A barna moszat (AquaArom) kiegészítés növeli az élelmiszer-bevitelt és javítja a növekedést, az antioxidáns státuszt és a hőmérsékleti stresszel szembeni ellenállást az atlanti lazacban, Salmo salar

Collins Kamunde

Orvostudományi Tanszék, Atlanti Állatorvosi Főiskola, Prince Edward Island Egyetem, PE, Kanada

Ravinder Sappal

Orvostudományi Tanszék, Atlanti Állatorvosi Főiskola, Prince Edward Island Egyetem, PE, Kanada

Tarek Mostafa Melegy

Orvostudományi Tanszék, Atlanti Állatorvosi Főiskola, Prince Edward Island Egyetem, PE, Kanada

Társított adatok

Absztrakt

Bevezetés

Mivel magas befogadási szinten a moszatok rontják a halnövekedési teljesítményt és a takarmány hatékonyságát [4,14–17], a tanulmányok többségében továbbra is a hal növekedési teljesítményét és/vagy egészségi állapotát javító befogadási szint meghatározása marad. Az ilyen ismeretek lehetővé tehetik a takarmány drága összetevőinek, például a hallisztnek a pótlását és/vagy kis mennyiségű tengeri moszat vagy kivonatuk keverését a kész vízi táplálékkal a növekedéssel nem összefüggő jótékony hatások kiaknázása érdekében. A hínárpótlás biokémiai összetételének változékonysága és a halak közötti következetlen következmények azonban szükségessé teszik a specifikus hínárpótlás meghatározott halfajokra gyakorolt hatásainak vizsgálatát. Különösen a lazacfélék a legfontosabb akvakultúra-halak, és a legnagyobb mennyiségű hallisztet és halolajat használják az akvakultúrában [29]; így a tengeri moszatoknak a lazacfélék táplálkozásában betöltött szerepének bemutatása jelentős következményekkel járna az akvakultúra szempontjából.

Anyagok és metódusok

Etikai szempontok

A tanulmányt és az összes kísérleti eljárást, amelyet a halaknak alávetettek, a Prince Edward-szigeti Egyetem Állattenyésztési Bizottsága jóváhagyta (Protokollszám: 16–026), összhangban a Kanadai Állatgondozási Tanács irányelveivel.

Kísérleti diéták

A táplálék és a tengeri moszat összetételének elemzése

A kísérleti étrendek és a hínár összetételének elemzését a PEI analitikai laboratóriumában végeztük (https://www.princeedwardisland.ca/en/information/agriculture-and-fisheries/pei-analytical-laboratories-peial). A Prince Edward-sziget tartományi kormánya által működtetett laboratóriumot a Kanadai Szabványügyi Tanács akkreditálta a vizsgálati és/vagy kalibráló laboratóriumok kompetenciájának általános követelményeire vonatkozó nemzetközi szabványhoz (ISO/IEC 17025: 2005). Az alkalmazott analitikai módszerek leírását az S1 táblázat tartalmazza.

Etetési kísérlet és mintavétel

Az etetési kísérletet az Atlantic Veterinary College vízi létesítményében végezték. Az atlanti-óceáni lazac-smoltokat (kezdeti átlagos tömeg: 77 g) az Northern Harvest, Cardigan, PE cégtől kaptuk, és 1200 l-es tartályban tartottuk (mg/l) Na 47,1, Cl 137,3, Ca 58,8, Mg 27,6, keménység 260 (CaCO3-ban). A víz pH-ja 7,5–8,0, illetve 10,5–11 ° C (névleges 11 ± 1 o C) volt. Az smoltokat 1 hónapig hozzáillesztettük ezekhez a laboratóriumi körülményekhez, és napi 2% nedves testtömeggel etettük őket 3,0 mm-es EWOS-transzferrel a lazacok számára.

