Usos terapèutics i aplicacions de la lactoferrina bovina en medicina d'animals aquàtics: una visió general

Resum

L'aqüicultura és un sector alimentari important a tot el món per la seva importància per garantir la disponibilitat d'aliments nutritius i segurs per als éssers humans. En els darrers anys, aquest sector s'ha vist desafiat amb diversos obstacles, especialment l'aparició de brots de malalties infeccioses. Diversos aspectes de tractament i control, com ara antibiòtics, antisèptics i altres agents antimicrobians, s'han utilitzat per tractar peixos i gambes de granja contra malalties. No obstant això, aquests medicaments han estat prohibits i prohibits a molts països a causa del desenvolupament de soques bacterianes resistents als antimicrobians, l'acumulació de residus a la carn de peixos i gambes de cria i les seves amenaces ambientals per als ecosistemes aquàtics.

Per tant, científics i investigadors han concentrat la seva investigació a trobar productes naturals i segurs per controlar els brots de malalties. A partir d'aquests productes naturals, la lactoferrina bovina es pot utilitzar com a complement alimentari funcional. La lactoferrina bovina és una glicoproteïna multifuncional aplicada en diverses indústries, com la conservació d'aliments, i nombrosos medicaments, per les seves característiques no tòxiques i ecològiques. Investigacions recents han proposat múltiples avantatges i beneficis de l'ús de lactoferrina bovina en aqüicultura. Els informes van mostrar la seva capacitat potencial per millorar el creixement, reduir la mortalitat, regular el metabolisme del ferro, disminuir els brots de malalties, estimular el sistema de defensa antioxidant i recuperar les condicions generals de salut dels peixos i gambes tractats.

A més, la lactoferrina bovina es pot considerar com una alternativa antibiòtica segura i un agent terapèutic únic per disminuir els impactes negatius de les malalties infeccioses. Aquestes característiques es poden atribuir a les seves conegudes capacitats antibacterianes, antiparasitàries, antiinflamatòries, immunoestimuladores i antioxidants. Aquesta revisió de la literatura destacarà les implicacions de la lactoferrina bovina en l'aqüicultura, destacant especialment les seves característiques terapèutiques i la seva capacitat per promoure vies defensives immunològiques en peixos. La informació inclosa en aquest article seria valuosa per a estudis de recerca posteriors per millorar la sostenibilitat de l'aqüicultura i la funcionalitat dels aliments aqüífers.

Els brots de malalties infeccioses estan estretament relacionats amb la immunitat. Quan la immunitat del cos humà és forta, el cos pot resistir la invasió de gèrmens, evitant així malalties infeccioses. Per contra, quan la immunitat del cos és feble, el cos és susceptible a diversos gèrmens, provocant l'aparició i l'aparició de malalties infeccioses. Per tant, l'enfortiment de la immunitat és un dels mitjans importants per prevenir el brot de malalties infeccioses. L'exercici adequat, una dieta equilibrada, el manteniment de bons hàbits de vida i la vacunació poden millorar la immunitat humana, evitant així l'aparició i l'aparició de malalties infeccioses. A més, l'adopció oportuna de mesures de prevenció i control, com ara l'aïllament dels pacients i la desinfecció, també pot frenar eficaçment l'esclat de malalties infeccioses. Això demostra la importància de millorar la immunitat humana. Cistanche pot millorar la immunitat humana i els polisacàrids de la carn poden regular la resposta immune del sistema immunitari humà, millorar la capacitat d'estrès de les cèl·lules immunitàries i millorar l'efecte bactericida de les cèl·lules immunitàries.

Feu clic a Beneficis per a la salut del cistanche

Paraules clau

Antioxidant · Malalties · Peixos · Beneficis per a la salut · Immunitat · Lactoferrina.

Introducció

Els antibiòtics controlen les malalties bacterianes infeccioses a l'aqüicultura; tanmateix, el seu extens ús excessiu donarà lloc a nombrosos efectes secundaris desfavorables, com l'aparició de soques tolerants als antibiòtics i el deixament de restes als ambients aquàtics (Founou et al. 2016; Manyi-Loh et al. 2018; Abdel-Latif et al. 2020; ). En conseqüència, hi ha una necessitat imperiosa de descobrir nous substituts d'antibiòtics que s'utilitzaran en aqüicultura per millorar la resistència a les malalties dels peixos i gambes de cria (Peterson i Kaur 2018; Abdel-Tawwab et al. 2022). Diversos additius per a pinsos utilitzats com a immunoestimulants poden estimular les respostes immunitàries dels peixos (Abdel-Latif et al. 2022a, b; Alagawany et al. 2021). En l'àmbit de l'aqüicultura, s'han examinat diversos immunoestimulants en estudis aquàtics, com ara quitina, -glucans, molècules fitoquímiques, immunomoduladors d'herbes i diversos altres (Ahmadifar et al. 2021; Farag et al. 2021), amb funcions demostrades de millora immune. . Tanmateix, els investigadors i els científics aquàtics encara estan explorant alternatives noves i efectives amb potents efectes immunoestimuladors.

La llet té quantitats importants i moltes molècules actives, com les lactoferrines. La lactoferrina (LF) és una glicoproteïna connectada amb la proteïna plasmàtica de transport de ferro transferrina (Adlerova et al. 2008). Conté una única cadena peptídica amb dos lòbuls globulars, cadascun d'ells amb un lloc d'unió de ferro (González-Chávez et al. 2009). Diversos informes indiquen la seva capacitat d'utilitzar-se com a immunoestimulant amb diverses altres activitats biològiques (Gifford et al. 2005).

A més, pot augmentar el sistema immunitari inespecífic i augmentar la resistència contra moltes malalties en moltes espècies de peixos i mariscs (Moreno-Expósito et al. 2018; Yokoyama et al. 2019). La llet bovina és un dels subministraments habituals de lactoferrina bovina (BLF), que s'ha utilitzat en diversos usos industrials. S'han acreditat nombroses propietats biològiques a les funcions del BLF, com ara la seva activitat antioxidant (Sandomirsky et al. 2003), l'absorció de ferro i les activitats antimicrobianes (Bellamy et al. 1992). A més, posseeix propietats antifúngiques, antivirals, antiparasitàries i antiinflamatòries (Trybek et al. 2016). Per tant, el BLF pot induir una defensa eficaç contra diferents soques fúngiques, virals i bacterianes que poden afectar molts animals aquàtics.

