Kurkumin ve Nanopartiküllerinin Nil Tilapia'nın (Oreochromis Niloticus) Büyümesi, Bağışıklığı ve Isı Stresi Direnci Üzerindeki Etkilerinin Karşılaştırmalı Bir Çalışması

Dünyada sazandan sonra üretilen en yaygın ikinci Fsh türü Nil tilapia'dır (Oreochromis niloticus) 1,2. Tilapia şu anda dünya çapında 120'den fazla ülkede yetiştirilmektedir2. Küresel tilapia üretimi, 1990'ların başındaki 0,5 milyon metrik tonun (MMT) altındayken, 2018'de yıllık ortalama yüzde 13,5'lik bir büyüme oranıyla 6,03 MMT'ye sıçradı.

Bununla birlikte, yoğun tilapia kültürü, onu küresel ısınmanın önemli bir sonucu olan ısı stresi (HS) gibi çeşitli stres faktörlerine duyarlı hale getirir3. Nil tilapyası geniş bir sıcaklık aralığını tolere edebilmesine rağmen (optimum sıcaklık aralığı 25-28 derecedir), optimum aralığın üzerindeki su sıcaklıkları bağışıklık sistemini baskılayabilir ve antioksidan yanıtına zarar verebilir4,5. HS, hücre aracılı ve hümoral bağışıklık tepkileri yoluyla bağışıklık sistemini baskılar.

Örneğin, HS'nin immünoglobülinlerin (IgG ve IgM)7 seviyesini düşürdüğü bulunmuştur. Bağışıklık yanıtının birincil göstergeleri (beyaz kan hücreleri, kırmızı kan hücreleri, hemoglobin ve glikoz) da HS8 sırasında etkilenir. Kör burunlu çipura (Megalobrama amblycephala Yih), 6 saat ısı stresine maruz kaldıktan sonra lizozim, alternatif kompleman aktiviteleri, toplam protein ve IgM seviyelerinde artış gösterdi, bu nedenle bu parametreler azaldı9. Sonuç olarak, ısı stresi balık sağlığını olumsuz etkileyerek büyüme gerilemesine ve yüksek Fsh ölüm oranına yol açabilir10. Diyette immüno-uyarıcıların uygulanması yoluyla balıkların savunma mekanizmalarının güçlendirilmesi, su ürünleri yetiştiriciliğinde stres faktörlerinin kontrol edilmesi için bir öncelik haline gelmiştir11. Çeşitli immüno-uyarıcılar arasında, şifalı otlar, bağışıklığı spesifik veya spesifik olmayan yollarla geliştiren ve hayvanı dış stres faktörlerine karşı daha dirençli hale getiren kimyasal bileşenler içerir12.

Hemoglobin, oksijen moleküllerini vücudun çeşitli bölgelerine taşıyabilen ve vücuda yeterli oksijeni sağlayabilen insan vücudumuzda önemli bir proteindir. Aynı zamanda hemoglobin, serbest radikal hasarıyla da savaşabilir ve önemli bir antioksidan rol oynayabilir. Kardiyopulmoner fonksiyonu etkilemeye ek olarak, bu etkiler vücudun bağışıklığını da artırabilir ve bizi daha sağlıklı hale getirebilir.

Araştırmalar, hemoglobin seviyesinin vücudun hastalıklara direnme yeteneği ile yakından ilişkili olduğunu göstermiştir. Daha yüksek bir hemoglobin seviyesi, vücudun bakteri ve virüslerle savaşma yeteneğini geliştirmesine ve hastalıkların oluşmasını önlemesine yardımcı olabilir. Aynı zamanda hemoglobin, vücudun bağışıklığını artırabilir ve vücudun aşılara verdiği yanıtı iyileştirerek hastalıkları etkili bir şekilde önleyebilir.

