i immunitat.

Des d'aquest punt de vista, hem de prestar atenció a la millora de la immunitat a la nostra vida. En el nostre descobriment, Cistanche pot millorar significativament la immunitat. Cistanche conté una varietat de components biològicament actius, com ara polisacàrids, dos bolets, Huang Li, etc., aquests ingredients poden estimular diverses cèl·lules del sistema immunitari i augmentar la seva activitat immune.

Feu clic a Beneficis per a la salut del cistanche

1. Introducció

La indústria de l'aqüicultura de gambes ha experimentat un ràpid creixement i s'ha convertit en el sector aqüicultura més important i líder [1,2]. Tot i que la indústria de la gambeta s'ha desenvolupat ràpidament, els reptes als quals s'enfronten els agricultors són aconseguir un augment de la taxa de creixement, dietes de baix preu i reduir els brots de malalties [3,4]. A més, el consum mundial de gambes ha augmentat durant els deu anys anteriors, obligant els experts en nutrició a incorporar moltes substàncies derivades de l'agricultura en la dieta dels animals aquàtics [1,5,6]. La gamba blanca del Pacífic (Litopenaeus vannamei) es cultiva amb més freqüència a tot el món, aconseguint més del 70 per cent de tot el cultiu de gambes a tot el món [7,8]. Per mantenir la indústria de la gambeta a tot el món, s'han de resoldre molts problemes, com ara la mala qualitat de l'aigua, la baixa supervivència i la millora de la indústria de la dieta [9-14]. A més, el canvi climàtic i l'impacte negatiu de la contaminació ambiental són problemes importants que restringeixen la sostenibilitat de l'aqüicultura, la pesca, els ecosistemes aquàtics i els animals aquàtics fins ara [15–20].

Per tant, les dietes de gambes s'han ampliat mitjançant diverses estratègies per fer front a aquest desenvolupament global en el sector de la cria de gambes [10,21]. Una de les estratègies més fonamentals és la suplementació d'additius alimentaris, que s'ha convertit en molt important per a moltes espècies de gambes com a estímul de creixement, reforç immunològic i enfocament alternatiu de resistència a les malalties [22,23]. Les plantes aquàtiques (microalgues i algues) encara s'utilitzen àmpliament en molts sectors importants, com ara els additius per a pinsos aquàtics [24], els potenciadors del creixement de les plantes [25], la fitorremediació [26–30], els suplements alimentaris humans [31,32] i els productes farmacèutics. [33,34], substàncies cosmètiques [35,36], activitats antimicrobianes [37,38] i bioenergia [39,40].

Tal com es va informar el 2018, la producció mundial d'algues (capturades i cultivades en estat salvatge) va ser d'uns 34,4 milions de tones, amb un valor industrial d'uns 13,3 mil milions de dòlars [41]. Aquesta producció prové d'uns 35 països, mentre que el major productor, que produeix més del 99 per cent, és la Xina [42]. Les algues tenen alts nivells de proteïnes, fibres, vitamines, àcids grassos, minerals, pigments i diversos compostos bioactius [43–46].

Entre les famílies d'algues, les algues marrons són conegudes com una gran font de sucres, que poden protegir els organismes aquàtics de diversos impactes nocius, mentre que el seu polisacàrid s'ha utilitzat successivament com a additiu alimentari per a la tilàpia del Nil [47] i la tilàpia vermella [2]. La literatura disponible ha demostrat que el polisacàrid extret de les algues podria promoure la immunitat innata i millorar la resistència contra la infecció per patògens de gambes [48–50] a causa de la seva composició i estructura de polisacàrids (grau de ramificació, substituents, sulfatació i tipus d'enllaços). ) que són força diferents de les plantes terrestres [51,52] S'ha comprovat que l'alga marró de sargasso dentiforme, conté abundants polisacàrids que és un recurs ric a Egipte, s'ha confirmat que exerceix múltiples propietats farmacològiques, com ara antitumoral, antioxidant, hematopoiesi, immunomodulació. , i la protecció gastrointestinal, mentre que es va informar que l'administració dietètica millorava les respostes immunitàries no específiques dels peixos [2].

Malgrat la importància dels additius per a pinsos aplicats a la gambeta blanca del Pacífic, es coneix poc sobre l'aplicació de polisacàrids preparats a partir d'algues marrons a la indústria d'additius per a pinsos de gambes [53,54]. Els immunoestimulants tenen importància com a substàncies sintètiques que augmenten la capacitat del sistema immunitari per combatre infeccions i malalties estimulant les respostes immunològiques. Els bacteris i productes bacterians, els hidrats de carboni complexos, els factors dietètics, els extractes d'animals, les citocines, les lectines, els extractes de plantes i els medicaments sintètics com el levamisol són tots exemples d'immunoestimulants que estan disponibles actualment [55]. Els antibiòtics en les dietes de peixos i crustacis de cultiu s'han utilitzat habitualment per controlar la infecció per malalties, així com per millorar la supervivència i el creixement. No obstant això, ha estat àmpliament criticat a causa de la resistència als medicaments i l'acumulació de productes químics en els teixits dels animals aquàtics, que poden ser perillosos per a la salut pública. Alternativament, es suggereix generalment que els estimulants immunològics naturals com els probiòtics i els prebiòtics s'utilitzin en pinsos per promoure eficaçment el creixement i la resposta immune, i controlar diverses malalties en animals aquàtics [56].

Els efectes estimulants dels immunoestimulants com el glucà, el quitosà, els nucleòtids, els lipopolisacàrids (LPS), l'alginat de sodi i altres polisacàrids han estat objecte de diversos treballs sobre peixos i crustacis [55,57].