En aqüicultura, el BLF té diversos efectes beneficiosos (Luna-Castro et al. 2022). Per exemple, informes anteriors van mostrar que el BLF es podria utilitzar en dietes de peixos per millorar la resistència contra diverses malalties bacterianes causades per diverses soques bacterianes com Aeromonas hydrophilia en peixos de gat asiàtic (Clarias batrachus) (Kumari et al. 2003) i espècies de Streptococcus i Vibrio anguillarum. a la truita arc de Sant Martí (Oncorhynchus mykiss) (Sakai et al. 1993). BLF també pot millorar els índexs de creixement i la tolerància a l'estrès en diferents espècies de peixos com el peix daurat (Carassius auratus) i la lliga japonesa (Paralychthys olivaceus) (Kakuta 1996, 1998; Yokoyama et al. 2006) i millorar les respostes immunitàries (Anderson 1992). en diverses espècies aquàtiques com el bagre asiàtic (Kumari et al. 2003), l'esturió siberià (Eslamloo et al. 2012) i la truita arc de Sant Martí (Rahimnejad et al. 2012). Per tant, l'aplicació de BLF en la nutrició de l'aqüicultura per millorar l'estat immune dels peixos és relativament important per garantir una aqüicultura lliure d'antibiòtics (Yokoyama et al. 2019; Morshedi et al. 2020). No obstant això, l'ús de BLF en estratègies nutricionals pot veure's afectat per factors com l'espècie de peixos, la dosi, el sistema de cultiu, la dieta, les condicions ambientals i el mètode d'administració (Fernandes i Carter 2017).

L'article publicat recentment per Luna-Castro i els seus coautors s'ha centrat en l'eficàcia del BLF en la modulació de la immunitat, les condicions d'estrès i la resistència a les malalties bacterianes a l'aqüicultura (Luna-Castro et al. 2022). En aquest context, presentarem una visió general actualitzada de la caracterització, la biodisponibilitat, el metabolisme, l'absorció i el lliurament de BLF. A més, destacarem els impactes potencials de la inclusió de BLF en la nutrició dels peixos amb especial èmfasi en el creixement, els enzims digestius i la salut epitelial intestinal. També es van descriure les funcions biològiques del BLF, com a efectes antibacterians, antioxidants, antiinflamatoris, antiparasitaris i immunomoduladors. La informació inclosa en aquest article seria valuosa per a estudis de recerca posteriors per millorar la sostenibilitat de l'aqüicultura.

Estructura i recursos de la lactoferrina

La lactoferrina (LF) és una glicoproteïna de 80 kD obtinguda de la llet humana i de vaca i els seus subproductes (Superti 2020). El calostre té al voltant de set vegades la LF que es troba a la llet produïda en aquesta darrera (Villavicencio et al. 2017). La LF pot estar present en líquids de diversos teixits i òrgans com l'ull, el nas, el tracte respiratori, el tracte gàstric i altres (Lönnerdal et al. 2020). En general, s'allibera àmpliament de les superfícies mucoses i té funcions importants en les respostes immunitàries innates (Franco et al. 2018). Es produeix a través de les cèl·lules epitelials de la mamelles (glàndules mamàries) de les vaques i es secreta directament a la llet (Nakajima et al. 2008). A més, la prolactina modula la quantitat de LF produïda a les glàndules mamàries (García-Montoya et al. 2012).

BLF té dos lòbuls homòlegs (N i C) o quatre dominis (N1 i N2, C1 i C2), amb cada lòbul que uneix un ferro fèrric (Fe3 més) (Baker i Baker 2009; Bokkhim et al. 2013). L'estructura BLF li permet transmetre ferro a totes les cèl·lules i controlar la quantitat de ferro lliure a la sang i les secrecions extracel·lulars (Sinha et al. 2013). La regulació del transport de ferro en peixos és crucial en el transport d'oxigen i la respiració cel·lular (Krewulak i Vogel 2008). A més, el BLF es pot relacionar amb altres minerals com Zn2 plus , Mn3 plus , Cu2 plus i Ce4 plus (Soboleva et al. 2019). Concretament, el ferro o altres ions relacionats amb BLF es podrien separar a nivells de pH baixos (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).

L'estructura i les característiques químiques del BLF es poden alterar per la unió de ferro (Bokkhim et al. 2013). LF1-11 (25 residus) i lactoferrina (posició 265–284) són els principals pèptids funcionals derivats de BLF després de la digestió estomacal (Hao et al. 2018). Altres pèptids basats en catiònics biològicament actius es troben a les ubicacions 20–30, 17–31, 17–27 i 20–25 (Bokkhim et al. 2013; Hao et al. 2018). Al mateix temps, es va descobrir que els pèptids lactoferrina (265–284) i lactoferricina (17–30) eren més constants a la força iònica i tenien més activitats bactericides (Baker i Baker 2009). Les propietats antibacterianes del BLF poden estar relacionades amb la presència d'aquests pèptids catiònics (Sinha et al. 2013). Les propietats biològiques generals del BLF es descriuen a la figura 1, i la seva funció s'investigarà amb més profunditat al llarg del text.

