Компаративна студија ефеката куркумина и његових наночестица на раст, имунитет и отпорност на топлотни стрес нилске тилапије (Ореоцхромис Нилотицус)

Ова студија је проценила ефекте дијететских суплемената са слободним или нано-куркумином на учинак раста, имунолошки статус и отпорност на топлотни стрес нилске тилапије (Ореоцхромис нилотицус). Припремљено је седам изонитрогених (28 процената протеина) и изокалоричних (445 кцал/100 г ДМ) дијета. Шест дијета је допуњено са три нивоа нано-куркумина (50 (ЦН50), 100 (ЦН100), 200 (ЦН200) мг кг-1 дијета) или слободног куркумина (50 (Ц50), 100 (Ц100), 200 (Ц200). ) мг кг-1 дијета), а контролна дијета је остављена без адитива (ЦОН). Рибе (13,54 ± 0,32 г) (средња вредност ± СД) су храњене експерименталном исхраном током 65 дана.

Након испитивања храњења, рибе су биле изложене акутном топлотном стресу постепеним подизањем температуре воде са 25 на 40 степени у року од 3 сата. Риба је затим изложена на 40 степени током 4 сата. Резултати су открили супериорност нано-куркумина над његовом слободном формом у побољшању перформанси раста, са највишим резултатима добијеним на ЦН100, а затим на ЦН200. Само топлотни стрес, а не експерименталне дијете, повећао је број тромбоцита, средњи корпускуларни волумен (МЦВ), средњи корпускуларни хемоглобин (МЦХ), леукоцити и неутрофили, док су лимфоцити смањени.

Постоји блиска веза између отпорности на топлотни стрес и имунитета. Топлотни стрес може изазвати многе изазове за тело, као што су висока температура, ниска температура, глад и хипоксија. Ови изазови могу довести до промена у интрацелуларном и ванћелијском окружењу које изазивају одговор тела на стрес. После дужег периода адаптације, тело може развити снажнију отпорност на топлотни стрес. Истовремено, топлотни стрес такође може утицати на имунитет. После дуготрајног топлотног стреса, имуни систем тела ће бити оштећен у одређеној мери. Имуни шок изазван топлотним стресом повећава ризик од инфекције код пацијената и смањује функцију имуних ћелија. Међутим, умерени топлотни стрес може повећати имунитет јер активира самоизлечење и имуни систем тела. Стога, умерени топлотни стрес може ојачати отпорност и имунитет тела и побољшати прилагодљивост и стопу преживљавања организама у сложеним окружењима. Поред биологије, ми људи треба да обратимо пажњу и на побољшање имунитета. Цистанцхе има значајан утицај на побољшање имунитета. Цистанцхе је богат разним антиоксидативним супстанцама, као што су витамин Ц, витамин Ц, каротеноиди, итд. Ови састојци могу да уклоне слободне радикале, смање оксидативни стрес и побољшају отпорност имуног система.

Кликните додатак цистанцхе десертицола

Групе ЦН50 и ЦН100 показале су нижу активност јетрених ензима (аланин аминотрансфераза (АЛТ) и аспартат аминотрансфераза (АСТ)) од осталих третмана, док је Ц200 дао највећу активност ових ензима. Највиши нивои имуноглобулина (ИгМ) откривени су у ЦН100, ЦН200, Ц100 и Ц200, а затим у ЦН50. Група Ц200 је показала више нивое комплемента 3 и комплемента 4 (Ц3 и Ц4, респективно) од осталих третмана. Групе Ц50 и ЦОН дале су најниже вредности ИгМ, Ц3 и Ц4. Ниво кортизола је био значајно нижи у групама ЦН50 и ЦН100 у поређењу са другим групама. Након топлотног стреса, повећани су АЛТ, АСТ, ИгМ, Ц3, Ц4, кортизол и глукоза. Дакле, нано-куркумин је ефикаснији од његовог слободног облика у повећању отпорности на топлотни стрес, изазивању урођеног имунитета, снижавању индикатора стреса и промовисању перформанси раста Нилске тилапије са најбољом концентрацијом при исхрани од 100 мг кг-1.

Друга најчешћа врста Фсх која се производи у свету после шарана је нилска тилапија (Ореоцхромис нилотицус) 1,2. Тилапија се тренутно узгаја у више од 120 земаља широм света2. Глобална производња тилапије је порасла са мање од 0,5 милиона метричких тона (ММТ) раних 1990-их на 6,03 ММТ у 2018, са просечном годишњом стопом раста од 13,5 процената 2. Међутим, интензивна култура тилапије чини је осетљивом на различите факторе стреса, као што је топлотни стрес (ХС), главна последица глобалног загревања3. Иако нилска тилапија може да толерише широк распон температура (оптимални температурни опсег је 25–28 степени), температуре воде изнад оптималног опсега могу потиснути имуни систем и оштетити његов антиоксидативни одговор4,5. ХС потискује имуни систем путем ћелијски посредованих и хуморалних имуних одговора6. На пример, утврђено је да ХС смањује ниво имуноглобулина (ИгГ и ИгМ)7.

Примарни индикатори имунолошког одговора (бела крвна зрнца, црвена крвна зрнца, хемоглобин и глукоза) су такође погођени током ХС8. Деверика (Мегалобрама амблицепхала Иих) је показала повећање лизозима, алтернативне активности комплемента, нивоа укупног протеина и Иг М након излагања топлотном стресу током 6 х, па су се ови параметри смањили9. Сходно томе, топлотни стрес може негативно утицати на здравље риба, што доводи до регресије раста и високог морталитета Фсх10. Јачање одбрамбених механизама риба кроз давање имуностимуланса у исхрани постао је приоритет за контролу фактора стреса у аквакултури11. Међу различитим имуностимулансима, лековито биље садрже хемијске састојке који појачавају имунитет специфичним или неспецифичним путевима, чинећи животињу отпорнијом на спољашње стресоре12.