Recentment, s'ha prestat especial atenció a l'ús de prebiòtics com a alternatives naturals als antibiòtics i estimulants immunitaris en l'aqüicultura. Els polisacàrids funcionals són ingredients no digeribles a causa dels seus enllaços -1, 3 o -1, 4. El consum de polisacàrids funcionals pot millorar el rendiment del creixement i millorar la resposta immune i la resistència a les malalties dels animals aquàtics [58]. Segons estudis anteriors, les dietes que contenen certs polisacàrids, incloses les plantes medicinals i els polisacàrids derivats del mar, poden millorar la taxa de creixement pel que fa al sistema immunitari i la condició gastrointestinal en peixos i gambes [59–61].

La resistència a les malalties s'ha relacionat amb un augment de les respostes cel·lulars i humorals, com ara fagocitosi, activitat bactericida, activitat de la fenoloxidasa (PO), explosió respiratòria, superòxid dismutasa (SOD) i activitats de lisozima en crustacis [62]. La informació essencial sobre l'activació i la regulació del sistema immunitari es revela per l'expressió de gens relacionats amb la immunitat a les gambes [63]. Les proteïnes de reconeixement de patrons (PRP), que s'uneixen a les molècules de la superfície microbiana, medien la detecció d'organismes invasors com un pas important en la resposta immune de les gambes [64].

El reconeixement de PRP dels patògens invasors és un pas intermedi crucial en l'activació del sistema del sistema activador de la profenoloxidasa (ProPO) [65]. Proteïnes de reconeixement de peptidoglicans [66], lectines de tipus C [67], proteïnes d'unió a glucans (-Bgps) [68] i proteïnes d'unió a glucans (1,{{11) i lipopolisacàrids (LPS) i 13- }}Lgp) [69] s'han descrit tots com a PRP al sistema ProPO. Se sap que el mecanisme d'activació de la profenoloxidasa (ProPO), que s'activa per la unió de PRP als components de la paret cel·lular d'un microorganisme, activa el sistema immunitari de l'hoste [70]. L'estrès activa les reaccions glicolítices que al seu torn augmenta el consum d'O2 i millora l'alliberament d'espècies reactives d'oxigen (ROS) (com a radical hidroxil, peròxid d'hidrogen i anions superòxid) [71]. No obstant això, el ROS pot eliminar l'estrès; l'augment de la ROS provocarà una destrucció severa.

Per tant, l'eliminació ràpida de l'excés de ROS és fonamental per a la funció adequada de la cèl·lula. Això s'aconsegueix augmentant l'expressió d'enzims antioxidants [72]. La superòxid dismutasa (SOD) és un enzim antioxidant que es basa en anions superòxid. Els radicals superòxids es desintoxicen per SOD transformant-se en oxigen i peròxid d'hidrogen, que posteriorment es transformen en H2O i O2 per la catalasa i es subministren a la cèl·lula com a compostos segurs [73,74].

El gen CuZnSOD de superòxid dismutasa de coure-zinc i altres gens immunitaris també estan implicats en la immunitat indirecta de la crustina semblant a les gambes, que és essencial per a la immunitat a les infeccions [75,76]. A L. vannamei, l'extracte dietètic de polisacàrid de Panax ginseng redueix la inflamació, augmenta l'activitat de l'enzim immunitari i modifica l'expressió gènica immune [77]. Un gran nombre de gens regulen les característiques del desenvolupament, inclosa l'hormona del creixement (GH) i els factors de creixement semblants a la insulina (IGF-I i IGF-II) [78]. El ràpid creixement de l'aqüicultura de L. vannamei exigeix ​​la creació de línies genètiques ràpides [79]. Segons el que sabem, es coneix poc sobre les influències de la suplementació de polisacàrids dietètics de Sargassum dentifolium en el creixement, la immunitat i les expressions gèniques relacionades amb l'estrès de les gambes. Per tant, aquest estudi es va dur a terme per avaluar l'efecte de l'administració dietètica de polisacàrids derivats d'algues marrons (S. centifolia) sobre el rendiment del creixement, la utilització de l'alimentació, la composició corporal, les comunitats microbianes i les expressions dels gens de creixement, immunitat i estrès de la cama blanca. gambes Litopenaeus vannamei.

2. Materials i Mètodes

2.1. Alga marró, Sargassum centifolia

L'alga marró, S. dentiform, es va recollir a la badia d'Abu-Qir, Alexandria, Egipte (31,3000 N i 30,1667 E) [2]. Els epífits es van eliminar de les mostres obtingudes, tal com es va descriure anteriorment [80]. Abans del seu ús, les mostres es van rentar, netejar, assecar a l'aire, pols i emmagatzemar en bosses de plàstic a temperatura ambient [29]. Els procediments descrits per [81] es van utilitzar per extreure el polisacàrid de l'alga marró S. dentifolium.

2.2. Investigació de la qualitat de l'aigua

Al llarg de l'experiment d'alimentació, ens hem assegurat que els nivells de NH3 − (mg L−1 ), NO2 − (mg L−1 ), NO3 − (mg L−1 ), alcalinitat (mg L−1 ) i PO4 − (mg L−1) estaven dins dels intervals suggerits per a les gambes [82] i les directrius de l'APHA [83]. A més, es van prendre mesures diàries de temperatura (◦C), salinitat (ppt) i pH a les 13:00. Es va utilitzar un termòmetre penjat a una profunditat de 30 cm per obtenir una lectura precisa de la temperatura de l'aigua, i un mesurador de pH i es va utilitzar un refractòmetre (Orion, Ipswich, MA, EUA) per obtenir lectures precises de l'acidesa i l'alcalinitat de l'aigua diàriament a les 9.00 h.