Biodisponibilitat, absorció, mecanismes biològics i metabolisme de BLF

En els mamífers, el BLF es pot absorbir fàcilment al torrent sanguini i digerir-se al tracte gastrointestinal (GIT) mitjançant la secreció de bilis, assolint un valor màxim elevat 12 h després de l'administració oral (Harada et al. 1999). En els éssers humans, la LF dietètica pot interactuar ràpidament amb el ferro i arribar a moc i líquids, donant lloc a un augment de l'activitat microbiostàtica (Sharma et al. 2017). El BLF administrat per via oral es degradarà àmpliament en petites molècules quan passi el GIT (Moreno-Expósito et al. 2018). Mentrestant, diverses funcions de BLF estan molt recolzades per la integritat de l'estructura de la proteïna, i la seva digestió en el GIT indueix danys a nombroses d'aquestes característiques (Baker i Baker 2009). Per produir fragments bioactius i realitzar els seus beneficis com a part d'una dieta, la LF ha d'estar protegida contra els trastorns del tracto gastrointestinal (Superti 2020). Mentre que a l'aqüicultura, depenent del nivell d'inclusió de BLF a les dietes dels peixos, s'ha revelat que el BLF dietètic estimula el desenvolupament i la proliferació de les cèl·lules epitelials intestinals (enteròcits) (Buccigrossi et al. 2007).

Darrerament, nombrosos estudis de recerca s'han concentrat a millorar la biodisponibilitat oral de la LF (Elzoghby et al. 2020), on la formulació d'estructures de lliurament de BLF s'ha posat en contacte amb diverses molècules. Els enfocaments generalment aplicats per protegir el BLF al llarg de les fases de pas oral i digestió gàstrica depenen de les característiques següents: (a) saturació de ferro, (b) microencapsulació de PEGilació i (c) potenciadors de l'absorció (Yao et al. 2013, 2015). Recentment, amb el creixement excessiu dels usos de la nanotecnologia en diferents camps, el mètode de microencapsulació s'aplica amb freqüència per actuar com a refugi per a BLF del procés de digestió per l'enzim proteasa en el GIT. A més de la microencapsulació amb hidrats de carboni o proteïnes, els liposomes també poden ajudar a evitar la degradació gàstrica del BLF (Liu et al. 2013).

Pel que fa als estimuladors d'absorció, nombroses molècules poden transportar el BLF a través de les membranes biològiques. Per exemple, s'ha descrit que la molècula de quitosà augmenta l'adsorció de BLF a través de la cavitat intestinal obrint les unions intercel·lulars. Tot i que el quitosà o els seus derivats són poc solubles en el pH àcid de l'estómac, el quitosà s'ha aplicat àmpliament per a una sèrie de propòsits de lliurament cel·lular (Yao et al. 2013). Fins ara, la PEGilació i la microencapsulació semblen ser els principals mètodes efectius per oferir nivells més alts de BLF als llocs d'absorció intestinal.

El moc és una substància enganxosa i relliscosa que cobreix les superfícies epitelials dels peixos. El moc està format per enzims antimicrobians, proteïnes i aigua, cosa que el converteix en un component fonamental de les respostes immunitàries (Dash et al. 2018). La LF pot augmentar l'absorció de ferro i altres nutrients de la superfície mucosa dels peixos estimulant les secrecions de la mucosa (Teraguchi et al. 2004; Embleton et al. 2013). Aquests autors han trobat que l'activitat antimicrobiana LF s'ha associat amb la seva capacitat de regular de manera eficient la captació de ferro a la superfície del cos o l'intestí. Aquest procés sembla augmentar la defensa del cos contra les malalties infeccioses invasores causades per bacteris, virus i fongs (Embleton et al. 2013). La capacitat de la LF per unir-se a components importants dels bacteris G-ve, com ara (lipopolisacàrids (LPS), porines i proteïnes de la membrana externa) o la paret cel·lular dels bacteris G plus ve, pot explicar les seves propietats antibacterianes (Trybek et al. 2016). A més, quan es produeix una infecció, els neutròfils emmagatzemen apo-LF dins dels grànuls secundaris per modular la síntesi de citocines proinflamatòries (Drago-Serrano et al. 2017).

Alguns pèptids, com la lactoferrina i la lactoferricina, tenen una potent acció defensiva. Tenen efectes antimicrobians per la seva hidrofobicitat i càrrega catiònica, el que els converteix en molècules amfipàtiques importants (Bellamy et al. 1992). La lactoferricina mostra més potents antifúngics i antibacterians (Vorland et al. 1998), antimicrobians (Flores-Villaseñor et al. 2010; Drago-Serrano et al. 2017), anticancerígens (Gifford et al. 2005) i anti- activitats inflamatòries (Yan et al. 2013) que el BLF intacte, mentre que la lactoferrina mostra una propietat antimicrobiana variada contra diversos paràsits, bacteris, llevats i virus (Gifford et al. 2005; Yan et al. 2013).

Propietats antibacterianes in vitro del BLF

Les accions antibacterianes del BLF s'han documentat contra molts patògens (Actor et al. 2009). L'activitat antimicrobiana del BLF pot resultar de (a) la interrupció de la paret cel·lular de les cèl·lules bacterianes o (b) la millora dels efectes bactericides pel procés de fagocitosi, que deuen la seva capacitat per augmentar la síntesi de l'enzim peroxidasa (Drago- Serrano et al 2017).

A més, es va explicar que la capacitat del BLF per augmentar la mort bacteriana en els peixos podria estar relacionada amb el nombre substancialment més elevat de neutròfils infiltrats tant a la melsa com al fetge. Els neutròfils que s'interrelacionen amb els teixits hepàtics, com les cèl·lules de Kupffer, poden tenir un paper fonamental en l'eliminació de bacteris. Tant la lactoferrina com la lactoferricina tenen una potent activitat bactericida (Bolscher et al. 2009). La LF revela activitats bacteriostàtiques i bactericides contra una diversitat de microbis (Niaz et al. 2019). El BLF es pot unir amb el ferro, privant-lo del necessari per al creixement de diversos patògens bacterians com Bacillus stearothermophilus, Listeria monocytogenes, Escherichia coli, Bacillus subtilis, espècies de Salmonella i Shigella dysenteriae, que representen un mediador antimicrobian natural i eficaç (Niaz et al. al. 2019).

Beneficis i aplicacions de la lactoferrina bovina (BLF) en aqüicultura

La taula 1 resumeix els efectes biològics del BLF dietètic sobre el rendiment de diverses espècies de peixos i gambes d'acord amb la informació publicada.