Куркумин је наранџасто-жути, хидрофобни, биоактивни биљни састојак и полифенолно једињење екстраховано из куркуме (Цурцума лонга). Главни активни састојци куркумина су диферулоилметан (77 процената), деметоксикуркумин (17 процената) и бисдеметоксикуркумин (6 процената)13. Изненађујуће, куркумин поседује антивирусна, антифунгална, антиинфламаторна, антиоксидативна и антиканцерогена својства14–17. Дакле, куркумин може стимулисати урођени имуни систем у фсх18,19. Неколико студија је показало корисне ефекте куркумина као потенцијалног кандидата за имуностимуланс и антиоксиданс у исхрани различитих врста риба20–26. Међутим, лоша растворљивост у води и биодоступност ограничавају практичну примену куркумина13.

Недавно је развијен нано-куркумин како би се избегла лоша својства куркумина у испоруци и побољшали његови терапеутски ефекти27. За разлику од куркумина, који формира грудве због своје ниске растворљивости у води, нано куркумин се потпуно раствара у воденом медијуму и не формира никакве грудвице због присуства зета потенцијала27. У поређењу са слободним куркумином, нанокуркумин је показао већу пермеабилност, дужу циркулацију и бољу системску биорасположивост у плазми и ткивима28–30

Према Јианг ет ал.31 куркумин напуњен у наносферама стимулисао је његове антиоксидативне и имунолошке активности. Ови ефекти могу бити повезани са смањењем честица на нанометричку скалу, што осигурава одрживо ослобађање активних материјала и повећава биодоступност и нивое молекуларне дисперзије31. Иако нису рађене студије које би упоредиле ефекат нано-куркумина са ефектом његовог слободног облика на рибу храну, недавно је тестиран на птицама као што је јапанска препелица (Цотурник јапоница)32. Марцхиори и сар.32 су открили да нано-капсулирани куркумин побољшава перформансе јапанских препелица (Цотурник јапоница) при троструко нижој дози од слободног куркумина, што указује на потенцијал наноматеријала да побољшају производњу животиња.

До сада, нано-куркумин није тестиран у исхрани рибе. Стога је ова студија имала за циљ да процени ефекте дијететских суплемената са слободним или нано-формом куркумина на побољшање перформанси раста, статуса имунитета и отпорности на топлотни стрес код Нилске тилапије.

Материјали и методе Експерименталне дијете.

Састав и хемијска анализа експерименталних дијета приказани су у табели 1. Припремљено је седам изонитрогених (28 процената протеина) и изокалоричних (445 кцал/100 г ДМ) дијета. Шест дијета је допуњено са три нивоа нано-куркумина (50 (ЦН50), 100 (ЦН100), 200 (ЦН200) мг кг-1 дијета) или слободног куркумина (50 (Ц50), 100 (Ц100), 200 (Ц200). ) мг кг-1 дијета), а контролна дијета је остављена без адитива (ЦОН). Суви и фино млевени састојци су се добро мешали ручно уз додавање уља. Након тога, сви састојци су умесани постепеним додавањем топле воде. Тесто је пелетизовано помоћу машине за млевење меса одговарајућег пречника. Дијете су сушене на сунцу и чуване на -20 степени у пластичним теглама.

Риба и експериментални објекти.

Прстаци нилске тилапије (Ореоцхромис нилотицус) добијени су са комерцијалне фарме у близини Александрије и држани у резервоару од фибергласа (1 м3) у лабораторији за узгој рибе у Националном институту за океанографију и рибарство, огранак Александрија, Египат. Сто шездесет осам рибица (13,54±0.32 г) поново је похрањено у 21 стаклени акваријум (70 Л акваријум-1) са густином од 8 риба по акваријуму. Сваки третман се састојао од 3 понављања (А, Б и Ц). Рибе су аклиматизоване на акваријум 2 недеље и храњене су на контролној исхрани како би се прилагодиле експерименталној исхрани. Рибе су храњене експерименталним дијетама три пута дневно до ситости током 65 дана. Дехлорисана вода из славине је обезбеђена у сваки акваријум уз континуирану аерацију. Количина хране која се конзумира у сваком третману израчуната је недељно на основу разлике у тежини контејнера за храну пре и после храњења. Фотопериод је постављен на 12 х:12 х светло: тамно, респективно. Параметри квалитета воде су праћени сваке недеље током трајања експеримента коришћењем Ханна Акуацултуре Мултипараметер Пхотометер, ХИ83303. Температура воде, растворени кисеоник, амонијак-Н и пХ су забележени на следећи начин; 25±2,1 степен, 6,4 мг Л-1, 0,05 мг Л-1, и 7,7, респективно. Након излагања топлотном стресу (40 степени), растворени кисеоник и амонијак-Н у акваријуму били су 2,1 мг Л-1, односно 0,62 мг Л-1. Два сата након храњења, измет је уклоњен сифоном.

Етичка декларација.

Експерименти су изведени према смерницама које је изложио и одобрио Национални институт за океанографију и рибарство комитет за институционалну бригу о воденим организмима и експерименталним животињама (НИОФ-ИАЦУЦ), Египат.

Куркумин и нано-куркумин препарат.

Куркумин и нано-куркумин припремило је истраживачко одељење НаноТецх Египт за фото-електронику и нанотехнологију. Нано-куркумин је припремљен методом редукције како су описали Дхивиа ет ал.33. УВ-Вис апсорпциони спектри су добијени на Оцеан Оптицс УСБ2000 плус ВИС-НИР оптичком спектрофотометру. За проучавање површинске морфологије и величине наночестица коришћен је трансмисиони електронски микроскоп високе резолуције (ТЕМ), ЈЕОЛ ЈЕМ-2100. ТЕМ снимање је открило скоро сферичан облик, глатку површину и уједначену дистрибуцију величине од скоро 50±5,5 нм нано-куркумина (слика 1). Дистрибуција величине честица и зета потенцијал честица нанокуркумина одређени су инструментом Зетасизер Малверн (Малверн, УК), верзија 7.13, серијски број: МАЛ 1203718. Зета потенцијал (мВ) и Зета девијација (мВ) су били -25 .0 и 4.16, респективно (слика 2).