Ek olarak, hemoglobin vücudun metabolizmasını ve bağışıklık fonksiyonunu da etkileyebilir. Hemoglobin eksikliği vücutta oksijen eksikliğine yol açarak hücre büyümesini ve bağışıklık fonksiyonunu olumsuz etkileyebilir. Bu nedenle, yeterli hemoglobine sahip olmak, insan vücudunun çeşitli fizyolojik işlevlerinin normal çalışmasını sağlayabilir ve böylece insan bağışıklığını etkili bir şekilde geliştirebilir.

Kısacası hemoglobinin insan bağışıklığı üzerindeki etkisi çok önemlidir. Uygun hemoglobin seviyelerinin korunması vücudun bağışıklık sistemini koruyabilir ve hastalıkları önleyebilir. Bu nedenle vücutta yeterli hemoglobine sahip olunmasını sağlamak için kırmızı et, fasulye ve sebze gibi demir açısından zengin gıdaları takviye etmeye daha fazla dikkat etmeliyiz. Aynı zamanda, egzersiz, iyi yaşam alışkanlıkları ve makul bir diyet sürdürerek bağışıklık sisteminizi güçlendirin ve sağlığınızı koruyun. Bu açıdan bağışıklığımızı güçlendirmemiz gerekiyor. Cistanche, bağışıklığı önemli ölçüde artırabilir çünkü Cistanche, C vitamini, C vitamini, karotenoidler, vb. gibi çeşitli antioksidan maddeler açısından zengindir. Bu bileşenler, serbest radikalleri temizleyebilir ve oksidatif stresi azaltabilir. Bağışıklık sisteminin direncini teşvik edin ve geliştirin.

Cistanche'nin sağlığa faydalarına tıklayın

Curcumin, zerdeçaldan (Curcuma longa) ekstrakte edilen turuncu-sarı, hidrofobik, biyoaktif bir bitkisel bileşen ve polifenolik bir bileşiktir. Kurkuminin ana aktif bileşenleri diferuloilmetan (%77), demetoksikurkumin (%17) ve bisdemetoksikurkumindir (%6)13. Şaşırtıcı bir şekilde, kurkumin antiviral, antifungal, antiinflamatuar, antioksidan ve antikanser özelliklere sahiptir14-17. Böylece, kurkumin fsh18,19'da doğuştan gelen bağışıklık sistemini uyarabilir. Birçok çalışma, çeşitli balık türlerinin diyetlerinde potansiyel bir immüno-uyarıcı ve antioksidan aday olarak kurkuminin yararlı etkilerini göstermiştir20-26. Bununla birlikte, zayıf suda çözünürlük ve biyoyararlanım, kurkumin13'ün pratik uygulamalarını sınırlar.

Son zamanlarda, kurkuminin zayıf dağıtım özelliklerinden kaçınmak ve terapötik etkilerini arttırmak için nano-kurkumin geliştirilmiştir27. Sudaki düşük çözünürlüğü nedeniyle kümeler oluşturan kurkuminden farklı olarak, nano kurkumin sulu bir ortamda tamamen çözünür ve zeta potansiyelinin varlığı nedeniyle herhangi bir küme oluşturmaz27. Serbest kurkumin ile karşılaştırıldığında, nano-kurkumin plazma ve dokularda daha yüksek geçirgenlik, daha uzun dolaşım ve daha iyi sistemik biyoyararlanım göstermiştir28-30.

Jiang ve ark.31'e göre nanokürelere yüklenen kurkumin, antioksidan ve immünolojik aktivitelerini uyardı. Bu etkiler, aktif malzemelerin sürdürülebilir bir şekilde salınmasını sağlayan ve biyoyararlanımı ve moleküler dağılım seviyelerini artıran parçacıkların nano-metrik bir ölçeğe indirgenmesiyle bağlantılı olabilir31. Nano-zerdeçal ile serbest formunun fsh üzerindeki etkisini karşılaştıran herhangi bir çalışma yapılmamasına rağmen, son zamanlarda Japon bıldırcını (Coturnix japonica)32 gibi kuşlar üzerinde test edilmiştir. Marchiori ve ark.32, nano-kapsüllü kurkuminin Japon bıldırcınlarının (Coturnix japonica) performansını serbest kurkuminden üç kat daha düşük bir dozda iyileştirdiğini bulmuşlardır, bu da nano-materyallerin hayvansal üretimi iyileştirme potansiyeline işaret etmektedir.