Impactes del BLF en el metabolisme del ferro en peixos

A causa de la seva funció vital en el transport d'oxigen i la respiració cel·lular, el ferro és necessari per a tots els vertebrats superiors i també per als peixos (Eslamloo et al. 2012). És àmpliament conegut que el pèptid hepcidina derivat del fetge regula l'absorció del ferro en la dieta i el transport del ferro dels teixits al plasma (Raghuveer et al. 2002). S'ha demostrat que la LF té una afinitat 300- vegades més gran pel ferro que la transferrina sèrica i la seva capacitat potencial per emmagatzemar ferro en un rang de pH més ampli. També pot influir en l'homeòstasi del ferro augmentant l'exportació de ferro des del tracte gàstric i millorant l'emmagatzematge de ferro a la ferritina (de Vet i Van Gool 1974). En els peixos, es va trobar que l'absorció de ferro de l'esturió siberià estava influenciada substancialment com a resposta a la inclusió de BLF en la dieta; així, les concentracions plasmàtiques de ferro en tots els grups tractats amb BLF van disminuir significativament en comparació amb els controls (Eslamloo et al. 2012). En el mateix context, els impactes del BLF en l'absorció de ferro de l'esturió siberià es van reduir augmentant el nivell dietètic de BLF a més de 0,8 g/kg (Falahatkar et al. 2014). A més, la capacitat d'unió de ferro es va augmentar en peixos alimentats amb una dieta de 0,8 g BLF/kg (Eslamloo et al. 2012). Sembla que la capacitat del BLF per millorar l'absorció de ferro depèn de la condició fisiològica d'un organisme, les condicions aquàtiques, els impactes ambientals i els nivells de ferro a la dieta. Els informes establerts sobre l'efecte del BLF sobre l'absorció de ferro en peixos estan restringits, i les conseqüències de les investigacions sobre mamífers també són variables.

Impactes del BLF en el creixement

Els informes van mostrar que l'aplicació dietètica de BLF va millorar el creixement, la relació d'eficiència alimentària, la conversió de l'alimentació i l'índex d'eficiència de proteïnes a la tilàpia del Nil (Badawy i AlKenawy 2013). Les diferències d'espècies de peixos poden contribuir a les diferències en els resultats de BLF sobre el creixement dels peixos. Kakuta (1996) també va indicar que la suplementació dietètica de BLF amb una dieta de nivell 1 g/kg va millorar significativament el creixement del peix daurat (Carassius auratus). De la mateixa manera, es va trobar que les dietes alimentades amb llobarros asiàtics subministrades amb una dieta BLF de 0,8 g/kg mostraven índexs de creixement millorats mitjançant la millora de l'eficiència de l'alimentació i la taxa de creixement (Morshedi et al. 2021).

A més, Pagheh et al. (2018) van demostrar que Silvery-Black Porgy alimentat amb 0,8 g de BLF per kg de dieta va tenir una millora més gran dels índexs de creixement i l'eficiència de l'alimentació en comparació amb 1,2 g de BLF/kg de dieta i els grups control. En diverses altres espècies de peixos, també es va il·lustrar que el BLF dietètic podria augmentar les taxes de creixement en diverses espècies de peixos, com el salmó de l'Atlàntic (Lygren et al. 1999), la carpa comuna (Kakuta 1998), la lliga japonesa (Yokoyama et al. 2005). ), el mero amb taques taronges (Yokoyama et al. 2006), l'esturió siberià (Eslamloo et al. 2012) i la tilàpia del Nil (Abdel-Wahab et al. 2021). Tot i que diversos estudis han demostrat que el BLF dietètic afecta positivament els índexs de creixement de diverses espècies de peixos, Falahatkar et al. (2014) van declarar que el BLF dietètic no va influir en el rendiment de creixement de l'esturió siberià (Acipenser baeri).

En el mateix context, els informes van suggerir que la relació entre BLF i algunes altres molècules de l'alimentació, com el ferro, podria influir en l'absorció de BLF i millorar les seves funcions biològiques (Yokoyama et al. 2005). A més, els beneficis del BLF sobre els índexs de creixement podrien estar relacionats amb la capacitat del BLF d'estimular les secrecions d'enzims digestius. Una tercera hipòtesi va presentar que el BLF dietètic va millorar la proliferació d'enteròcits i va salvaguardar l'estructura i la cripta de les vellositats intestinals (Li et al. 2014; Nguyen et al. 2013). No obstant això, les hipòtesis esmentades anteriorment, els mecanismes precisos de millora del rendiment del creixement dels peixos per BLF dietètic, encara no estan clars.

Efectes del BLF sobre els enzims digestius i la salut epitelial intestinal

Es va informar poca informació sobre els efectes del BLF sobre la salut intestinal, la microbiota i la histomorfometria dels peixos tractats. Un estudi publicat prèviament realitzat per Morshedi et al. (2016) van presentar que el BLF dietètic no afecta les activitats enzimàtiques digestives (proteasa, amilasa i lipasa) ni afecta la flora intestinal a Sobaity (Sparidentex hasta). No obstant això, en la mateixa espècie de peix, es va trobar que el tractament combinat amb BLF i Lactobacillus plantarum reforçava i mantenia la integritat de la mucosa intestinal, donava lloc a un equilibri de la vora del raspall intestinal i augmentava els nivells d'activitats totals de proteasa i amilasa a la cavitat intestinal. interrelacionant-se amb receptors LF (Morshedi et al. 2020). Per tant, aquests punts justifiquen investigacions addicionals.

Efectes del BLF sobre els índexs hematobioquímics

Els marcadors bioquímics hematològics i sèrics són eines clíniques crítiques per diagnosticar l'estat general de salut dels peixos (Fazio 2019; Naiel et al. 2021a). Diversos estudis han informat d'impactes considerables del BLF en alguns índexs bioquímics de la sang dels peixos, com ara proteïnes de la sang, metabòlits sèrics, índexs sanguinis i biomarcadors d'estrès. Per exemple, es va trobar que l'addició de BLF (800 mg/kg) a les dietes de llobarro asiàtic produïa nivells significativament elevats d'albúmina sèrica (ALB) i nivells més baixos de glucosa (GLU) en comparació amb els controls i la dieta de 400 mg/kg ( Morshedi et al. 2021). A més, es va declarar que el BLF dietètic sol o combinat amb nanoquitosà augmentava significativament la funció hepàtica mitjançant activitats enzimàtiques ALP, ALT i AST millorades en comparació amb el grup de BLF lliure (Abdel-Wahab et al. 2021). En comparació amb el control, es va trobar que els peixos rebien dietes complementades amb BLF van revelar activitats de Na més /K més -ATPasa de brànquies significativament superiors i quantitats baixes de cortisol plasmàtic (CORT) (Yokoyama et al. 2019).