2.3. Gamba blanca del Pacífic (Litopenaeus vannamei)

2.3.1. Experiment amb animals

Un viver privat va subministrar postlarves (PL) de gambes de pota blanca del Pacífic L. vannamei al Laboratori d'Invertebrats, Divisió d'Aqüicultura, Suec-Branch de NIOF, Egipte. A continuació, els PL es van aclimatar durant 15 dies en dos dipòsits de fibra de vidre de 500-L en condicions controlades (28.0 ± 1.0 ◦C i salinitat 29 ± 3.0 ppt. ) El Comitè de Recerca de la NIOF, Egipte, va aprovar el disseny experimental i l'adhesió a les normes ètiques de manipulació de gambes.

2.3.2. Disseny experimental i instal·lacions

L'assaig d'alimentació actual es va realitzar mitjançant un disseny completament aleatori, amb triplicats. Es van emmagatzemar un total de 360 PL (amb un pes inicial de 0.0017 ± 0.001 g) amb una densitat de 30 gambes en 12 gots. aquaris (cadascun amb una capacitat de 40 L). Per a la prova d'alimentació de 90-dia, als PL se'ls va donar el 10% del pes corporal total de les gambes tres vegades al dia (a les 6:00 a.m., a les 12:00 p.m. i a les 6:00 p.m.). Cada aquari es va buidar de residus i aliments no consumits cada matí i es netejava amb un sifó i el 10% del volum d'aigua es va substituir per aigua de mar fresca, oxigenada i filtrada diàriament [82].

2.3.3. Dieta experimental

Es van proporcionar quatre dietes a les gambes: SWP{{0}}: dieta comercial de gambes (Aller-Aqua, Egipte, com a dieta basal de control, proteïna bruta del 40 per cent i lípids bruts del 9 per cent). Les tres dietes experimentals restants (SWP1, SWP2 i SWP3) són dietes comercials de gambes complementades amb 1, 2 i 3 g kg-1 de polisacàrid de S. dentifolium, respectivament. Es van realitzar addicions de nivells de polisacàrids, tal com va descriure anteriorment Abdelrhman et al. [2]. Breument, la dieta comercial de gambes es va triturar per primera vegada i es va dividir en tres porcions iguals. Cada nivell de polisacàrid (1, 2 i 3 g kg-1) es va dissoldre en aigua destil·lada i després es va ruixar a la superfície de la dieta fins a la seva completa absorció, i es va ruixar el mateix volum adequat d'aigua destil·lada a la dieta de control (SWP0) sense polisacàrid. [84]. L'oli de gira-sol (5 ml kg-1) es va ruixar sobre les dietes per cobrir la solució de polisacàrids [85]. Finalment, les dietes es van homogeneïtzar i tornar a peletitzar en pellets, assecar-les a l'aire, col·locar-les en bosses de cel·lofana i refrigerar a 4 ◦ C fins al seu ús.

2.4. Paràmetres provats

2.4.1. Actuacions de creixement

2.4.2. Anàlisi de la composició bioquímica

Tant les dietes experimentals com les gambes es van sotmetre a una anàlisi proxima per estimar el seu contingut bioquímic segons les directrius de l'AOAC [86] preparades tal com es detalla a l'article anterior [87]. Per estimar el constituent de tot el cos (matèria seca, greix brut, proteïna bruta i cendra bruta), es van obtenir 5 gambes aleatòriament de cada rèplica després de completar la sessió d'alimentació. A continuació, es van polveritzar les gambes, es van barrejar fins que quedessin suaus i es van emmagatzemar a -20 ◦ C per a un examen posterior.

2.4.3. Comunitats microbianes

L'enfocament APHA [83] es va utilitzar per determinar la riquesa de comunitats microbianes. Es van prendre mostres d'aigua (1 ml) i d'intestí de gambes (1 g) de cada rèplica (3 gambes per rèplica, n=9) un cop finalitzat l'experiment. Cada mostra (intestí i aigua) es va inocular amb 9 ml d'aigua destil·lada estèril en plaques d'agar de soja Trypticase (TSA) i sals de tiosulfat-citrat-biliar (TCBS) [88]. Les plaques de TSA i TCBS es van incubar a 37 ◦C, mentre que les plaques de TCBS es van incubar a 28 ◦C. Es van utilitzar unitats formadores de colònies per mil·lilitre per determinar la quantitat de bacteris heterotròfics i colònies Vibrio presents després de 24 h (CFU mL-1) [89].

2.4.4. Extracció d'ARN i síntesi d'ADNc per a l'expressió gènica

Les mostres triplicades dels músculs abdominals de les gambes de cada rèplica es van extirpar directament amb eines de dissecció totalment estèrils en condicions fredes. Abans de realitzar l'estudi d'expressió gènica, part dels músculs es va congelar a -80 ◦C. El reactiu TRIzol (easyRED, iNtRON Biotechnology) es va utilitzar per extreure l'ARN total de la regió de l'abdomen de les gambes al final de l'experiment, tal com va indicar el fabricant. Mitjançant un sistema NanoDrop (Bio-Drop), es va determinar la relació de densitat òptica (OD) de la puresa de l'ARN i es va utilitzar 1 ng L-1 d'ARN per a la síntesi d'ADNc en cada reacció quan la proporció era ideal (A260/A{{ 5}}.8).