Продуктивне перформансе.

Све рибе у сваком резервоару су сакупљене и измерене пре почетка и на крају испитивања храњења. Раст, искоришћеност хране и други биометријски индекси су израчунати према следећим једначинама:

Хемијски састав тела.

Пре почетка испитивања храњења, 10 риба је насумично узорковано и замрзнуто на -20 степену за биохемијску анализу целог тела. На крају испитивања храњења, шест риба по третману је узорковано за биохемијску анализу целог тела. Сви узорци су одмах замрзнути на -20 степени до анализе. Праћене су методе АОАЦ34 да би се проценио садржај сирових протеина, липида, влаге и пепела у свим узорцима.

Узимање крви.

Након експеримента храњења, шест риба по третману је узорковано за анализу крви. Уље каранфилића (0.1 мл Л−1) је коришћено за анестезију риба. Узорци крви (1 мл) су сакупљени из каудалне вене рибе у пластичне микроепрувете које садрже антикоагулант (дикалијум етилендиаминтетрасирћетна киселина, ЕДТА) за очување узорака за употребу у хематолошком тесту. Један мЛ крви из сваког узорка је сакупљен у микроепрувете без антикоагуланса и центрифугиран 10 минута на 2500 × г да би се одвојио серум, који је додељен за биохемијски тест.

Хематолошки тест.

Еритроцити, хематокрит (ХЦТ), хемоглобин (ХГБ), средњи корпускуларни волумен (МЦВ), средњи корпускуларни хемоглобин (МЦХ), средња концентрација корпускуларног хемоглобина (МЦХЦ), тромбоцити (ПЛТ), леукоцити и диференцијални број (неутрофили (НЕУТ), лимфоцити (ЛИМПХ)), моноцити (МОН), еозинофили (ЕО), базофили (БАС) и незрели гранулоцити (ИГ) су избројани коришћењем аутоматског хемоцитометра КСЕ 2100 (Адвиа 2120 & Сисмек, Сиеменс). Сви наведени индекси су процењени пре и после топлотног стреса.

Биохемија серума.

У серуму узорака крви анализиране су серумске аланин аминотрансферазе (АЛТ), серумске аспартат аминотрансферазе (АСТ), имуноглобулина М (ИгМ), комплемента 3 и 4 (Ц3 и Ц4), кортизола и глукозе. Глукоза је анализирана према методи хексокиназе35 коришћењем Цобас паковања (референтни број, 04404483 190) преко Цобас-ц 311 анализатора, систем-ИД 0768316. Кортизол је анализиран на основу методе формирања одговарајућег имунолошког комплекса36 преко пакета за електрохемилуминисцентни имунотест „ЕЦЛИА“ (референтни број, 11875116 122) коришћењем Цобас-е имуноесејног анализатора. АЛТ анализа је извршена коришћењем Цобас Ц пакета (референтни број, 207649к57 322), анализатора Цобас-Ц 311, ИД система 0,764,957. АЛТ је детектован према Бергмеиер ет ал.37 и ЕЦЦЛС38. АЛТ је катализовао реакцију између Л-аланина и 2-оксоглутарата. Те-формирани пируват се редукује помоћу НАДХ у реакцији катализованој лактат дехидрогеназом (ЛДХ) да би се формирао Л-лактат и НАД. Брзина оксидације НАДХ је директно пропорционална каталитичкој активности АЛТ.

Одређује се мерењем смањења апсорбанције. АСТ у узорку је катализовао пренос амино групе између Л-аспартата и 2-оксоглутарата да би се формирао оксалоацетат и Л-глутамат. Оксалоацетат је затим реаговао са НАДХ, у присуству малат дехидрогеназе (МДХ), да би се формирао НАД. Овај тест је следио препоруке ИФЦЦ-а, али је оптимизован према Бергмеиер ет ал.37 и ЕЦЦЛС38 коришћењем Цобас ц пакета (референтни број, 20764949322) преко Цобас-Ц 311 анализатора. Систем ИД 076494И. ИгМ је одређен на основу принципа имунолошке аглутинације39 преко Цобас ц 311, систем ИД 0767883 коришћењем Цобас ц паковања (референтни број, 03507190). ИгМ антитела и антигени су реаговали једни са другима у узорку и формирали комплекс антиген/антитело. После аглутинације, ово је мерено турбидиметријски на под/главној таласној дужини: 700/340. Ц3 и Ц4 су одређени формирањем преципитата додавањем специфичног антисерума, а затим су одређени турбидиметријски на под/главној таласној дужини: 700/34039. Ц3 је мерен преко Цобас ц 311, систем ИД 0765600 коришћењем Цобас ц пакета (референтни број, 03001938322). Ц4 је анализиран преко Цобас ц 311, системски ИД 0765619 коришћењем Цобас ц пакета (референтни број, 03001962322).

Топлотно оптерећење; топлотни удар.

Након завршетка експеримента храњења, пет риба из сваке реплике је сакупљено из експерименталног стакленог акваријума и пребачено у резервоар од 0.5-тона од фибергласа који садржи 7 јединица за под-одгајање (7- Л перфориране пластичне цилиндричне посуде). Сваки контејнер представља реплику сваког третмана. Репликације А, Б и Ц сваког третмана биле су изложене топлотном стресу првог, другог и трећег дана, респективно. Стога је изазов топлотног стреса поновљен три пута током три узастопна дана. Температура воде је постепено подизана са 25 на 40 степени у року од 3 сата. Температуру воде контролисао је вештачки термостат. Након излагања на 40 степени током 4 х, мјешовита риба из сваке јединице је анестезирана употребом уља каранфилића. Узорци крви су сакупљени да би се одредили АЛТ, АСТ, ИгМ, Ц3 и Ц4, нивои глукозе и кортизола, као и хематолошки број риба.