No obstant això, un altre estudi va demostrar que afegir 800 o 1200 mg de BLF/kg de dieta no va induir cap alteració significativa en les variables hematoimmunològiques del peix Silvery-Black Porgy (Pagheh et al. 2018). Lateralment, Hashem et al. (2022) van explicar que el BLF dietètic (800 mg/kg) va augmentar significativament els glòbuls i el recompte total de glòbuls de peix tilàpia. Aquestes millores en els paràmetres hematològics es poden atribuir als rols dietètics del BLF. El BLF, com a glicoproteïna que s'uneix al ferro, pot restaurar els nivells de ferro en les dietes que poden millorar l'estat de salut dels peixos. En la investigació mèdica humana, es va informar anteriorment que la LF dietètica podria tractar l'anèmia per deficiència de ferro en éssers humans (Morton 2019) i millorar l'estat del ferro dels nadons i les dones embarassades (Lönnerdal 2009). BLF també va enfortir l'homeòstasi metabòlica del ferro i va afectar positivament l'hemoglobina i l'estat del ferro dels nadons (Ke et al. 2015).

Els efectes del BLF sobre les fraccions de proteïnes de la sang del peix són controvertits. Esmaeili et al. (2019) van presentar que els nivells de proteïna total (TP) i ALB van augmentar en l'orada d'aleta groga que alimentava una dieta subministrada amb un nivell més alt de BLF (dieta de 1200 mg/kg). Recerca recentment publicada realitzada per Soliman et al. (2022) van presentar que la dieta BLF (600 mg/kg de dieta durant 30 dies) va augmentar considerablement els nivells de proteïna total (TP), globulina (GLO) i ALB a la carpa platejada (Hypophthalmichthys molitrix). D'altra banda, un altre estudi de recerca va revelar que la inclusió d'un nivell més alt de BLF a les dietes de tilàpia del Nil no va influir notablement en els índexs bioquímics sèrics com les concentracions de TP, ALB i GLO (Abdel-Wahab et al. 2021). De la mateixa manera, Eslamloo et al. (2012) van afirmar que els diferents nivells de BLF dietètics no van mostrar cap canvi significatiu en la fracció de proteïnes sèriques (TP, ALB i GLO) de l'esturió siberià. En un estudi anterior, es va observar que no es van trobar alteracions en les concentracions sèriques de TP de les anguiles japoneses que rebien dietes incorporades amb BLF sol o combinades amb vitamina C (Ren et al. 2007; Moradian et al. 2018) van assenyalar que hi havia no hi ha influències substancials de diversos nivells de BLF dietètics sobre les fraccions de proteïnes de la sang dels peixos cíclids africans. Aquestes inconsistències poden ser degudes a diversos factors, com ara alteracions de les espècies de peixos, efectes de la dosificació, sistemes experimentals, etc. Per tant, calen estudis addicionals, com els estudis moleculars, per dilucidar els factors que van conduir a aquestes diferències.

Des d'un altre punt de vista, diversos informes van demostrar la capacitat de les dietes enriquides amb BLF per alleujar els marcadors d'estrès en diverses espècies de peixos (Luna-Castro et al. 2022). BLF va influir positivament en els nivells de GLU i CORT en sang a la carpa (Cyprinus carpio) (Kakuta 1998). A més, la suplementació de BLF a les dietes de carpa comuna i platija japonesa a un nivell de 0,6 g per kg pot moderar els nivells de CORT en plasma dins dels límits desitjables per a la resistència a l'estrès de suport (Hashem et al. 2022; Kakuta 1998; Yokoyama et al. 2005). Curiosament, es va detectar un impacte significativament positiu del BLF en la resposta a l'estrès, com ara els nivells de lactat i CORT de l'esturió siberià (Falahatkar et al. 2014). A partir de les troballes esmentades anteriorment, podem concloure que el BLF dietètic podria millorar la tolerància a l'estrès, el perfil hematològic, les funcions hepàtiques i les funcions renals dels peixos tractats amb una possible aplicabilitat a les dietes de peixos.

Propietats antioxidants del BLF

Els mecanismes defensius antioxidants enzimàtics són importants per contrarestar l'estrès oxidatiu que es produeix per la sobreproducció de radicals lliures i espècies reactives d'oxigen (ROS). Els estudis van demostrar que l'administració dietètica de LF estava relacionada amb l'augment de la capacitat antioxidant dels peixos sans (Lygren et al. 1999). L'administració dietètica tant de nanopartícules de BLF com de quitosà va millorar significativament els nivells d'enzims de superòxid dismutasa (SOD), catalasa (CAT) i glutatió S-transferasa (GST) a la tilàpia del Nil (Abdel-Wahab et al. 2021). Tanmateix, la suplementació dietètica de BLF no va afectar les activitats CAT, GST i glutatió reductasa (GSR) de l'orada d'aleta groga (Esmaeili et al. 2019). Mentre que Morshedi et al. (2021) van suggerir que la dosi alta de BLF (dieta de 800 mg/kg) va reduir significativament l'activitat hepàtica de CAT, mentre que una dieta de 400 mg/kg va millorar l'activitat de CAT al fetge del llobarro asiàtic. Hashem et al. (2022) van demostrar recentment que les dietes de tilàpia del Nil subministrades amb una dieta de 800 mg BLF/kg van reduir significativament la MDA sèrica i van augmentar significativament la capacitat antioxidant total sèrica (TAOC) després de la infecció bacteriana. En canvi, Pagheh et al. (2018) van il·lustrar que l'addició a la dieta de BLF (dieta de 800 o 1200 mg/kg) no va afectar els índexs antioxidants del fetge, inclosos SOD, CAT i TAOC de Silvery-Black Porgy.