Per determinar la qualitat de l'ARN, es va utilitzar la relació OD 260/280 nm. L'ARN total que s'havia processat amb DNasa I (NEB, EUA) es va utilitzar com a plantilla en un kit de transcriptasa inversa (perles RT-PCR, Enzynomics, Daejeon, Corea) per generar ADNc de primera cadena. La reacció es va realitzar mitjançant l'amplificació per PCR (utilitzant un producte americà, un Applied Biosystems Veriti 96-Well Thermal Cycler) i es va dur a terme seguint les instruccions del fabricant. La PCR en temps real (Bico, Thermo-Fisher) es va realitzar en les següents condicions d'ADNc per detectar productes únics i diferents: Després d'una desnaturalització inicial a 95 ◦ C durant 15 min, la proteïna es va sotmetre a 40 cicles en les condicions següents: 95 ◦C durant 10 s, 58–62 ◦C durant 20 s i 72 ◦C durant 30 s; i finalment, després del cicle final, la temperatura es va elevar de 58-62 ◦C a 95 ◦C en increments de 0,5 ◦C. Els cebadors utilitzats per sondar gens similars es mostren a la taula 1.

El gen de neteja (-actina) es va utilitzar per avaluar l'expressió del gen objectiu o el canvi de plec [90]. Quan s'utilitza el mètode 2∆∆Ct per normalitzar les quantitats de llindar crític (Ct) dels gens diana amb quantitats d'actina, els valors revelen una diferència n-fold en comparació amb el control [91].

2.5. Anàlisi estadística

Per avaluar la qualitat de l'aigua, els rendiments del creixement, els índexs d'utilització dels aliments, l'anàlisi de la composició corporal, les comunitats microbianes i l'expressió gènica relacionada amb la immunitat i el creixement, es va utilitzar un ANOVA unidireccional per identificar diferències significatives (p <{2}}.{{6}). }}5) en les mitjanes per a cada variable entre els tractaments amb polisacàrids (SWP1, SWP2 i SWP0) i el control (SWP0). L'anàlisi estadística es va realitzar mitjançant GraphPad Prism versió 9. Per examinar qualsevol correlació entre els tractaments, es van utilitzar les proves de Tukey. Abans de realitzar l'anàlisi estadística, totes les dades s'han comprovat per a la normalitat de la distribució i l'homogeneïtat de la variància. Abans de l'anàlisi, totes les dades (percentatges) es van transformar arc-sin [92]. Tanmateix, per facilitar les comparacions, les dades es van presentar com a no transformades.

3.2. Rendiments de creixement i índexs d'utilització de nutrients

La taula 3 demostra l'impacte de la suplementació dietètica de polisacàrids en el creixement, la supervivència i la utilització de l'alimentació de les gambes. En comparació amb SWP0, la taula 3 mostra que SWP1, SWP2 i SWP3 van demostrar augments significatius (p <0.{{10}}5) en WG. A més, SWP1 i SWP2 van mostrar augments significatius (p < 0.05) en SR, mentre que SWP3 va mostrar disminucions significatives (p < 0.05) en comparació amb SWP0. D'altra banda, no hi va haver diferències significatives (p <0, 05) en SGR o FCR entre les dietes complementades (SWP0, SWP1, SWP2 i SWP3), tal com es presenta a la taula 3.

3.4. Comunitats microbianes

La taula 5 mostra l'impacte de les dietes experimentals complementades amb diferents concentracions del polisacàrid (SWP1, SWP2 i SWP3), en comparació amb SWP0, en el recompte total de THB i TVC tant a l'aigua com a l'intestí de les gambes. Les dades van mostrar que l'abundància de microbis (THB i TVC) era més gran a l'intestí que a l'aigua. En comparació amb SWP0, el recompte de THB i TVC tant a l'aigua com a l'intestí va disminuir gradualment a mesura que augmentaven els nivells de polisacàrids (taula 5).

3.5. Expressions genètiques relacionades amb el creixement, la immunitat i l'estrès

Al final de l'experiment, la suplementació dietètica de polisacàrids va millorar les expressions dels gens relacionats amb la immunitat, el creixement i l'estrès al teixit muscular de L. vannamei. Pel que fa a les expressions de gens relacionats amb el creixement (IGF-I i IGF-II), les seves expressions estaven considerablement regulades (p <{6}}.05) en els tractaments amb les diferents concentracions de polisacàrids comparats. al control (SWP{{10}}). L'expressió es va augmentar al SWP3 i es va trobar que era superior al SWP0 amb un canvi d'aproximadament 12 i 11- vegades, respectivament (figura 1A, B). Les expressions de gens relacionats amb la immunitat (Bgp, ProPO, Crustin i Lys) es van regular notablement en el tractament SWP3, on els canvis de plec eren 9,3, 12,4, 10,5 i 8,8, respectivament, que eren superiors a SWP0 (figura 1C). –F).

En comparació amb el grup control (SWPo), el gen ProPO presenta els nivells d'expressió més alts en totes les concentracions de tractament. Per al gen Crusfin, hi ha una diferència significativa entre el tractament SWP3 i el control, mentre que no hi va haver cap diferència significativa entre el SWP i SWP i el control. A més, l'expressió de gens d'estrès (SOD i GPx) en SWP; van augmentar considerablement en 5.2- i 6.9-plegaments, respectivament. en relació amb el control (figura 1G, H). Tanmateix, hi va haver una diferència significativa (p <0.05) en l'expressió del gen SOD entre tots els tractaments en comparació amb el control amb més augment del tractament SWP. Mentrestant, hi va haver una diferència significativa (p <0, 05) en l'expressió gènica de GPx entre SWP i SWP, tractaments en relació amb el control SWP, però no es va observar cap diferència significativa entre els tractaments SWP i SWP.