Статистичка анализа.

Подаци о перформансама раста и коришћењу хране су обрађени коришћењем једносмерне анализе варијансе (АНОВА). Двосмерна АНОВА је коришћена за процену утицаја топлотног стреса и експерименталне дијете на рибу. Данканов пост хоц тест је коришћен за рангирање средстава. П Мање или једнако 0.05 се сматрало статистички значајним. Све статистике су обрађене помоћу пакета СПСС (верзија 23.0).

Декларација.

Све методе су пријављене према смерницама АРРИВЕ 2.0.

Резултати

Перформансе раста и коришћење хране.

Учинак раста и резултати коришћења хране за рибе храњене експерименталном исхраном представљени су у табели 2. Највећа коначна тежина (ФВ) и прираст (ВГ) добијени су код ЦН100 храњених рибом храном, а затим ЦН200 (П мање од или једнако 0.05). Рибе храњене ЦН50 давале су умерене ФВ и ВГ и биле су сличне онима храњеним Ц100 (П веће или једнако 0.0 5). Најнижи резултати ВГ забележени су код ЦОН храњених рибом храном, Ц50 или Ц200 (П мањи или једнак 0,05). Рибе храњене ЦН100 и ЦН200 показале су највећу специфичну стопу раста (СГР), а затим ЦН50 и Ц100 (П мањи или једнак 0,05). Међутим, СГР у ЦН200 храњеном рибом се није значајно разликовао од ЦН50 или Ц100 (П већи или једнак 0,05). Групе риба ЦОН, Ц50 и Ц200 произвеле су најнижи СГР (П мање или једнако 0,05). Највиши резултат просечног дневног прираста (АДГ) забележен је у групи ЦН100, затим следе ЦН200, а затим групе ЦН50 и Ц100 (П мањи или једнак 0,05). Групе ЦОН, Ц50 и Ц200 показале су најниже вредности АДГ (П мање или једнако 0,05). Највећи унос хране (ФИ) забележен је у ЦН50, ЦН100, ЦН200 и Ц100, а затим следе групе ЦОН, Ц50 и Ц200 (П мањи или једнак 0,05). Најнижи ФЦР детектован је код ЦН100 и ЦН200, затим код ЦН50 и Ц100, док су највеће вредности ФЦР забележене код ЦОН, Ц50 и Ц200 (П мањи или једнак 0,05). Групе ЦН100 и ЦН200 дале су највеће вредности односа ефикасности протеина (ПЕР), затим ЦН50 и Ц100, док су најниже вредности произведене у ЦОН, Ц50 и Ц200 (П мањи или једнак 0,05).

Хемијски састав тела.

Резултати приближног хемијског састава нилске тилапије храњене експерименталном исхраном илустровани су у табели 3. Није било значајних варијација у сувој материји међу различитим групама (П веће или једнако 0.05 ). Највеће вредности сировог протеина (ЦП) добијене су у ЦН50, ЦН100, ЦН200 и Ц100, праћене ЦОН, Ц50 и Ц200 (П мање или једнако до 0,05); међутим, Ц50 се није значајно разликовао од ЦН50, ЦН100 и Ц100 (П веће или једнако 0,05). Сви третмани су имали већи однос сирових липида од ЦОН (П мањи или једнак 0,05). Највећи резултати пепела забележени су у ЦОН и Ц200, затим Ц50, а најнижи резултати су забележени у ЦН50, ЦН100, ЦН200 и Ц100 (П мањи или једнак 0,05).

Хематолошка анализа.

У табели 4 приказана је хематолошка анализа риба након експеримента храњења на 25 степени и након топлотног стреса на 40 степена. Резултати су открили да су експериментална исхрана и топлотни стрес значајно утицали на неке хематолошке параметре (П мање од или једнако 0.05). Експерименталне дијете нису утицале на хематолошки број (П већи или једнак {{10}}}.05) осим за Ц200, који је дао већи број леукоцита и мањи број неутрофила у поређењу са другим експерименталним дијетама (П мање од или једнако 0,05). Међутим, након топлотног стреса, детектовано је повећање броја тромбоцита, МЦВ, МЦХ, леукоцита и неутрофила, док је број лимфоцита смањен (П мањи или једнак 0,05) и није било ефекта на друге хематолошке параметри (П веће или једнако 0,05).

Биохемијска анализа крви.

Резултати биохемијске анализе крви пре и после топлотног стреса нилске тилапије храњене експерименталним дијетама приказани су у табели 5. Постоји дубок утицај и исхране и топлотног стреса на биохемијске параметре крви рибе (П мање или једнако до 0.05). АЛТ је показао највећу активност у Ц200, затим ЦОН и Ц100, а затим Ц50 и ЦН200, док су најниже вредности добијене у третманима ЦН50 и ЦН100 (П мањи или једнак 0,05) . Највећа активност АСТ је дата у Ц200, затим Ц100 и ЦОН третманима, затим Ц50, док је најнижа активност откривена у третманима ЦН50, ЦН100 и ЦН200 (П мањи или једнак 0,05). Међутим, вредност АСТ у ЦН200 није се значајно разликовала од Ц50 (П веће или једнако 0,05).