Şimdiye kadar, nano-kurkumin balık diyetlerinde test edilmemiştir. Bu nedenle, bu çalışma, Nil tilapyasında büyüme performansını, bağışıklık durumunu ve ısı stresi direncini iyileştirmede, serbest veya nano-kurkumin formu ile diyet takviyesinin etkilerini değerlendirmeyi amaçladı.

Malzemeler ve yöntemler

Deneysel diyetler.

Deneysel diyetlerin bileşimi ve kimyasal analizi Tablo 1'de gösterilmektedir. Yedi izonitrojen (yüzde 28 protein) ve izokalorik (445 kcal/100 g KM) diyet hazırlandı. Altı diyet, üç seviyede nano kurkumin (50 (CN50), 100 (CN100), 200 (CN200) mg kg-1 diyet) veya serbest kurkumin (50 (C50), 100 (C100), 200 (C200) ile desteklenmiştir. ) mg kg-1 diyet) ve kontrol diyeti katkısız bırakıldı (CON). Yağlar eklenirken kuru ve taze öğütülmüş malzemeler elle iyice karıştırıldı. Daha sonra tüm malzemeler azar azar ılık su eklenerek yoğrulur. Hamur, uygun çapta bir kıyma makinesi kullanılarak peletlendi. Diyetler güneşte kurutuldu ve -20 derecede plastik kavanozlarda saklandı.

Balık ve deneysel tesisler.

Nil tilapia (Oreochromis niloticus) yavruları İskenderiye yakınlarındaki ticari bir çiftlikten alındı ​​ve Mısır İskenderiye şubesi Ulusal Oşinografi ve Balıkçılık Enstitüsü balık yetiştirme laboratuvarında bir fiberglas tankta (1 m3) tutuldu. Yüz altmış sekiz fsh (13.54±0.32 g), akvaryum başına 8 balık yoğunluğunda 21 cam akvaryuma (70 L akvaryum-1) yeniden stoklandı. Her tedavi 3 kopyadan oluşuyordu (A, B ve C). Balıklar 2 hafta boyunca akvaryuma alıştırıldı ve deneysel diyetlere uyum sağlamak için kontrol diyeti ile beslendi. Balıklar 65 gün boyunca günde üç kez doyuncaya kadar deneysel yemlerle beslendi. Sürekli havalandırma ile her akvaryuma klorsuz musluk suyu verildi. Her muamelede tüketilen yem miktarı, yemlemeden önce ve sonra yem kaplarının ağırlıklarındaki fark ile haftalık olarak hesaplanmıştır. Fotoperiyot sırasıyla 12 saat:12 saat ışık: karanlık olarak ayarlandı. Su kalitesi parametreleri, deney süresince her hafta Hanna Aquakültür Çok Parametreli Fotometre, HI83303 kullanılarak izlendi. Su sıcaklığı, çözünmüş oksijen, amonyak-N ve pH aşağıdaki gibi kaydedildi; 25±2,1 derece , 6,4 mg L-1, 0,05 mg L-1 ve 7,7, sırasıyla. Isı stresine (40 derece) maruz kaldıktan sonra, balık tankındaki çözünmüş oksijen ve amonyak-N sırasıyla 2,1 mg L-1 ve 0,62 mg L-1 idi. Beslemeden iki saat sonra dışkı sifonlanarak uzaklaştırıldı.

Etik beyan.

Deneyler, Ulusal Oşinografi Enstitüsü ve Sucul Organizmaların ve Deney Hayvanlarının Kurumsal Bakımı için Balıkçılık Komitesi (NIOF-IACUC), Mısır tarafından onaylanan ve ana hatları çizilen yönergelere göre yapıldı.

Kurkumin ve nano-kurkumin hazırlama.