A máj mitokondriumainak izolálása és a mitokondriális légzés mérése

A kataláz és az SOD, valamint a teljes glutation aktivitásának mérése a mitokondriumokban

A katalázt a Purpald (4-amino-3-hidrazino-5-merkapto-1,2,4-triazol) alkalmazásával mértük [35] alapján, amint azt a hal mitokondriumára nemrég leírtuk [36]. Röviden a kataláz reakcióba lép a metanollal hidrogén-peroxid jelenlétében, és formaldehidet állít elő, amely a Purpaldhoz kötődve színtelenről lilára változik. Ezt a színváltozást, amely egyenesen arányos a kataláz aktivitással, az abszorbancia monitorozásával 540 nm-nél mértük (SpectraMax Plus 384, Molecular Devices, LLC, Sunnyvale, CA).

A SOD esetében egy xantin-oxidáz-hipoxantin rendszer által létrehozott szuperoxid-aniongyököt (O2 • -) detektáltunk vízoldható tetrazólium, WST-1 (4- [3- (4-jód-fenil) -2- (4-nitrofenil) nátriumsó) alkalmazásával. -2H-5-tetrazolio] -1,3-benzol-diszulfonát) a [37] szerint, amint azt a hal mitokondriumára nemrégiben leírták [36]. Itt a WST-1 vízoldható festéket állít elő az O2 • redukciójánál, és a WST-1 redukciójának sebessége lineáris a xantin-oxidáz aktivitására és SOD gátolja. A WST-1 redukció csökkenését az abszorbancia 440 nm-en történő monitorozásával mérjük (SpectraMax Plus 384), és ez jelzi a SOD aktivitást.

Végül a teljes glutationszintet [38] szerint mértük, amint azt a halak mitokondriumára nemrégiben leírták [36]. A vizsgálat magában foglalja az enzimatikus újrafeldolgozást glutation-reduktáz és 5–5'-ditiobisz [2-nitro-benzoesav] (DTNB) alkalmazásával, amelynek eredményeként sárga kromofór, 5-tionitrobenzoesav (TNB) képződik, amelynek abszorbanciáját 412 nm-en mérik (SpectraMax Plusz 384). Ismeretlen minták glutation-koncentrációit úgy kaptuk, hogy összehasonlítottuk abszorbanciájukat a glutation-standard görbével.

Teljes plazma antioxidáns kapacitás

A teljes plazma antioxidáns kapacitást kereskedelmi készlet (Cayman Chemical, Ann Arbor, MI) segítségével mértük a gyártó utasításainak megfelelően. Röviden, a plazmaminták képességét a 2,2′-azino-di- [3-etilbenzthiazolin-szulfonát] ® (ABTS ®) metsze-metoxin általi ABTS® • + -á történő oxidációjának gátlására az ABTS ® + + spektrofotometriás monitorozásával mértük 750-nél nm (Spectramax Plus 384). Ebben a vizsgálatban a mintában szereplő antioxidánsok koncentrációjukkal arányos mértékben csökkentik az abszorbanciát 750 nm-en.

Biológiai és élelmiszer-felhasználási indexek

A következő indexeket számoltuk ki:

Napi táplálékfogyasztás (% g • g -1) = (adagolt étel/fel nem evett étel)/hal súlya × 100.

Súlygyarapodás = a hal végső tömege – kezdeti hal súly.

CF: kondíciós tényező (g • cm -1) = súlygyarapodás/a hal standard hossza 3 × 100.

HSI: hepatosomatikus index (% g • g -1) = májtömeg/hal testtömeg × 100.

VSI: viszceroszomatikus index (% g • g -1) = zsigeri súly/hal testtömeg × 100.

SGR: fajlagos növekedési sebesség (% testtömeg -1 nap) = (lnw2 - lnw1) × 100/T, ahol w1 és w2 a kezdő és a végső tömeg, ln a természetes logaritmus és T az etetési napok.

FCR: takarmány konverziós arány (g • g -1) = teljes száraz takarmány bevitel/teljes súlygyarapodás.

PER: fehérje hatékonysági arány (g • g -1) = súlygyarapodás/nyersfehérje bevitel.