4. Discussió

Els polisacàrids d'algues marines són reconeguts com a molècules actives d'alt valor que milloren el rendiment del creixement, milloren la resposta del sistema immunitari i tenen molts beneficis per a la salut dels organismes d'aqüicultura [2,54,93–97]. En el present estudi, vam plantejar la hipòtesi que l'administració dietètica de polisacàrids derivats d'algues marrons (Sargassum centifolia) millora els rendiments de creixement, la utilització de l'alimentació, la composició corporal, les comunitats microbianes i les expressions dels gens de creixement, immunitat i estrès de la gambeta blanca L. .vannamei. L'assaig d'alimentació actual va demostrar que l'augment de pes de L. vannamei es va millorar significativament amb l'augment dels nivells de polisacàrids a la dieta comercial en comparació amb la dieta control. Les troballes actuals són paral·leles als estudis anteriors realitzats sobre diferents espècies de gambes i peixos.

Per exemple, Lee et al. [98] va informar que l'extracte d'aigua calenta de l'alga marró Sargassum horneri millora significativament el rendiment del creixement, estimula les immunitats innates i millora les expressions gèniques immunitàries de la gamba L. vannamei i va recomanar que el nivell d'inclusió ideal sigui de 5 g kg–1. A més, l'estudi de Liu et al. [99] va investigar l'impacte de diferents nivells d'inclusió (0, 1, 2 i 3 g kg–1) de polisacàrids extrets d'algues verdes (Enteromorpha) en la dieta de la gamba plàtan F. merguiensis i van concloure que 1 g kg–1 millora significativament el rendiment del creixement, millora la immunitat inespecífica i modula la funció intestinal de F. merguiensis, mentre que Abdulrahman et al. [2] va investigar l'efecte de diferents taxes d'inclusió en la dieta (0, 10, 20 i 30 g kg–1) de polisacàrids obtinguts a partir de l'alga marró S. dentalium sobre la tilàpia vermella híbrida, i van concloure que els 30 g El nivell de kg–1 va aconseguir el rendiment de creixement significatiu més alt, FCR i índexs hematològics. Tanmateix, la inconsistència en els nivells d'inclusió entre aquests estudis pot ser deguda als diferents pesos inicials, espècies d'algues, espècies (espècies de peixos i gambes), edat, etc.

L'abundància de la microbiota intestinal respon ràpidament a les variacions en la ingesta, la composició i els components de la dieta. Per tant, té un gran impacte en els beneficis per a la salut de tots els organismes aquàtics, com ara el consum d'aliments, la digestió, la utilització de nutrients, l'absorció i les respostes immunitàries [22,87,100,101]. En l'actualitat, l'avaluació de la resistència a les malalties és important en la indústria de l'aqüicultura, l'antioxidant sanguini i l'activitat del factor immunitari és un bon indicador de l'estat de salut per investigar la resposta immune i la resistència a les malalties de L. vannamei, com ara el virus de la síndrome de la taca blanca (WSSV). 49] i Vibrio alginolyticus [102]. Les espècies reactives d'oxigen (ROS) són molècules químicament reactives que contenen oxigen, com ara ions d'oxigen i peròxids. Les quantitats excessives de ROS poden afectar l'estructura i l'estabilitat de les proteïnes funcionals, els àcids grassos insaturats i els àcids nucleics, provocant danys oxidatius al sistema immunitari de l'organisme i augmentant la susceptibilitat als patògens de les gambes [73]. Per tant, la salut dels organismes aquàtics depèn de l'equilibri entre la producció de ROS i enzims antioxidants com SOD i GPx que protegeixen les cèl·lules animals dels radicals lliures. Les troballes actuals van demostrar que els polisacàrids dietètics derivats d'algues marrons (S. centifolia) milloren eficaçment les activitats dels enzims antioxidants, inclosos SOD i GPx. De la mateixa manera, les activitats SOD i GPx de diferents crustacis es van augmentar després d'alimentar dietes complementades amb polisacàrids d'Angelica sinensis en gambes de pota blanca [60] i -glucan [103], i polisacàrids de Rhodiola rosea en escamarlans vermells [104].

El treball actual va informar que, en comparació amb SWP{{0}}, els recomptes de THB i TVC van disminuir significativament (p > 0,05) amb l'augment dels nivells d'inclusió de polisacàrids (SWP1, SWP2 i SWP3). Aquests resultats estan d'acord amb els reportats en l'estudi de Mansour et al. [87] que van trobar que els nivells creixents d'astaxantina, extrets de la soca de cianobacteri, Arthrospira platensis NIOF17/003, a la dieta de L. vannamei van disminuir significativament (p> 0, 05) els recomptes de THB i TVC. Tanmateix, el mecanisme d'acció de com les algues-polisacàrids van afectar l'abundància de microbiota encara no està clar i requereix més estudis [87,101].

Diversos gens implicats en la resposta immunològica van ser el focus de la investigació actual. En el tractament amb SWP3, l'expressió gènica reguladora va ser notablement més alta. Els resultats van mostrar una expressió més gran amb els tractaments en comparació amb el control (SWP0), cosa que suggereix que el polisacàrid pot millorar l'estat immunològic de les gambes a través de les parets cel·lulars microbianes compostes per peptidoglicans, lipopolisacàrids (LPS) i -1 , 3-glucans, que poden activar la resposta immune de les gambes activant el principal mecanisme de defensa inespecífica [22,87,105,106].