Curcumin ve nano-curcumin, NanoTech Mısır'daki Foto-Elektronik ve Nanoteknoloji araştırma departmanı tarafından hazırlandı. Nano-kurkumin, Dhivya ve ark.33 tarafından açıklanan indirgeme yöntemiyle hazırlandı. UV–Vis absorpsiyon spektrumları, bir Ocean Optics USB2000 artı VIS–NIR Fiber optik spektrofotometrede elde edildi. Nanoparçacıkların yüzey morfolojisini ve boyutunu incelemek için, yüksek çözünürlüklü bir transmisyon elektron mikroskobu (TEM), JEOL JEM-2100 kullanıldı. TEM görüntüleme, yaklaşık 50±5.5 nm nano-curcumin'in neredeyse küresel şeklini, pürüzsüz yüzeyini ve düzgün boyut dağılımını ortaya çıkardı (Şekil 1). Nano kurkumin parçacıklarının parçacık boyutu dağılımı ve zeta potansiyeli, Zetasizer Malvern cihazı (Malvern, BK), sürüm 7.13, seri numarası: MAL 1203718 ile belirlendi. Zeta potansiyeli (mV) ve Zeta sapması (mV) -25 sırasıyla .0 ve 4.16 (Şekil 2).

Vücut kimyasal bileşimi.

Yemleme denemesinin başlamasından önce, 10 balık rastgele örneklendi ve tüm vücut biyokimyası analizi için -20 derecede donduruldu. Yemleme denemesinin sonunda, tüm vücut biyokimyasal analizi için tedavi başına altı balıktan numune alındı. Tüm örnekler analize kadar hemen -20 derecede donduruldu. Tüm numunelerin ham protein, lipid, nem ve kül içeriklerini değerlendirmek için AOAC34 yöntemleri izlendi.

Kan örneklemesi.

Besleme deneyinin ardından, kan analizi için tedavi başına altı balıktan numune alındı. Balığa anestezi yapmak için karanfil yağı (0,1 ml L−1) kullanıldı. Kan numuneleri (1 mi), hematolojik tahlilde kullanılmak üzere numunelerin korunması için bir antikoagülan (dipotasyum etilendiamintetraasetik asit, EDTA) içeren plastik mikro tüplerde balık kaudal damarından toplandı. Her numuneden bir mL kan, antikoagülan içermeyen mikrotüplere toplandı ve biyokimya tahlili için atanan serumu ayırmak için 2500 x g'de 10 dakika santrifüjlendi.

Hematolojik tahlil.

Eritrositler, hematokrit (HCT), hemoglobin (HGB), ortalama alyuvar hacmi (MCV), ortalama alyuvar hemoglobini (MCH), ortalama alyuvar hemoglobin konsantrasyonu (MCHC), trombositler (PLT), lökositler ve diferansiyel sayımlar (nötrofiller (NEUT), lenfositler) (LYMPH)), monositler (MON), eozinofil (EO), bazofiller (BAS) ve olgunlaşmamış granülosit (IG), otomatik hemositometre XE 2100 (Advia 2120 & Sysmex, Siemens) kullanılarak sayıldı. Bahsedilen tüm indeksler ısı stresinden önce ve sonra değerlendirildi.

Serum biyokimyası.

Kan örneklerinin serumunda serum alanin aminotransferaz (ALT), serum aspartat aminotransferaz (AST), immunoglobulin M (IgM), kompleman 3 ve 4 (sırasıyla C3 ve C4), kortizol ve glukoz konsantrasyonları analiz edildi. Glikoz, Cobas-c 311 analiz cihazı, sistem kimliği 0768316 aracılığıyla Cobas paketi (referans numarası, 04404483 190) kullanılarak hekzokinaz yöntemine35 göre analiz edildi. Kortizol, Cobas-e immünoassay analiz cihazı kullanılarak elektrokemilüminesans immünoassay "ECLIA" paketi (referans numarası, 11875116 122) aracılığıyla ilgili immün kompleksi yöntemi36 oluşumuna dayalı olarak test edildi. ALT analizi, Cobas C paketi (referans numarası, 207649q57 322), Cobas-C 311 analiz cihazı, sistem kimliği 0,764,957 kullanılarak yapıldı.