Statisztikai analízis

Az adatokat először az eloszlás normalitásának (Kolmogorov-Smirnov) és a homoszkedaszticitás (Levene-teszt) feltételezéseinek tesztelésére használták, és a VSI-adatok kivételével az összes megfelelőnek bizonyult. Annak feltárására, hogy az adatok eltérnek-e az egyes kísérleti csoportok három ismétlésétől, teszteltük a tartály (replikátum) hatást, és nem találtuk szignifikánsnak. Ezért (i) az élelmiszer-fogyasztás, a növekedési teljesítmény és az antioxidáns státusz adatait egyirányú varianciaanalízishez (ANOVA) vetették alá, független változóként a „tengeri moszat-kiegészítés” (ii), a mitokondriális légzés adatait pedig kétirányú Az ANOVA-t „Tengeri moszat-kiegészítés” és „Hőmérséklet” mint független változók és (iii), VSI adatokat Kruskal-Wallis teszttel elemeztük (nem parametrikus egyirányú ANOVA). Az összes elemzéshez a Statistica 13.3-at (TIBCO Software, Palo Alto, Kalifornia, USA) használtuk. Megjegyezzük, hogy a százalékos adatokat arcsine-transzformálta a statisztikai elemzés előtt. A legkevésbé szignifikáns különbség (LSD) tesztet alkalmazták az átlagok post hoc összehasonlítására, amikor az ANOVA fő hatásai szignifikánsak voltak. Az összes elemzés szignifikancia szintjét az 1. táblázatban állapítottuk meg. Ezenkívül a kontroll kereskedelmi lazacos takarmányokhoz képest a tengeri moszat alacsonyabb kulcsfontosságú ásványi anyagokat (foszfor, réz és cink), valamint magasabb semleges detergens szálat (NDF), hamu és NaCl tartalmazott. A tengeri moszat kereskedelmi lazacos takarmányokhoz való hozzáadása kismértékű változásokat okozott az egyéb étrendi összetevők arányában (táblázatok (1. és 2. táblázat) .2). Különösen a nyersfehérje (szárazanyag-alapon, 1. táblázat) 57,6% -ról (kontroll) 52,7-re (10% tengeri moszat) és 54,7-ről 48,9% -ra (tápanyag-alapon, 2. táblázat) csökkent kontroll és 10% -os tengeri moszattal kiegészített táplálékban ill. Ezeknek az értékeknek a táplálkozási szükségletek kontextusába helyezéséhez a nyersfehérje szintje a takarmányokban az atlanti lazac különféle korosztályai között 42-50%, a fiatalkorúak esetében 45% között mozog [39]. Hasonlóképpen, a hínárral kiegészített étrendben a kissé csökkent foszfor-, réz- és cinktartalom meghaladta az atlanti-óceáni lazac különféle életszakaszainak/méretosztályainak megfelelő minimális táplálkozási követelményeket [39]. Ezen megállapítások alapján valószínű, hogy ennek a hínárnak a magasabb befogadási aránya (> 10%) csökkentheti a fő összetevők szintjét a minimális követelmények alatti szintre.

Asztal 1

AnalyteFoodVezérlés SW-3% SW-6% SW-10% SW-100%

Nyers fehérje (%)	57.55	55,98	55.24	52.72	12.37
NDF (%)	12.27	15.08	12.04	18.27	42.13
Kalcium (%)	3.09	3.06	3.04	3.08	2.77
Foszfor (%)	1.96	2.04	1.88	1.76	0,14
Magnézium (%)	0,23	0,25	0,26	0,29	0,74
Kálium (%)	0,90	0,93	0,97	1.04	1.86
Réz (ppm)	11.98	10.20	9.73	10.81	Az 1A. Ábra) szignifikáns volt (F3,356 = 22,6, p 1A ábra), a tartályonkénti hal súlya a hínárpótlással változott (F3,92 = 3,56, p = 0,02), a 3 és 10% -os hínárral kiegészített táplálékon tartott halak lényegesen nagyobb végső testtömeg, mint a kontroll (1B ábra). A 3 és 10% -os tengeri moszattal kiegészített halak kontrollhoz viszonyított magasabb végtömege magasabb% -os súlygyarapodáshoz (F3,8 = 5,36, p = 0,03), nagyobb napi súlygyarapodáshoz (F3,92 = 4,06, p = 0,05), és magasabb az SGR (F3,92 = 5,35, p = 0,03) (2A – 2C. Ábra). Bár a hínárpótlás összességében nem változtatta meg szignifikánsan az FCR-t (F3,8 = 3,14, p = 0,08) (3A. Ábra), a 3% -kal kiegészített csoportnak jobb volt az FCR-je, mint a 6% -kal kiegészített csoportnak egy független Student-féle t-teszt alapján (összehasonlítás nem látható). Ezenkívül a PER-t szignifikánsan megváltoztatta a moszatkiegészítés (F3,8 = 4,23, p = 0,04) (3B. Ábra), és magasabb volt a 3 és 10% -os csoportokban a 6% -hoz képest.