Највиши нивои ИгМ су добијени у Ц200, Ц100, ЦН100 и ЦН20 0 праћено ЦН50, док су Ц50 и ЦОН дали најниже вредности (П мање или једнако 0,05). Ц200 је показао највиши ниво Ц3, праћен ЦН50 (П мањи или једнак 0,05), док се Ц100, ЦН100 и ЦН200 нису значајно разликовали од Ц200 или ЦН50 (П веће или једнако 0,05). Ц50 и ЦОН су дали најниже вредности за Ц3 (П мање од или једнако 0,05). Највеће вредности Ц4 пронађене су у Ц200 и ЦН200, затим ЦН50 и затим ЦН100 и Ц100, док су Ц50 и ЦОН дале најниже резултате (П мање од или једнако 0,05). Ц200 је дао највећу вредност кортизола, затим ЦОН, затим Ц100, а затим ЦН200 и Ц50 (П мањи или једнак 0,05). Најнижи резултати кортизола забележени су за ЦН50 и ЦН100 (П мањи или једнак 0,05). Глукоза добијена у Ц200 и ЦОН била је виша него у другим третманима (П мањи или једнак 0,05). Након топлотног стреса примећено је повећање АЛТ, АСТ, ИгМ, Ц3, Ц4, кортизола и глукозе (П мањи или једнак 0,05).

Дискусија

У тренутној студији, храњење нилске тилапије дијетама које садрже куркумин довело је до приметно бољих резултата раста у поређењу са контролном исхраном. Штавише, ова студија изванредно открива супериорност нано-куркумина над његовом слободном формом у побољшању перформанси раста нилске тилапије. У тренутној студији, најбољи учинак раста (ВГ, СГР и АДГ) и искоришћење хране (ФЦР и ПЕР) нилске тилапије постигнути су при 100 мг кг-1, након чега је следила исхрана од 200 мг кг-1 нано-куркумина. . Ово је у сагласности са Махмудом и сарадницима23 који су открили да храњење нилске тилапије (Ореоцхромис нилотицус) исхраном од 50 или 100 мг кг-1 куркумина побољшава раст и искоришћење хране. Они су повезали ово побољшање у перформансама раста и искоришћењу хране са побољшаним активностима дигестивних ензима (амилазе, протеазе, трипсина и липазе)22,40. Поред тога, куркумин може побољшати друге ензиме (На плус /К плус -АТПаза, цревна алкална фосфатаза, гама-глутамил транспептидаза и креатин киназа) који су одговорни за деградацију и асимилацију хранљивих материја22. Штавише, куркумин може да делује као пребиотик, промовишући цревне отворе и побољшавајући варење и апсорпцију црева, што доводи до побољшања укупног здравља и раста ФСХ40. Позитивни ефекти дијететских суплемената куркумина откривени су у различитим врстама риба као што су амур (Цтенопхарингодон идеје)41, карас (Царассиус ауратус)22, велики жути рогоз (Псеудосциаене цроцеа)42, калифорнијска пастрмка (Онцорхинцхус17 микисс). бранцин (Латес цалцарифер)43.

Као што је раније поменуто, ова студија је супериорнија за наночестице куркумина у односу на слободни куркумин у повећању стопе раста нилске тилапије. Другим речима, нижа доза нанокуркумина може побољшати учинак раста нилске тилапије и дати исте ефекте као већа доза слободног куркумина. На пример, дијета од 50 мг кг-1 нано-куркумина дала је исте ефекте као исхрана од 100 мг кг-1 слободног куркумина. У прилог томе, нано-куркумин је показао 60-путоструко повећање биолошког полуживота у поређењу са слободним куркумином на моделима пацова44. Штавише, нано-куркумин показује већу системску биорасположивост у плазми и ткивима у поређењу са слободним куркумином30. Ово може бити због ниске растворљивости слободног куркумина у води; стога он формира агрегате и подложан је опсонизацији, док се нано-куркумин потпуно раствара у води без агрегација због свог зета потенцијала27.

Додавање слободног куркумина и нано-куркумина, на највишем нивоу (200 мг кг-1 исхрана) у тренутној студији смањило је учинак раста и искоришћење хране у поређењу са ЦОН. У ствари, куркумин је полифенол. Пријављено је да се мале дозе полифенола могу био-акумулирати у телесним ткивима где се не апсорбују у потпуности у цревима45. Полифеноли у високим нивоима могу изазвати регресију раста46. Овај ефекат је био нижи у третманима нано-куркумином, што указује да нано-куркумин може бити сигурнији од његовог слободног облика. У прилог томе, Лее ет ал.47 открили су био-безбедност коришћења нанокуркумина.

У овој студији, куркумин и нано-куркумин су повећали садржај сирових протеина и липида у телу рибе. Слично томе, дијететски суплемент са куркумином на нивоима исхране од 50-200 мг кг-1 значајно је побољшао таложење сирових липида и протеина у мишићима нилске тилапије23. Ово би могло бити повезано са регулацијом цревне микробиоте, што је побољшало ефикасно коришћење хранљивих материја23. Друго објашњење би било благотворно дејство куркумина на активност ензима за варење рибе укључујући трипсин, липазу и амилазу22. Поред тога, негативно наелектрисане честице, као што је нано-куркумин, успоравају брзину адсорпције серумских протеина, што резултира дужим полуживотом циркулације од позитивно наелектрисаних честица48. Ово би могло објаснити зашто су исхране храњене рибом које садрже нано-куркумин имале већи садржај сирових протеина од исхране храњене рибом са слободним куркумином.

Свако повећање активности ензима јетре, као што су АЛТ и АСТ, биолошки је маркер оштећења јетре49,50. У овој студији, нивои АЛТ и АСТ су смањени у групама нано-куркумина било пре или после топлотног стреса и донекле у групама са слободним куркумином, демонстрирајући предности нано-куркумина (ово је оправдано раније у овој дискусији ). Слично, куркумин може спречити хепатотоксичност код пацова изазвану водоник-пероксидом и смањити нивое АЛТ и АСТ ензима51. Штавише, експериментални резултати код мишева са фиброзом узрокованом угљен-тетрахлоридом (ЦЦл4) показали су да нано-куркумин значајно смањује нивое АЛТ и АСТ 52. Дакле, способност куркумина да смањи неке крвне маркере (као што су АЛТ и АСТ) указује на његову способност као анти -запаљенски агенс током повреде јетре53.