La profenoloxidasa és un enzim crucial en la immunitat humoral dels invertebrats que promou la melanització per desfer-se dels patògens invasius [107] i està relacionat amb l'esclerotització de la cutícula i la cicatrització de ferides [108]. Els invertebrats tenen un sistema de no auto-reconeixement anomenat sistema d'activació ProPO, que pot detectar i reaccionar als intrusos mitjançant peptidoglicà o lipopolisacàrids de bacteris i -1, 3-glucans de fongs [109]. Es va demostrar que l'expressió d'ARNm del gen ProPO era considerablement més alta en tots els tractaments en comparació amb el grup control, i es va trobar que aquesta expressió era la més gran entre tots els gens investigats a mesura que augmentava el contingut de polisacàrids d'algues (dieta de 3 g kg–1). . L'alimentació de gambes P. monodon amb una dieta que incloïa el polisacàrid fucoidan de l'alga marró S. wightii va augmentar l'expressió del gen ProPO [110]. Alguns altres suplements dietètics derivats de microalgues i algues van augmentar el sistema ProPO de les gambes i van millorar la resposta immune humoral. Les nostres troballes són coherents amb estudis previs realitzats sobre L. vannamei [22, 87].

La crustina, definida com a part del sistema immunitari innat [111], és una proteïna que es troba als grànuls d'hemòcits dels crustacis i és eficaç contra diversos microorganismes. En aquest estudi, les dietes complementades del polisacàrid extret van augmentar l'expressió del gen de Crustina i hi va haver una clara diferència entre els tres tractaments. S'ha observat una elevació significativa dels nivells d'ARNm de Crustin a Marsupenaeus japonicus després de l'administració de peptidoglicà [112]. El gen Crustina es va regular a l'alça (p <0.05) a les gambes blanques del Pacífic L. vannamei que van administrar astaxantina suplementària [87,113]. Com a proteïna que es troba en eucariotes i procariotes, el lisozima ha existit des de fa força temps i es considera una de les proteïnes antibacterianes més antigues conegudes [114]. La immunitat innata inespecífica depèn de la seva capacitat per trencar l'enllaç b -1,4 glicosídic entre l'àcid N-acetilmuràmic i la N-acetilglucosamina en el peptidoglicà de la paret cel·lular bacteriana [115].

En la investigació actual, es va demostrar que l'expressió gènica de Ly era considerablement més gran en els grups de tractament (SWP1, SWP2 i SWP3) que en el grup control (SWP0). Una altra investigació del transcriptoma amb espècies que s'enfronten a reptes ambientals també va produir troballes similars [116,117]. Aquestes troballes van demostrar que el lisozima és una part crucial del mecanisme de defensa antibacterià de les gambes i és evocat per una varietat de substàncies immunoestimulants. Els enzims antioxidants catalasa i glutatió peroxidasa converteixen el peròxid d'hidrogen en oxigen i aigua, mentre que SOD, un dels gens d'estrès, està implicat en l'eliminació dels anions superòxid convertint-los en peròxid d'hidrogen i aigua [118]. En conseqüència, aquests enzims antioxidants donen autoprotecció post-fagocitosi als hemòcits d'animals que respiren oxigen, preservant per tant la salut i la viabilitat dels organismes [119,120]. En comparació amb el control, l'expressió del gen SOD es va elevar en les tres condicions experimentals, i investigacions anteriors [22,87,113,116] van indicar que l'additiu alimentari augmentava l'expressió del gen SOD, que està implicat en el sistema enzimàtic antioxidant a L. .vannamei.

En el sistema de defensa del glutatió, GPx és responsable de la reducció del peròxid d'hidrogen a aigua [117,121]. En la nostra investigació, es va trobar que l'expressió de GPx era més alta en el tractament SWP3 on es va utilitzar una concentració més alta de polisacàrids d'algues. Així, els dos gens d'estrès d'aquest estudi estan significativament regulats en comparació amb el grup control, i les activitats de la SOD i GPx augmenten juntament amb un augment de l'anió superòxid (O2 -) i el peròxid d'hidrogen (H2O2), cosa que pot indicar augments en l'activitat de la NADPH-oxidasa i la producció d'una massa d'espècies reactives d'oxigen (ROS) que poden representar com a mecanisme de defensa contra la infecció microbiana [73,122]. Investigacions recents han avaluat l'expressió de gens implicats en la immunitat en gambes [123,124] i s'han concentrat en maneres d'augmentar les seves defenses naturals.

Hi ha dos tipus d'hormones peptídiques del factor de creixement semblant a la insulina (IGF), IGF-I i IGF-II; també hi ha receptors de superfície cel·lular i proteïnes d'unió circulants. L'IGF-II, com l'IGFI, té un paper en el metabolisme de proteïnes, la diferenciació cel·lular, la proliferació cel·lular i el creixement somàtic. A partir de les conclusions de l'estudi actual, sembla que l'extracció de polisacàrids d'algues marines pot augmentar l'expressió de gens relacionats amb el creixement a nivell d'ARNm, per tant augmenta la capacitat de creixement indirectament. Altres estudis que van examinar l'impacte de l'ús de diferents fonts de carboni per augmentar l'expressió gènica d'IGF-I i IGF-II van revelar resultats similars [123]. A més, la utilització de les nanopartícules de microalga verda, T. suecica i A. platensis com a aliments suplementaris per a L. vannamei va augmentar molt l'expressió d'ambdós gens i va millorar el creixement [22,100].