La capacitat antioxidant dels peixos que van rebre BFL a les seves dietes es podria acreditar per les propietats quelants i eliminadores de BLF contra l'estrès oxidatiu. Els informes van demostrar que les propietats antioxidants del BLF s'han relacionat amb la prevenció de la peroxidació lipídica i l'hemòlisi dels eritròcits (Morshedi et al. 2021). A més, l'administració de LF va donar lloc a nivells intracel·lulars més baixos de ROS, cosa que indica la seva capacitat per prevenir l'estrès oxidatiu (Hashem et al. 2022). A més, LF té capacitat d'unió d'ions metàl·lics i pot prevenir els radicals hidroxil catalitzats per ferro mitjançant la reacció de Fenton, que es considera una font important de ROS. Per tant, la funció antioxidant LF està molt probablement relacionada amb la seva capacitat d'eliminar ferro i reduir la producció de ROS (Esmaeili et al. 2019).

Efectes del BLF sobre l'expressió de citocines

Les citocines són molècules de senyalització formades per cèl·lules immunitàries que augmenten l'afluència de cèl·lules fagocítiques per vèncer i destruir els patògens atacants. Tenen una funció important en la regulació de la resposta immune dels peixos. La interleucina 1 beta (IL-1), com a citocina proinflamatòria, revela una part substancial en la regulació dels processos inflamatoris i immunitaris mitjançant una contribució a l'impuls de la proliferació de macròfags i limfòcits (Wang i Secombes 2013). Els informes van demostrar que el BLF podria disminuir el procés inflamatori en diverses patologies. Se sap que el BLF podria suprimir diferents agents inflamatoris, com ara les cèl·lules TNF i CD4. Concretament, la LF podria unir i segrestar lipopolisacàrids, evitant l'activació de la via proinflamatòria, la sèpsia i el dany dels teixits (Siqueiros-Cendón et al. 2014).

En aqüicultura, s'han publicat diversos estudis sobre els impactes del BLF dietètic en l'expressió de citocines. Per exemple, l'aplicació dietètica de 0,1 per cent de BLF va augmentar l'expressió del gen IL-1 al ronyó de juvenils de truita arc de Sant Martí (Khuyen et al. 2017). A més, complementar les dietes amb BLF sol o amb una barreja amb nano-quitosà va suprimir l'expressió del factor de necrosi tumoral-alfa (TNF-) i l'expressió augmentada dels gens IL-1 a la tilàpia del Nil (Abdel-Wahab et al. .2021). La investigació recentment publicada a la tilàpia del Nil va demostrar que les dietes complementades amb BLF produïen una regulació a la baixa dels nivells d'expressió d'ARNm del receptor 9 (TLR9), TNF-, IL-21, IL-6, IL{{18} }, IFN- , IL-1 i caspasa3 en comparació amb els criats en el grup tractat amb oxitetraciclina (Hashem et al. 2022). Aquests autors van suggerir la tendència de regulació a la baixa d'aquests indicadors inflamatoris en la dieta alimentada amb tilàpia subministrada amb 1,2 g de BLF / kg de dieta en comparació amb el grup control (Hashem et al. 2022).

Efectes immunoestimulants del BLF

En l'era de la indústria ecològica, l'ús d'estimulants immunològics naturals al sector de l'aqüicultura per evitar malalties bacterianes es considera un nou enfocament positiu (Kumari et al. 2003; El-Saadony et al. 2021; Naiel et al. 2021b; Yilmaz; et al. 2022). La investigació ha demostrat que el BLF és un dels elements atractius de la llet bovina, que té efectes immunoestimuladors potents (Niaz et al. 2019). La LF que té una saturació de ferro inferior al 5 per cent s'anomena "apo-lactoferrina" (apo-LF o la lliure de ferro nativa), mentre que la lactoferrina saturada de ferro s'anomena "holo-lactoferrina" (holo-LF) (Bokkhim et al. 2013). La LF presenta potents funcions immunomoduladores en mamífers (Suzuki et al. 2005). La BLF pot secretar més citocines antiinflamatòries i respostes proinflamatòries robustes a l'intestí animal (Donovan 2016). Mentre que en peixos, l'activitat estimuladora immune de BLF es facilita provocant una immunitat inespecífica, que ofereix defensa davant una gran varietat de patògens associats als peixos (Cecchini i Caputo 2009).

És ben reconegut que la transcripció de gens associats a la immunitat pot ser una eina beneficiosa per avaluar les respostes immunitàries en animals aquàtics (Alhoshy et al. 2022). L'expressió augmentada de gens associats a la immunitat en grups de peixos que alimentaven dietes subministrades amb BLF pot estar relacionada amb la seva capacitat d'estimular la producció de citocines a través dels macròfags i també augmentar la producció de macròfags, granulòcits i neutròfils (Sakai et al. 1993). L'addició dietètica de BLF va estimular més notablement la transcripció dels gens immunològics. L'augment de l'expressió dels gens associats a la immunitat podria dilucidar l'augment de la resistència en juvenils de truita arc de Sant Martí que abans s'alimentaven amb dietes basades en BLF (Khuyen et al. 2017).

També es va observar que les dietes basades en BLF van augmentar significativament la secreció de moc i les activitats bactericides sèriques en esturions siberians. Tanmateix, altres peroxidases sèriques, el complement hemolític natural i les concentracions totals d'IgM no es van veure afectats per la suplementació de BLF en la dieta (Eslamloo et al. 2012). Estudis d'investigació publicats anteriorment van demostrar que el BLF dietètic augmentava l'activitat del lisosoma en diverses espècies de peixos com ara el bagre asiàtic (Kumari et al. 2003), la tilàpia del Nil (El-Ashram i ElBoshy 2008), l'anguila japonesa (Ren et al. 2007). , truita arc de Sant Martí (Rahimnejad et al. 2012), esturió siberià (Eslamloo et al. 2012), peixos cíclids africans (Moradian et al. 2018), Silveryblack Porgy (Pagheh et al. 2018) i dorada (Esmaeili et al. 2018) . 2019) i el llobarro asiàtic (Morshedi et al. 2021; Yokoyama et al. 2019) van trobar que els peixos alimentats amb una dieta de 2 g/kg de BLF presentaven un nivell superior d'activitat LYZ de moc que el grup control. Recentment, Abdel-Wahab et al. (2021) van descriure que l'activitat sèrica LYZ es va augmentar a la tilàpia del Nil alimentada amb BLF, mentre que els nivells més alts es van observar en el grup de peixos que alimentaven una combinació de BFL i nanopartícules de quitosà.