Упркос заштитним ефектима куркумина против оштећења јетре у овој студији у умереној концентрацији (дијета од 100 мг кг-1), нежељени ефекти су се појавили у већој концентрацији (дијета од 200 мг кг-1). Пратећи исти образац, куркумин је такође показао ефекат зависан од концентрације код џиновског шарана (Ципринус царпио), који је патио од оштећења јетре изазваног ЦЦл54. Слично, утврђено је да куркумин има двоструке ефекте на алкохолно оштећење јетре код мужјака пацова у зависности од концентрације, пошто је његов заштитни ефекат постигнут само при ниској концентрацији, али је убрзање оштећења јетре примећено при вишој концентрацији 55. Друга студија у пацови су показали да висока концентрација уз дуготрајан унос куркумина може смањити телесну тежину, убрзати оксидативни стрес и упалу и стимулисати оштећење јетре уз повећање нивоа АСТ и -ГГТ56.

Двоструки ефекат куркумина може бити повезан са његовом способношћу да стимулише хем оксигеназу-1 (ХО-1) у нетоксичним и токсичним концентрацијама, а индукција ХО-1 је повезана са производњом реактивне врсте кисеоника (РОС), што указује на узрочну везу57. Слично, Цао ет ал.58 су открили да при нижим концентрацијама куркумин има благотворно дејство изазивањем антиоксидативних активности; међутим, веће концентрације повећавају ћелијске нивое РОС, што доводи до оксидативног оштећења ДНК у ћелијама хуманог хепатома Г2.

Топлотни стрес подиже индикаторе стреса, као што су нивои кортизола и глукозе. У тренутној студији, укључивање куркумина (искључујући високу дозу од 200 мг кг-1 дијета) или нано-куркумина у исхрани тилапије смањило је и глукозу и кортизол било пре или после топлотног стреса. Најбољи нивои кортизола су откривени на ЦН50 и ЦН100. Ово је вероватно оправдано природом куркумина као полифенола. Показало се да полифеноли побољшавају индикаторе стреса кортизол и глукозу59,60). Ови ефекти се такође могу приписати антиоксидационим својствима куркумина, за који је утврђено да елиминише липидне радикале у ћелијској мембрани и постаје феноксилни радикал14,61. Штавише, куркумин снижава нивое глукозе у јетри повећавајући унос глукозе кроз регулацију експресије гена ГЛУТ2, ГЛУТ3 и ГЛУТ462. У прилог томе, Веи ет ал.63 открили су да је куркумин у исхрани значајно смањио кортизол изазван стресом за једну трећину код свиња.

Међутим, у овој студији, већа концентрација куркумина (200 мг кг-1 дијета) довела је до вишег нивоа кортизола у поређењу са другим третманима, укључујући контролну групу. Паралелно, Ц200 је произвео виши ниво глукозе сличан оном који је добила контролна група. Исти ефекат је забележен и код кокошака носиља, где веће дозе куркумина нису смањиле кортизол у поређењу са нижим концентрацијама које су смањиле нивое кортизола пре или после излагања високој температури 64. Аутори су овај ефекат повезали са потенцијалом двоструког дејства куркумина, јер може деловати као антиоксиданс и/или оксидант у зависности од његове дозе65. Висока концентрација пероксида повећава ослобађање РОС који оштећује ћелије и ткива65.

У овој студији, експерименталне дијете нису утицале на хематолошки број, осим Ц200 који је дао више леукоцита и ниже неутрофиле у поређењу са другим експерименталним дијетама. Повишен број леукоцита на високом нивоу куркумина (200 мг кг-1 дијета) може нагласити стресни статус рибе у овој концентрацији. Леукоцитоза је директно пропорционална тежини стреса као и штети од стреса који накнадно покреће имуни одбрамбени систем 66,67.

Температура утиче на хематолошке параметре код фсх68. С тим у вези, након топлотног стреса, дошло је до повећања броја тромбоцита, МЦВ, МЦХ, леукоцита и неутрофила, док је број лимфоцита смањен, а није било утицаја на друге параметре крви у тренутној студији. У прилог томе, Грзелак и сар.69 су пријавили значајну лимфопенију и неутрофилију код зебрице под акутним стресом (Данио рерио) у поређењу са нестресираном или контролном рибом. Штавише, топлотни стрес доводи до хипоксије или аноксије70,71, а овај ефекат је пријављен у овој студији. Заузврат, откривено је да хипоксија повећава број леукоцита, тромбоцита и неутрофила и смањује број лимфоцита у црвеној тилапији 72. Ово може бити повезано са повишеним нивоом кортизола 72. Неутрофилија и лимфопенија су биле очигледне након третмана кортисолом. код шарана (Ц. царпио Л.)73. Шаран (Царассиус царассиус) производи висок однос неутрофила и лимфоцита у крви након што је био подвргнут стресу, што је уско повезано са повишеним нивоима глукокортикоида 74.

Имуноглобулин М и комплементи (Ц3 и Ц4) су главне компоненте урођеног имуног система риба, међу првим су линијама одбране имуног система и играју кључну улогу у заштити здравља риба75–78. ИгМ и комплементи играју важну улогу у заштити животињског тела од инфекције током стреса, као и у промоцији захватања апоптотичких и повређених ћелија79–82. У ствари, пре и после топлотног стреса у овој студији, нивои ИгМ, Ц3 и Ц4 су се повећали са укључивањем куркумина у исхрану. Штавише, нано куркумин је показао боље побољшање ових показатеља од слободног куркумина. Овде представљени резултати за ИгМ, Ц3 и Ц4 истичу две чињенице: ниска доза куркумина је боља, а нано-формулација је ефикаснија (што је оправдано раније у овој дискусији). У прилог томе, куркумин је изазвао урођени имуни одговор нилске тилапије у дози од 50 мг кг-1 исхране, али је раст био инхибиран на вишим нивоима23. Ова студија је открила да се нивои ИгМ, Ц3 и Ц4 повећавају са повишеном температуром, откривајући стимулацију производње антиинфламаторних супстанци за смањење оштећења ткива. Ово је подржано резултатима серумских ензима јетре (АЛТ и АСТ) у овој студији. Познато је да топлотни стрес узрокује оштећење ткива и оксидативни стрес код риба; тако, то доводи до апоптозе и смрти ћелије83–85. Краткотрајни акутни топлотни стрес доводи до повећања Ц3 и Ц486. Штавише, недостатак у систему комплемента је повећао васкуларно оштећење, васкуларну пермеабилност и ангиоедем 87.