(A) Napi táplálékfelvétel. (B) A hal végső tömege. Ctl: védekezés (0% moszat), SW-3%: 3% moszat, SW-6%: 6% moszat, SW-10%: 10% moszat. A különböző betűkkel ellátott oszlopok jelentősen eltérnek (egyirányú ANOVA, LSD teszt, p 4A ábra). A végső súlyokból és a standard hosszúságokból kiszámított K azonban változatlan maradt (F3,92 = 0,91, p = 0,44; 4B. Ábra). Más morfometriai indexek mérésével kiderült, hogy a hínárpótlás nem változtatta meg a test mélységét, a HSI-t és az VSI-t, de a kontroll és a kontroll arányához képest megnövelte a teljes belek és belek súlyát és hosszát a 3 és 10% -os kiegészítési szinteknél (3. táblázat).

HSI: hepatosomatikus index; VSI: viszceroszomatikus index; SW: tengeri moszat. A különböző betűkkel rendelkező sorértékek jelentősen különböznek (egyirányú ANOVA, LSD teszt, p 5A ábra) nagyon szignifikánsak voltak (F3,20 = 18,7, p 5B ábra) és az összes SOD (F3,20 = 7,6, p = 0,001) Ábra; 5C ábra), valamint a teljes glutation szintje (F3,20 = 4,03, p = 0,02; 5D ábra). Különösen a kataláz aktivitás és az összes glutation-tartalom szignifikánsan magasabb volt, mint a 6 és 10% -os hínár-kiegészítés kontrollja, míg a SOD-aktivitás magasabb volt, mint a kontroll mind a három moszat-kiegészítés szintjén.

A hínárpótlás csökkenti a mitokondriális légzés hőmérséklet-reakcióképességét

Ezután in vitro értékeltük a hínárpótlás hatását a mitokondriális légzésre és annak reagálóképességét az akut hőmérséklet-emelkedésre (11 → 20 o C) a CI-III által támogatott légzési arányokra. Megállapítottuk, hogy a hőmérséklet (F1,40 = 50,4, p 6A ábra). Nevezetesen, a CI által támogatott 3. állapotú légzési arány kisebb mértékben reagált a hőmérséklet emelkedésére a kontrollhoz képest 10% -os tengeri moszattal táplált halak esetében. Hasonlóképpen a hőmérséklet (F1,40 = 42,4, p 6B ábra). Itt a CI 4-es légzési arányok kisebb reakciókat mutattak a hőmérséklet emelkedésére a hínárpótlás 6 és 10% -ának szintjén. A 3. és 4. állapot légzési arányának egyértelmű változásával ellentétben a hőmérséklet (F1,40 = 0,06, p = 0,81) és a hínárpótlás (F3,40 = 2,55, p = 0,07) nem változtatta meg a CI RCR-t (6.C ábra). a kölcsönhatás ideje szignifikáns volt (F3,40 = 1,29, p = 0,41).