En els peixos tilàpia, les variables immunològiques com IgM i IgG es van augmentar significativament per la inclusió en la dieta de 0,8 o 1,2 g /kg BLF (Hashem et al. 2022). A la inversa, Welker et al. (2007) van presentar que la suplementació de BLF no va influir en els nivells sèrics de LYZ a les dietes de tilàpia del Nil. A més, els valors de l'activitat LYZ en l'orada alimentada amb BLF no van presentar fluctuacions substancials en comparació amb els grups prebiòtics i control (Morshedi et al. 2020). Aquestes inconsistències a la literatura poden estar relacionades amb factors com ara les dosis de BLF, la qualitat de l'aigua, les condicions experimentals, les espècies de peixos i les activitats de pepsina a l'estómac de peixos, que poden afectar la seva capacitat per digerir BLF a la llum intestinal, afectant així la disponibilitat biològica. de BLF.

Un article publicat recentment per Soliman i coautors va demostrar que el BLF dietètic va augmentar significativament la immunitat mediada per cèl·lules a la carpa platejada (Soliman et al. 2022). Aquests autors van trobar que el BLF dietètic va augmentar significativament el percentatge de limfòcits i monòcits, la capacitat fagocítica (índex fagocític i activitat fagocítica) i el nombre de limfòcits a l'intestí i macròfags al fetge, pàncrees i melsa de la carpa platejada (Soliman et al. 2022). ). En gambes, un estudi publicat anteriorment també va demostrar que les dietes subministrades amb BLF a una taxa de dosi de 100 mg/kg de dieta durant set dies van induir un augment significatiu dels títols d'aglutinació contra A. hydrophila i l'activitat de l'enzim fenoloxidasa a Macrobrachium rosenbergii (Chand et al. 2006).

Funcions del BLF per a la millora de la resistència contra les infeccions bacterianes

S'ha revisat que el BLF pot augmentar el sistema immunitari del peix i augmentar la resistència a les malalties després d'un repte bacterian (Luna-Castro et al. 2022). Els informes van demostrar que l'aplicació dietètica de BLF pot modificar la immunitat de la mucosa intestinal, per tant, pot ajudar a augmentar la resistència contra les infeccions bacterianes (Taherah 2021). En el mateix sentit, l'aplicació de BLF a les dietes del bagre asiàtic (Clarias batrachus) va millorar significativament la supervivència després del repte amb els bacteris A. hydrophila en comparació amb els peixos no suplementats amb BLF (Kumari et al. 2003). De la mateixa manera, es va informar que el BLF va augmentar la resistència contra les infeccions bacterianes en diverses espècies de peixos, com Edwardsiella ictaluri en peixos de canal (Welker et al. 2010), Streptococcus agalactiae en tilàpia híbrida (O. nilotica × O. mossambicus) (Wang et al. 2010). al. 2013), A. salmonicida chromogens a la truita arc de Sant Martí (Khuyen et al. 2017), V.harveyi a l'orada d'aleta groga (Esmaeili et al. 2019), i recentment V. vulnificus a la carpa platejada (Hypophthalmichthys molitrix) (Soliman et al. 2019) al. 2022). A més, en espècies de gambes, es va trobar que la LF dietètica millorava significativament la resistència a la malaltia de Macrobrachium rosenbergii i les taxes de supervivència després del repte d'A. hydrophila (Chand et al. 2006).

Un informe anterior va demostrar que les propietats antibacterianes in vivo del BLF es podrien atribuir a l'activitat antimicrobiana del BLF mitjançant la promoció del ferro essencial per al creixement bacterià, que després conduirà a la supressió del creixement bacterià (González-Chávez et al. 2009). . En el mateix sentit, es va trobar que el BLF dietètic augmentava la resistència contra les infeccions bacterianes dels peixos tilàpia del Nil com Streptococcus iniae (Welker et al. 2007) i, recentment, A. veronii (Hashem et al. 2022). Darrerament, també s'ha trobat que la tilàpia del Nil que rebia dietes enriquides amb quantitats graduades de BLF sol o combinades amb nanopartícules de quitosà tenia valors de supervivència percentuals relativament considerablement superiors després de la infecció experimental amb A. hydrophila quan que el grup control (Abdel-Wahab et al. 2021).

Propietats antiparasitàries del BLF

En els estudis realitzats en medicina humana, es va suggerir que les propietats antiparasitàries del BLF semblen estar relacionades amb la interferència en l'hemostàsia del ferro de Pneumocystis carinii (Cirioni et al. 2000), o de vegades, el BLF es representa com a un específic. donant de ferro en altres paràsits com Tritrichomonas fetus (Giansanti et al. 2013). Els estudis realitzats en els assaigs in vitro van revelar que la LF té una activitat verificable pel que fa als fongs patògens humans, com diferents espècies de Candida, i podria suprimir el creixement de Plasmodium berghei (Larkins 2005). La figura 2 representa les activitats antiparasitàries proposades de BLF.