Уочено је постепено повећање нивоа ИгМ у плазми са повећањем температуре (18, 23, 28, 33 степена) код Нилске тилапије, осим за највишу температуру10. Слично, узгој бранцина (Дицентрарцхус лабрак) на високој температури (23 степена) повећао је њихов ниво ИгМ у поређењу са узгојем рибе на 17 степени 88. Напротив, друге студије су откриле да је ХС смањио нивое ИгМ, Ц3 и Ц4 у фсх89– 91. Ово одступање се може оправдати трајањем топлотног стреса, где се нивои ИгМ, Ц3 и Ц4 повећавају под акутним стресом, али смањују под хроничним стресом9,10. Тупа њушка деверика (Мегалобрама амблицепхала Иих) је показала повећање алтернативних активности комплемента и нивоа ИгМ након 6 х излагања топлотном стресу, који се смањио након 12 х9.

У закључку, нано-куркумин има супериорност у односу на слободни куркумин у побољшању перформанси раста, индикаторима стреса, неспецифичном имунитету и отпорности на топлотни стрес нилске тилапије. Додатак исхрани нанокуркумина на нивоима исхране од 50 или 100 мг кг-1 био је ефикасан у побољшању перформанси и ублажавању негативних ефеката топлотног стреса, док су дозе од 100 или 200 мг кг-1 исхране побољшале перформансе раста нилске тилапије . Дакле, доза од 100 мг кг-1 дијете је била ефикасна и за учинак раста и за способност отпорности на топлоту.

Доступност података

Сви подаци генерисани или анализирани током ове студије укључени су у овај објављен чланак.

Референце

1. Ванг, М. & Лу, М. Поликултура тилапије: глобални преглед. Акуацулт. Рес. 47, 2363–2374 (2016).

2. ФАО (Организација Уједињених нација за храну и пољопривреду). 2020. Глобална производња аквакултуре 1950–2020.

3. Бао, ЈВ ет ал. Одговори биохемије крви, састава масних киселина и експресије микроРНК на топлотни стрес код генетски побољшане тилапије (Ореоцхромис нилотицус). Ј. Терм. Биол. 73, 91–97 (2018).

4. Ел-Саиед, АФМ Тилапиа Цултуре 2нд енд, 348 (Елсевиер/Ацадемиц Пресс, 2020).

5. Давоод, МАО, Евеедах, НМ & Елбиали, ЗИА Дијетални натријум бутират је побољшао биомаркере крвног стреса, протеине топлотног шока и имуни одговор нилске тилапије (Ореоцхромис нилотицус) изложене топлотном стресу. Ј. Терм. Биол. 88, 102500 (2020).

6. Багатх, М. ет ал. Утицај топлотног стреса на имуни систем млечних говеда. Рев. Рес. Вет. Сци. 126, 94–102 (2019).

7. Цху, ГМ & Сонг, ИМ Перформансе раста, карактеристике крви и имуни одговори товљеника у различитим годишњим добима. Асиан Ј. Аним. Вет. Адв. 8(5), 691–702 (2013).

8. Дас, Р. ет ал. Утицај топлотног стреса на здравље и перформансе млечних животиња: преглед. Вет. Свет. 9, 260–268 (2016).

9. Зханг, Ц.-Н. ет ал. Ефекти фруктоолигосахарида на имуни одговор, способност антиоксиданата и експресије ХСП70 и ХСП90 код тупе деверике (Мегалобрама амблицепхала Иих) под високим топлотним стресом. Аквакултура 433, 458–466 (2014).

10. Домингуез, М., Такемура, А., Тсуцхииа, М., & Накамура, С. Утицај различитих фактора животне средине на нивое циркулишућег имуноглобулина у нилској тилапии, Ореоцхромис нилотицус. Аквакултура 241, 491е500 (2004).

11. Галина, Ј., Иин, Г., Ардо, Л. & Јенеи, З. Употреба имуностимулирајућих биљака у рибама: Преглед истраживања. Фисх Пхисиол, Биоцхем. 35, 669–676 (2009).

12. Валлејос-Видал, Е., Реиес-Лопез, Ф., Телес, М. & МацКензие, С. Одговор ФСХ на имуностимулирајућу дијету. Рибље шкољке Иммунол. 56, 34–69 (2016).

13. Лее, ВХ ет ал. Куркумин и његови деривати: њихова примена у неурофармакологији и неуронауци у 21. веку. Цурр. Неуропхармацол. 11, 338–378 (2013). 14. Ак, Т. Антиоксидативна својства куркумина и уклањања радикала. Цхем. Биол. Интеракција. 174, 27–37 (2008).

15. Аггарвал, ББ & Харикумар, КБ Потенцијални терапијски ефекти куркумина, антиинфламаторног агенса, против неуродегенеративних, кардиоваскуларних, плућних, метаболичких, аутоимуних и неопластичних болести. Инт. Ј. Биоцхем. Целл Биол. 41, 40–59 (2009).

16. Иуан, Ј., Лиу, Р., Ма, И., Зханг, З. & Ксие, З. Куркумин ублажава упалу дисајних путева и преобликовање дисајних путева инхибирајући НФ-кБ сигнализацију и ЦОКС-2 у диму цигарета- индуковане ХОБП мишеве. Инфламација 41, 1804–1814 (2018).

17. Ионар, ЕМ, Ионар, СМ, Испир, У., Урал, М. & С.,. Ефекти куркумина на хематолошке вредности, имунитет, антиоксидативни статус и отпорност калифорнијске пастрмке (Онцорхинцхус микисс) против Аеромонас салмоницида субсп. Ацхромогенес. Рибље шкољке Иммунол. 89, 83–90 (2019).