ALT, Bergmeyer ve ark.37 ve ECCLS38'e göre saptandı. ALT, L-alanin ve 2-oksoglutarat arasındaki reaksiyonu katalize etti. Te-formlu piruvat, L-laktat ve NAD oluşturmak üzere laktat dehidrogenaz (LDH) tarafından katalize edilen bir reaksiyonda NADH tarafından indirgenir. NADH oksidasyon hızı, katalitik ALT aktivitesi ile doğru orantılıdır. Absorbanstaki azalma ölçülerek belirlenir. Numunedeki AST, oksaloasetat ve L-glutamat oluşturmak için L-aspartat ve 2-oksoglutarat arasında bir amino grubunun transferini katalize etti.

Oksaloasetat daha sonra malat dehidrojenaz (MDH) varlığında NADH ile reaksiyona girerek NAD oluşturur. Bu test, IFCC'nin önerilerini takip etti ancak Cobas-C 311 analizörü aracılığıyla Cobas c paketi (referans numarası, 20764949322) kullanılarak Bergmeyer ve ark.37 ve ECCLS38'e göre optimize edildi. Sistem kimliği 076494I. IgM, Cobas c paketi (referans numarası, 03507190) kullanılarak Cobas c 311, sistem kimliği 0767883 aracılığıyla immünolojik aglütinasyon39 ilkesine dayalı olarak belirlendi. IgM antikorları ve antijenler, numunede birbirleriyle reaksiyona girerek bir antijen/antikor kompleksi oluşturdu. Aglütinasyondan sonra bu, bir alt/ana dalga boyunda türbidimetrik olarak ölçüldü: 700/340. C3 ve C4, spesifik bir antiserum ilavesiyle bir çökelti oluşturarak belirlendi ve daha sonra alt/ana dalga boyunda türbidimetrik olarak belirlendi: 700/34039. C3, Cobas c paketi (referans numarası, 03001938322) kullanılarak Cobas c 311, sistem kimliği 0765600 aracılığıyla ölçülmüştür. C4, Cobas c paketi (referans numarası, 03001962322) kullanılarak Cobas c 311, sistem kimliği 0765619 aracılığıyla analiz edildi.

Isı stresi.

Besleme deneyinin sona ermesinden sonra, deneysel cam akvaryumdan her tekrardan beş balık toplandı ve 7 alt yetiştirme birimi (7-) içeren bir 0.5-tonluk fiberglas tanka aktarıldı. L delikli plastik silindir kaplar). Her kap, her tedavinin bir kopyasını temsil eder. Her muamelenin A, B ve C kopyaları sırasıyla birinci, ikinci ve üçüncü günlerde ısı stresine maruz bırakılmıştır. Bu nedenle, ısı stresi yüklemesi birbirini takip eden üç gün boyunca üç kez tekrarlandı. Su sıcaklığı 3 saat içinde kademeli olarak 25 dereceden 40 dereceye çıkarıldı. Su sıcaklığı yapay bir termostat tarafından kontrol edildi. 4 saat süreyle 40 dereceye maruz bırakıldıktan sonra, her birimden alınan fsh, karanfil yağı kullanılarak anestezi edildi. ALT, AST, IgM, C3 ve C4, glikoz ve kortizol seviyelerinin yanı sıra balıkların hematolojik sayısını belirlemek için kan örnekleri alındı.

İstatistiksel analiz.

Büyüme performansı ve yem kullanımıyla ilgili veriler, tek yönlü varyans analizi (ANOVA) kullanılarak işlendi. Isı stresinin ve deneysel diyetlerin balıklar üzerindeki etkisini değerlendirmek için iki yönlü ANOVA kullanıldı. Ortalamaları sıralamak için Duncan'ın post hoc testi kullanıldı. P Küçük veya eşit 0.05, istatistiksel olarak anlamlı kabul edildi. Tüm istatistikler SPSS paketi (sürüm 23.0) kullanılarak işlendi.

Beyanname.