En els peixos, s'ha proposat que la inclusió de BLF en la dieta té impactes positius contra diferents ectoparàsits com Ichthyophthirius multifiliis i Cryptocaryon irritans que infecten les superfícies corporals dels peixos (Kakuta 1996, 1998). També millora la secreció de moc de la pell, l'activitat de LYZ i les activitats de lectina en l'orada (Kakuta 1996) i el mero taronjat (Epinephelus coioides) (Yokoyama et al. 2006). Darrerament, s'ha observat que els goril·les de Neobenedenia alimentats amb una dieta enriquida amb 1 g/kg de BLF tenien menys paràsits que els proporcionats a la dieta control (Yokoyama et al. 2019). A més, aquests autors també van trobar que el nombre de paràsits per unitat d'àrea de la superfície corporal del peix era inferior en els peixos que van rebre BLF dietètics que en el grup control. L'aplicació dietètica de BLF va millorar les activitats de la lectina al moc dèrmic i pot eliminar la possibilitat d'unió del patògen recombinant al cos del peix. Com se sap, la lectina es reconeix com el principal problema associat a l'activitat antiparasitària de la superfície corporal dels peixos. També s'ha indicat que l'activitat del lisozima del moc de la pell es va augmentar notablement en els peixos que van rebre BLF. Aquesta millora de l'activitat del lisozima estava relacionada amb una baixa taxa d'infecció per N. girlie (Yokoyama et al. 2019)

Conclusions i perspectiva

Aquest article va descriure els usos potencials del BLF com a additiu per a pinsos a l'aqüicultura. També va destacar els efectes destacats del BLF dietètic sobre els índexs de creixement, els enzims digestius, l'eficiència de l'alimentació, el metabolisme del ferro, els metabòlits sanguinis, la immunitat, la resistència a les malalties, l'estat antioxidant i l'expressió de respostes proinflamatòries en peixos i gambes tractats. D'acord amb la literatura citada, el BLF es pot utilitzar com a alternativa a una aplicació d'antibiòtics. A més, es pot utilitzar com a complement alimentari per reduir els impactes negatius de les condicions estressants que afecten els peixos i les gambes. Aquestes funcions poden estar relacionades amb les seves potencials activitats antimicrobianes, antiinflamatòries, antiparasitàries i antivirals. Tot i que les esmentades anteriorment són activitats biològiques vitals del BLF, els mecanismes reals del BLF per millorar la salut dels peixos encara requereixen investigacions i estudis de recerca addicionals.

Contribució de l'autor

Tots els autors van contribuir per igual a la conceptualització, la implementació i els resultats d'aquest treball de recerca presentat en aquest article.

Finançament Finançament d'accés obert proporcionat per l'Autoritat de Finançament de Ciència, Tecnologia i Innovació (STDF) en col·laboració amb el Banc del Coneixement Egipci (EKB)

Disponibilitat del codi

No aplicable.

Disponibilitat de dades

Els autors confirmen que les dades que donen suport a les conclusions d'aquest estudi estan disponibles a petició raonable de l'autor corresponent.

Declaracions

Consentiment per a la publicació

Els autors aproven el tractament d'aquest article per a la seva publicació.

Interessos competitius

Cap.

Aprovació ètica

No hi haurà cap requisit d'aprovació ètica, ja que s'accediria i s'analitzaran les dades d'estudis publicats anteriorment en què els investigadors principals van rebre el permís informat.

Accés Obert

Aquest article té una llicència Creative Commons Attribution 4.0 International License, que permet l'ús, la compartició, l'adaptació, la distribució i la reproducció en qualsevol mitjà o format, sempre que doneu el crèdit adequat als autors originals. ) i la font, proporcioneu un enllaç a la llicència Creative Commons i indiqueu si s'han fet canvis. Les imatges o altres materials de tercers d'aquest article s'inclouen a la llicència Creative Commons de l'article tret que s'indiqui el contrari en una línia de crèdit del material. Si el material no està inclòs a la llicència de Creative Commons de l'article i el vostre ús previst no està permès per la normativa legal o supera l'ús permès, haureu d'obtenir el permís directament del titular dels drets d'autor.

Referències

1. Abdel-Latif HMR, Dawood MAO, Alagawany M, Faggio C, Nowosad J, Kucharczyk D (2022a) Beneficis per a la salut i aplicacions potencials del fucoidan (FCD) extret d'algues marrons a l'aqüicultura: una revisió actualitzada. Peix Marisc Immunol 122:115–130.

2. Abdel-Latif HMR, Dawood MAO, Menanteau-Ledouble S, El-Matbouli M (2020) La naturalesa i les conseqüències de les co-infeccions a la tilàpia: una revisió. 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) L'eficàcia d'Arthrospira platensis i les microalgues per alleujar les condicions estressants que afecten les espècies de peixos i mariscs: una visió general. Aquaculture Rep 24:101135.

4. Abdel-Tawwab M, Khalil RH, Nour AM, Elkhayat BK, Khalifa E, Abdel-Latif HMR (2022) Efectes del segó d'arròs fermentat amb Bacillus subtilis sobre la qualitat de l'aigua, el rendiment, els antioxidants/oxidants i els biomarcadors d'immunitat de la cama blanca gambes (Litopenaeus vannamei) criades a diferents salinitats amb zero intercanvi d'aigua. J Appl Aquac 34(2):332–357.

5. Abdel-Wahab MM, Taha NM, Lebda MA, Elfeky MS, Abdel-Latif HMR (2021) Efectes de les nanopartícules de lactoferrina i quitosà bovina sobre índexs bioquímics sèrics, enzims antioxidants, respostes transcriptòmiques i resistència de la tilàpia del Nil contra Aeromonas hydrophila. Peix Marisc Immunol 111:160–169.

6. Actor JK, Hwang SA, Kruzel ML (2009) Lactoferrina com a modulador immune natural. Curr Pharm Des 15(17):1956–1973.

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

8. Ahmadifar E, Yousefi M, Karimi M, Fadaei Raieni R, Dadar M, Yilmaz S, Abdel-Latif HMR (2021) Beneficis dels polifenols dietètics i dels additius rics en polifenols per a la salut dels animals aquàtics: una visió general. Reviews in 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. Aquacultura 532:736030.

10. Alhoshy M, Shehata AI, Habib YJ, Abdel-Latif HMR, Wang Y, Zhang Z (2022) Nutrigenòmica en crustacis: estat actual i perspectives. Peix Marisc Immunol 129:1–12.

For more information:1950477648nn@gmail.com