5. Conclusions

A nivell mundial, les dietes de gambes s'han expandit utilitzant diverses estratègies per fer front al desenvolupament de la cria de gambes blanques del Pacífic L. vannamei. Malgrat la importància dels additius per a pinsos per a L. vannamei, se sap poc sobre l'aplicació de polisacàrids preparats a partir d'algues marrons a la indústria d'additius per a pinsos de L. vannamei. En el treball actual, la taxa d'inclusió de 2 g kg–1 de polisacàrids, una molècula activa d'alt valor preparada a partir d'algues marrons Sargassum dentiform, com a administració d'additius dietètics millora l'augment de pes final i la taxa de supervivència de la gambeta blanca del Pacífic, L. vannamei, mentre que el nivell d'incorporació de 3 g kg–1 redueix l'abundància de microbis patògens, a més, millora la immunitat i les expressions gèniques relacionades amb l'estrès de L. vannamei. Tanmateix, s'han de realitzar estudis addicionals per maximitzar els beneficis dels polisacàrids preparats a partir d'espècies d'algues marines com a administracions d'additius a la gamba blanca del Pacífic L. vannamei.

Contribucions de l'autor:

Conceptualització, EMA, ZZS i MA; metodologia, EMA, ZZS i MA; programari, EMA, ZZS i MA; validació, EMA, ZZS, MA i EE-H.; anàlisi formal, EMA, ZZS i MA; investigació, EMA, ZZS, MA i EE-H.; recursos, EMA, ZZS i MA; curació de dades, EMA, ZZS i MA; redacció: preparació de l'esborrany original, EMA, ZZS i MA; redacció: revisió i edició, EMA, ZZS, MA, ASA-S. i EE-H.; visualització, EMA, ZZS, MA i EE-H.; supervisió, ZZS, MA i EE-H.; administració de projectes, EMA; adquisició de finançament, EMA, ZZS, MA i ASA-S. Tots els autors han llegit i acceptat la versió publicada del manuscrit.

Finançament:

Aquesta investigació no va rebre cap finançament extern.

Declaració de la Junta de Revisió Institucional:

El 22 de gener de 2021, el Comitè d'Investigació de la NIOF, Egipte, va aprovar el compliment dels estàndards ètics en la configuració experimental i la manipulació de gambetes, núm. d'aprovació: NIOF/AQ3/1/22/R/012.

Declaració de consentiment informat: no aplicable.

Declaració de disponibilitat de dades: no aplicable.

Agraïments: L'accés obert d'aquest treball va comptar amb el suport parcial de la Unitat d'Aqüicultura d'AL Hail, Departament de Ciències del Mar i Pesca, Col·legi d'Agricultura i Ciències del Mar, Universitat Sultan Qaboos, Oman.

Conflictes d'interessos: els autors declaren no conflicte d'interessos.

Referències

1. Abbas, EM; Ali, FS; Desouky, MG; Ashour, M.; El-Shafei, A.; Maaty, MM; Sharawy, ZZ Novel estudi molecular i ecològic complet que introdueix la gambeta de fang costaner (Solenocera crassicornis) enregistrada al golf de Suez, Egipte. 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. Efecte dels polisacàrids derivats de les macroalgues marrons Sargassum dentalium sobre el rendiment del creixement, la bioquímica sèrica, la histologia digestiva i l'activitat enzimàtica de la tilàpia vermella híbrida. Aquac. Rep. 2022, 25, 101212. [CrossRef]

3. Goda, A.; Saad, A.; Hanafy, M.; Sharawy, Z.; El-Haroun, E. Efectes dietètics d'Azolla pinnata combinats amb enzim digestiu exògen (Digestin™) sobre el creixement i la utilització de nutrients de la gamba d'aigua dolça, Macrobrachium rosenbergii (de Man 1879). J. Oceanol. Limnol. 2018, 36, 1434–1441. [Ref creuat]

4. Sharawy, ZZ; Abbas, EM; Abdelkhalek, NK; Ashry, OA; Abd El-Fattah, LS; El-Sawy, MA; Helal, MF; El-Haroun, E. Efecte de la font de carboni orgànic i les densitats d'emmagatzematge sobre els índexs de creixement, la microflora de l'aigua i l'expressió de gens relacionats amb la immunitat de larves de Litopenaeus vannamei en cultiu intensiu. Aquaculture 2022, 546, 737397. [CrossRef]

5. Gillett, R. Estudi global de la pesca de gambes. FAO Fish Tech. Pap. 2008, 475, 25–29.

6. Ahmed, N.; Thompson, S.; Glaser, M. Productivitat global de l'aqüicultura, sostenibilitat ambiental i adaptabilitat al canvi climàtic. Entorn. Gestionar. 2019, 63, 159–172. [CrossRef] [PubMed]

7. Lukwambe, B.; Nicholaus, R.; Zhang, D.; Yang, W.; Zhu, J.; Zheng, Z. Canvis successius de la comunitat de microalgues en resposta als probiòtics comercials en els sistemes de cultiu intensiu de gambes (Litopenaeus vannamei Boone). Aquaculture 2019, 511, 734257. [CrossRef]

8. Li, E.; Xu, C.; Wang, X.; Wang, S.; Zhao, Q.; Zhang, M.; Qin, JG; Chen, L. Microbiota intestinal i la seva modulació per a l'agricultura saludable de la gamba blanca del Pacífic Litopenaeus vannamei. Peix Peix. Ciència. Aquac. 2018, 26, 381–399. [Ref creuat]

9. Stevens, C.; Croft, D.; Paull, G.; Tyler, C. Estrès i benestar en peixos ornamentals: què es pot aprendre de l'aqüicultura? J. Peix Biol. 2017, 91, 409–428. [Ref creuat]