18. Леиа, Т. ет ал. Ефекти исхране са додатком куркумина на раст и неспецифичне имунолошке параметре Циррхинус мригала против инфекције Едвардсиелла тарда. Инт. Ј. Цурр. Мицробиол. 6, 1230–1243 (2017).

19. Неги, ПС, Јаиапракасха, ГК, Рао, ЉМ & Сакариах, КК Антибактеријска активност уља куркуме: нуспроизвод производње куркумина. Ј. Агриц. Фоод Цхем. 47, 4297–4300 (1999).

20. Мандал, МНА ет ал. Куркумин штити ћелије ретине од смрти ћелија изазване светлошћу и оксидативним стресом. Фрее Рад. Биол. Мед. 46, 672–679 (2009).

21. Прасад, С., Гупта, СЦ, Тиаги, АК & Аггарвал, ББ Куркумин, компонента златног зачина: од кревета до клупе и назад. Биотецхнол. Адв. 32, 1053–1064 (2014).

22. Јианг, Ј. ет ал. Ефекти дијететских суплемената куркумина на перформансе раста, активности интестиналних дигестивних ензима и антиоксидативни капацитет караса Царассиус ауратус. Аквакултура 463, 174–180 (2016).

23. Махмоуд, ХК, Ал-Сагхеер, АА, Реда, ФМ, Махгоуб, СА & Аииат, МС Утицај додатака исхрани куркумина на раст, имунитет, антиоксидативни статус и отпорност на Аеромонас хидропхила код Ореоцхромис нилотицус. Аквакултура 475, 16–23 (2017).

24. Умамахесвари, М. & Крисхнамуртхи, Р. Имуномодулаторни ефекти куркумина (Цурцума лонга) на слатководну јестиву рибу Цатла цатла (Хамилтон-Буцханан). Инт. Ј. Адв. Сци. Рес. Манаг. 3, 115–118 (2018).

25. Гарциа-Перез, ОД ет ал. Ефекти коњуговане линолеинске киселине и куркумина на перформансе раста и ензиме оксидативног стреса у храни за младе пацифичке беле шкампе (Литопенаеус ваннамеи) са афлатоксинима. Акуацулт. Рес. 51, 1051–1060 (2020).

26. Ли, Л., Зханг, З. & Хуанг, И. Интегративна анализа транскриптома и откривање сигналних путева укључених у заштитне ефекте куркумина против оксидативног стреса у хепатоцитима тилапије. Акуат. Токицол. 224, 105516 (2020).

27. Муллер, РХ & Кецк, ЦМ Изазови и решења за испоруку биотехнолошких лекова—преглед технологије нанокристала лекова и липидних наночестица. Ј. Биотецхнол. 113, 151–170 (2004).

28. Митхри, РБ, Јагатха, Б., Прадхан, Н., Андерсен, Ј. & Бхаратх, МС Инхибиција митохондријалног комплекса И код Паркинсонове болести: како куркумин може заштитити митохондрије? Антиок. редокс сигнал. 9, 399–408 (2007).

29. Сахни, ЈК, Бабоота, С. & Али, Ј. Обећавајућа улога нанофармацеутика у испоруци лекова. Пхарм. Тимес. 43, 16–18 (2011).

30. Зоу, П., Хелсон, Л., Маитра, А., Стерн, СТ & МцНеил, СЕ Фармакокинетика полимерних наночестица куркумина и метаболизам код пацова са канулираним жучним каналима. Мол. Пхармацеут. 10, 1977–1987 (2013).

31. Јианг, И., Цхекури, С., Фанг, РХ & Зханг, Л. Инжењерске биолошке интеракције на наноскали. Цурр. Опин. Биотецхнол. 55, 1–8 (2019).

32. Марцхиори, МС ет ал. Куркумин у исхрани препелица у хладном стресу побољшава перформансе и квалитет јаја. Аним. Феед Сци. Тецхнол. 254, 114–192 (2019).

33. Дхивиа, Р., Рајендран, Ј. & Рајасекаран, М. ПХ нанокомпозит куркумин/ЗнО за испоруку лекова. Адв. Матер. Летт. 6, 505–512 (2015).

34. АОАЦ (Асоцијација званичних аналитичких хемичара). Званичне методе анализе. АОАЦ, Арлингтон, Вирџинија (1990).

35. Сацкс, ДБ Угљени хидрати. У: Тиетз НВ (ед) Основи клиничке хемије. 4. изд. ВБ Саундерс, Филаделфија, стр. 351–374 (1996).

36. Росалки, С. Биохемијско испитивање адренокортикалне функције. Инт. Ј. Цлин. Працт. 52, 189–191 (1998).

37. Бергмеиер, ХУ, Хордер, Н. & Реј, Р. Одобрена препорука о ИФЦЦ методама за мерење каталитичке концентрације ензима. Део 2. ИФЦЦ метода за аспартат аминотрансферазу. Ј. Цлин. Цхем. Цлин. Биоцхем. 24, 497–510 (1986).

38. ЕЦЦЛС. Одређивање концентрације каталитичке активности у серуму Л:аспартат аминотрансферазе (ЕЦ 2.6.1.1, АСАТ). Клин. Цхем. Мити. 20, 198–204 (1989).

39. Тиез, НВ, ур. Клинички водич за лабораторијска испитивања, 3. изд. Пхиладелпхиа: ВБ Саундерс Цомпани 354–357 (1995).

40. Мидхун, СЈ ет ал. Модулација дигестивних ензима, ГХ, ИГФ-1 и ИГФ-2 гена у телеосту, Тилапиа (Ореоцхромис моссамбицус) куркумином у исхрани. Акуацулт. Инт. 24, 1277–1286 (2016).

For more information:1950477648nn@gmail.com