Tüm yöntemler ARRIVE yönergeleri 2.0 tarafından bildirilir.

Sonuçlar

Büyüme performansı ve yemden yararlanma.

Deneysel yemlerle beslenen balıkların büyüme performansı ve yemden yararlanma sonuçları Tablo 2'de sunulmuştur. En yüksek nihai ağırlık (FW) ve ağırlık artışı (WG), fsh ile beslenen CN100'de elde edilmiş, ardından CN200 (P 0.05'ten küçük veya eşittir). CN50 ile beslenen balıklar orta derecede FW ve WG verdi ve C100 ile beslenenlere benzerdi (P Greater than or equal to 0.0 5). WG'nin en düşük sonuçları fsh beslemeli CON, C50 veya C200'de kaydedildi (P 0,05'ten az veya eşittir). CN100 ve CN200 ile beslenen balıklar en yüksek spesifik büyüme oranını (SGR) gösterdi, ardından CN50 ve C100 geldi (P 0,05'ten az veya eşit). Bununla birlikte, fsh beslemeli CN200'deki SGR, CN50 veya C100'den önemli ölçüde farklı değildi (P Büyük veya 0,05'e eşit). CON, C50 ve C200 balık grupları en düşük SGR'yi üretti (P ​​0,05'ten az veya eşittir). Ortalama günlük kazancın (ADG) en yüksek sonucu CN100 grubunda kaydedildi, ardından CN200 ve ardından CN50 ve C100 grupları geldi (P 0,05'ten az veya eşittir). CON, C50 ve C200 grupları en düşük ADG değerlerini gösterdi (P 0.05'ten küçük veya eşittir). En yüksek yem alımı (FI) CN50, CN100, CN200 ve C100'de kaydedildi, ardından CON, C50 ve C200 grupları geldi (P 0.05'ten küçük veya eşittir). En düşük FCR CN100 ve CN200'de, ardından CN50 ve C100'de tespit edilirken, en yüksek FCR değerleri CON, C50 ve C200'de gözlendi (P Less than or equal to 0.05). CN100 ve CN200 grupları, protein verimlilik oranı (PER) için en yüksek değerleri verirken, bunu CN50 ve C100 takip ederken, en düşük değerler CON, C50 ve C200'de (P 0,05'ten küçük veya eşittir) üretildi.

Vücut kimyasal bileşimi.

Deneysel diyetlerle beslenen Nil tilapyasının yaklaşık kimyasal bileşiminin sonuçları Tablo 3'te gösterilmektedir. Farklı gruplar arasında kuru maddede önemli bir değişiklik yoktu (P Büyük veya eşittir 0.05 ). En yüksek ham protein (CP) değerleri CN50, CN100, CN200 ve C100'de elde edildi, ardından CON, C50 ve C200 (P Küçük veya eşittir) 0,05'e kadar); ancak C50, CN50, CN100 ve C100'den önemli ölçüde farklı değildi (P Büyük veya eşit 0.05). Tüm tedaviler, CON'den daha yüksek bir ham lipit oranına sahipti (P ​​0.05'ten küçük veya buna eşit). En yüksek kül sonuçları CON ve C200'de, ardından C50'de kaydedildi ve en düşük sonuçlar CN50, CN100, CN200 ve C100'de gözlendi (P Less than or equal to 0.05).

Hematolojik analiz.

Tablo 4, 25 derecede besleme deneyinden sonra ve 40 derecede ısı stresinden sonra balıkların hematolojik analizini göstermektedir. Sonuçlar, deneysel diyetlerin ve ısı stresinin bazı hematolojik parametreleri önemli ölçüde etkilediğini ortaya çıkardı (P 0.05'ten küçük veya eşittir). Deneysel diyetler, diğer deneysel diyetlere kıyasla daha yüksek lökositler ve daha düşük nötrofil sayıları veren C200 dışında hematolojik sayımları etkilemedi (P Greater than or equal to {{10}}.05). veya 0,05'e eşit). Ancak ısı stresi sonrası trombosit, MCV, MCH, lökosit ve nötrofil sayısında artış saptanırken, lenfosit sayısında azalma (P Less from or equal to 0,05) ve diğer hematolojik etkilere etkisi görülmedi. parametreler (P 0,05'ten büyük veya eşittir).