(A) Állapot 3 légzés. (B) Állapot 4 légzés. (C) RCR. Ctl: védekezés (0% moszat), SW-3%: 3% moszat, SW-6%: 6% moszat, SW-10%: 10% moszat. A különböző betűkkel rendelkező oszlopok jelentősen eltérnek egymástól (ANOVA, p 7A ábra). Nevezetesen, a táplálékkiegészítés 10% tengeri moszattal csökkentette a CII állapot 3 légzés hőmérsékleti reakciókészségét a kontrollhoz képest. Meglepő módon a CII 3. állapotú légzésszám 11 és 20 o C-on mért statisztikailag nem különbözött egymástól. Ezenkívül megállapítottuk, hogy a hőmérséklet (F1,40 = 62,1, p 7B ábra). Itt a 4-es állapot légzésszámának a hőmérséklet által előírt növekedése alacsonyabb volt a kontrollhoz viszonyított 10% -os tengeri moszatkiegészítésnél. Végül a CII RCR-t (7.C ábra) szignifikánsan megváltoztatta a hínárpótlás (F3,40 = 3,43, p = 0,03), de a hőmérséklet nem (F1,40 = 0,19, p = 0,67), és a két tényező kölcsönhatása nem volt szignifikáns (F3,40 = 0,04, p = 0,99).

(A) Állapot 3 légzés. (B) Állapot 4 légzés. (C) RCR. Ctl: védekezés (0% moszat), SW-3%: 3% moszat, SW-6%: 6% moszat, SW-10%: 10% moszat. A különböző betűkkel rendelkező oszlopok jelentősen eltérnek egymástól (ANOVA, p 8A ábra). Fontos, hogy a CIII-alátámasztott 3. állapotú légzésszám a kontrollhoz viszonyítva 10% -os tengeri moszattal táplált halak hőmérséklet-emelkedésére adott kisebb reakciót. Valamint a CIII 4. állapotú légzési sebességet jelentősen megváltoztatta a hőmérséklet (F1,40 = 119, p 8B ábra). A CI-hez és a II-hez hasonlóan a CIII-as állapot 4-es légzési aránya is alacsonyabb reakciót adott a hőmérséklet emelkedésére a hínárpótlás 10% -ának szintjén. A CIII RCR-t (8.C ábra) azonban a hőmérséklet (F1,40 = 0,03, p = 0,86) és a hínárpótlás (F3,40 = 1,26, p = 0,3) nem változtatta meg szignifikánsan, és a két faktor kölcsönhatása sem volt szignifikáns (F3 40 = 0,30, p = 0,83).

(A) Állapot 3 légzés. (B). Állapot 4 légzés. (C) RCR. Ctl: védekezés (0% moszat), SW-3%: 3% moszat, SW-6%: 6% moszat, SW-10%: 10% moszat. A különböző betűkkel rendelkező oszlopok jelentősen különböznek egymástól (ANOVA, p (1. és 1. táblázat). 2). Ettől függetlenül az összes tengeri moszattal kiegészített étrend fehérjetartalma az atlanti lazac táplálkozásának optimális tartományába esett [39]. Összességében, bár úgy tűnik, hogy az AquaArom akár 10% -os beillesztése serkenti az atlanti lazac smoltok növekedését, a növekedési teljesítményre vonatkozó végleges következtetéshez hosszabb etetési kísérletre lenne szükség. Ezenkívül a jövőbeni tanulmányoknak meg kell vizsgálniuk az AquaArom növekedést serkentő hatásainak hátterét.

Következtetések

Vizsgálatunk összességében azt mutatja, hogy az AquaArom kereskedelmi lazacos ételekhez való hozzáadása növeli az élelmiszer-bevitelt és javítja a növekedési teljesítményt, javítja a plazma antioxidáns kapacitását és enyhíti a hőmérséklet-emelkedés mitokondriális légzésre gyakorolt hatását. Úgy tűnik, hogy a nyersfehérje és az ásványi anyagok enyhe csökkenése, amely akár 10% -os AquaArom hozzáadásához az aquafeedhez, nincs káros következményekkel az atlanti lazac-smolthoz. Így a barna hínárliszt keverése a kereskedelmi víziállatokkal (és potenciálisan más haszonállatok takarmányaival) költséghatékony módot kínálhat a hínárok állattenyésztésben gyakorolt jótékony hatásainak kiaknázására.