10. El-Sayed, AFM Ús de la tecnologia biofloc en l'aqüicultura de gambes: una revisió exhaustiva, amb èmfasi en l'última dècada. Reverent Aquac. 2021, 13, 676–705. [Ref creuat]

11. Anh, NTN; Shayo, FA; Nevejan, N.; Van Hoa, N. Efectes de les densitats d'emmagatzematge i les taxes d'alimentació sobre la qualitat de l'aigua, l'eficiència de l'alimentació i el rendiment de la gamba blanca Litopenaeus vannamei en un sistema integrat amb raïm de mar Caulerpa lentillifera. J. Appl. Phycol. 2021, 33, 3331–3345. [Ref creuat]

12. Emerenciano, MG; Rombenso, AN; Vieira, FdN; Martins, MA; Coman, GJ; Truong, HH; Noble, TH; Simon, CJ Intensificació del cultiu de gambetes Penaeid: una revisió aplicada dels avenços en sistemes de producció, nutrició i cria. Animals 2022, 12, 236. [CrossRef] [PubMed]

13. Mansour, AT; Ashry, OA; Ashour, M.; Alsaqufi, AS; Ramadà, KM; Sharawy, ZZ L'optimització del nivell de proteïnes dietètiques i de les fonts de carboni en els valors nutritius del biofloc, l'abundància bacteriana i els rendiments de creixement dels joves de gambes de pota blanca (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, Efecte EM dels subproductes agrícoles com a font de carboni en un sistema basat en Biofloc sobre el rendiment del creixement, les activitats enzimàtiques digestives, la histologia de l'hepatopàncrees i la càrrega bacteriana intestinal de les larves de Litopenaeus vannamei. J. Mar. Sci. Eng. 2022, 10, 1333. [CrossRef]

15. Iber, BT; Kasan, NA Avenços recents en la gestió de les aigües residuals de l'aqüicultura de gambetes. 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. Aplicacions potencials de l'aïllat de cianobacteri natiu (Arthrospira platensis NIOF17/003) per a la producció de biodièsel i la utilització del seu subproducte en la producció de rotífers marins (Brachionus plicatilis). Sostenibilitat 2021, 13, 1769. [CrossRef]

17. Abisha, R.; Krishnani, KK; Sukhdhane, K.; Verma, A.; Brahmane, M.; Chadha, N. Desenvolupament sostenible de l'aqüicultura resilient al clima i la pesca basada en el cultiu mitjançant l'adaptació de les tensions abiòtiques: una revisió. J. Water Clim. Canvi 2022, 13, 2671–2689. [Ref creuat]

18. Alprol, AE; Ashour, M.; Mansour, AT; Alzahrani, OM; Mahmoud, SF; Gharib, SM Avaluació de la qualitat de l'aigua i l'estructura del fitoplàncton de vuit platges d'Alexandria, al sud-est del mar Mediterrani, Egipte. J. Mar. Sci. Eng. 2021, 9, 1328. [CrossRef]

19. Metwally, AS; El-Naggar, HA; El-Damhougy, KA; Bashar, MAE; Ashour, M.; Abo-Taleb, anàlisi HAH GC-MS de components bioactius en sis extractes bruts diferents del corall tou (Sinularia maxim) recollits de Ras Mohamed, golf d'Aqaba, Mar Roig, Egipte. Egipte. J. Aquat. Biol. Peix. 2020, 24, 425–434. [Ref creuat]

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

21. Kesselring, J.; Gruber, C.; Standen, B.; Wein, S. Efecte d'un additiu de pinsos fitogènics sobre el rendiment de creixement i la immunitat de les gambes de pota blanca del Pacífic, Litopenaeus vannamei, alimentades amb una dieta baixa de farina de peix. J. World Aquac. Soc. 2021, 52, 303–315. [Ref creuat]

22. Sharawy, ZZ; Ashour, M.; Labena, A.; Alsaqufi, AS; Mensour, AT; Abbas, E. Efectes de les nanopartícules Arthrospira platensis dietètiques sobre el rendiment del creixement, la utilització de l'alimentació i l'expressió gènica relacionada amb el creixement de la gamba blanca del Pacífic, 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 La suplementació dietètica de Debaryomyces hansenii va millorar la supervivència, l'antioxidant i la resposta immune en gambetes juvenils Penaeus vannamei desafiats amb Vibrio parahaemolyticus. Trop. Subtrop. Agroecosist. 2021, 24, 2. [CrossRef]

24. Mansour, AT; Ashour, M.; Alprol, AE; Alsaqufi, AS Plantes aquàtiques i animals aquàtics en el context de la sostenibilitat: tècniques de cultiu, integració i revolució blava. Sostenibilitat 2022, 14, 3257. [CrossRef]

25. Hassan, SM; Ashour, M.; Soliman, AAF; Hassanien, HA; Alsanie, WF; Gaber, A.; Elshobary, ME El potencial d'un nou extracte comercial d'algues per estimular les propietats morfo-agròmiques i bioactives d'Eruca vesicaria (L.) Cav. Sostenibilitat 2021, 13, 4485. [CrossRef]

26. Essa, D.; Abo-Shady, A.; Khairy, H.; Abomohra, AE-F.; Elshobary, M. Cultiu potencial de microalgues oleaginoses halòfiles en aigües residuals industrials. Egipte. J. Bot. 2018, 58, 205–216. [Ref creuat]

27. Mansour, AT; Alprol, AE; Abualnaja, KM; El-Beltagi, HS; Ramadà, KMA; Ashour, M. Potencial de fitoremediació d'algues marrons seques per a l'eliminació del colorant blau de metilè dels ambients aquàtics. Polímers 2022, 14, 1375. [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com