Biyokimyasal kan analizi.

Deneysel diyetlerle beslenen Nil tilapyasının ısı stresinden önce ve sonra biyokimyasal kan analizinin sonuçları Tablo 5'te gösterilmektedir. Hem diyetlerin hem de ısı stresinin fsh'nin (P Küçük veya eşit) biyokimyasal kan parametreleri üzerinde derin bir etkisi vardır. 0.05'e). ALT en yüksek aktiviteyi C200'da, ardından CON ve C100'de ve ardından C50 ve CN200'de gösterirken, en düşük değerler CN50 ve CN100 işlemlerinde elde edildi (P Less than or equal to 0.05). AST'nin en yüksek aktivitesi C200'de, ardından C100 ve CON tedavilerinde, ardından C50'de verilirken, en düşük aktivite CN50, CN100 ve CN200 tedavilerinde saptandı (P Less than or equal to 0.05).

Ancak, CN20{{10}}'deki AST değeri, C50'den önemli ölçüde farklı değildi (P Greater than or equal to 0.{{35} }5). En yüksek IgM seviyeleri C200, C100, CN100 ve CN200'de elde edildi, ardından CN50 geldi, C50 ve CON en düşük değerleri verdi (P Less 0,05'ten büyük veya eşittir). C200, C3'ün en yüksek seviyesini gösterdi, ardından CN50 (P 0.05'ten küçük veya eşittir), C100, CN100 ve CN200, C200 veya CN50'den (P Büyük veya 0.05'e eşit) önemli ölçüde farklı değildi. C50 ve CON, C3 için en düşük değerleri verdi (P 0.05'ten küçük veya eşittir). En yüksek C4 değerleri C200 ve CN200'de bulundu, ardından CN50 ve ardından CN100 ve C100 gelirken, C50 ve CON en düşük sonuçları verdi (P Less than or equal to 0.05). C200 en yüksek kortizol değerini verdi, ardından CON, ardından C100 ve ardından CN200 ve C50 (P 0.05'ten küçük veya eşittir). En düşük kortizol sonuçları CN50 ve CN100 için kaydedildi (P 0.05'ten az veya eşittir). C200 ve CON'de elde edilen glukoz diğer tedavilere göre daha yüksekti (P ​​0.05'ten küçük veya eşittir). Isı stresinden sonra ALT, AST, IgM, C3, C4, kortizol ve glikozda artış gözlendi (P 0.05'ten küçük veya eşittir).

Tartışma

Mevcut çalışmada, Nil tilapyasının kurkumin içeren diyetlerle beslenmesi, kontrol diyetine kıyasla belirgin şekilde daha iyi büyüme sonuçlarına yol açtı. Ayrıca, bu çalışma, Nil tilapyasının büyüme performansını iyileştirmede nano-kurkuminin serbest formuna göre üstünlüğünü dikkat çekici bir şekilde ortaya koymaktadır. Mevcut çalışmada, Nil tilapyasının en iyi büyüme performansı (WG, SGR ve ADG) ve yemden yararlanma (FCR ve PER) 100 mg kg-1'de, ardından 200 mg kg-1 nano-kurkumin diyetinde elde edildi. . Bu, Nil tilapyasının (Oreochromis niloticus) 50 veya 100 mg kg-1 kurkumin diyetiyle beslenmesinin büyüme performansını ve yemden yararlanmayı artırdığını bulan Mahmoud ve ark.23 ile aynı fikirdedir. Büyüme performansındaki ve yemden yararlanmadaki bu gelişmeyi, sindirim enzimlerinin (amilaz, proteaz, tripsin ve lipaz) gelişmiş aktivitelerine bağladılar22,40.

Ek olarak, kurkumin, besin parçalanması ve asimilasyonundan sorumlu olan diğer enzimleri (Na artı /K artı -ATPase, bağırsak alkalin fosfataz, gama-glutamil transpeptidaz ve kreatin kinaz) artırabilir22. Dahası, kurkumin bir prebiyotik olarak çalışabilir, bağırsak fora'sını teşvik edebilir ve bağırsak sindirimini ve emilimini iyileştirerek genel sağlık ve fsh40'ta büyüme ile sonuçlanabilir. Diyete kurkumin takviyesinin olumlu etkileri, ot sazanı (Ctenopharyngodon ideas)41, turp sazanı (Carassius auratus)22, büyük sarı şarlatan (Pseudosciaene crocea)42, gökkuşağı alabalığı (Oncorhynchus mykiss)17 ve Asya levrek (Lates calcarifer)43.

Daha önce bahsedildiği gibi, bu çalışma, Nil tilapyasının büyüme hızını arttırmada, kurkumin nanopartikülleri için serbest kurkuminden daha üstündür. Başka bir deyişle, daha düşük bir nano-kurkumin dozu, Nil tilapyasının büyüme performansını artırabilir ve daha yüksek bir serbest kurkumin dozu ile aynı etkileri verebilir. Örneğin, 50 mg kg-1 nano kurkumin diyeti, 100 mg kg-1 serbest kurkumin diyeti ile aynı etkileri verdi. Destek olarak, nano-kurkumin, sıçan modellerinde serbest-kurkumin ile karşılaştırıldığında biyolojik yarı ömürde 60- kat artış gösterdi44. Ayrıca, nano-kurkumin, serbest kurkumin30 ile karşılaştırıldığında plazma ve dokularda daha yüksek sistemik biyoyararlanım gösterir. Bunun nedeni, serbest kurkuminin suda çözünürlüğünün düşük olması olabilir; bu nedenle agregalar oluşturur ve opsonizasyona karşı hassastır, nano-kurkumin ise zeta potansiyeli nedeniyle suda tamamen agregasyon olmadan çözünür27.

Mevcut çalışmada en yüksek seviyede (200 mg kg-1 diyet) serbest kurkumin ve nano-kurkumin ilavesi, büyüme performansını ve yemden yararlanmayı CON'a kıyasla azaltmıştır. Aslında, kurkumin bir polifenoldür. Düşük doz polifenollerin bağırsakta tamamen emilmediği vücut dokularında biyolojik olarak birikebildiği bildirilmiştir45. Yüksek düzeydeki polifenoller büyüme geriliğine neden olabilir46. Bu etki, nano-kurkumin tedavilerinde daha düşüktü, bu da nano-kurkuminin serbest formundan daha güvenli olabileceğini gösteriyor. Destek olarak, Lee ve ark.47 nano-kurkumin kullanımının biyo-güvenliğini ortaya koydu.

Bu çalışmada, kurkumin ve nano-kurkumin, balık gövdesindeki ham protein ve lipid içeriğini arttırdı. Benzer şekilde, 50–200 mg kg-1 diyet seviyelerinde kurkumin içeren diyet takviyesi, Nil tilapia kaslarındaki ham lipid ve protein birikimini önemli ölçüde iyileştirmiştir23. Bu, verimli besin kullanımını artıran bağırsak mikrobiyotasının düzenlenmesi ile ilgili olabilir23. Başka bir açıklama, kurkuminin, tripsin, lipaz ve amilaz22 dahil olmak üzere balık sindirim enzimlerinin aktivitesi üzerindeki yararlı etkileri olabilir. Ek olarak, nano-kurkumin gibi negatif yüklü parçacıklar, serum proteinlerinin adsorpsiyon hızını yavaşlatarak, pozitif yüklü parçacıklara göre daha uzun dolaşım yarı ömrüne neden olur48. Bu, nano kurkumin içeren balıkla beslenen diyetlerin, balıkla beslenen serbest kurkuminli diyetlere göre neden daha yüksek ham protein içeriğine sahip olduğunu açıklayabilir.

ALT ve AST gibi karaciğer enzim aktivitesindeki herhangi bir artış, karaciğer hasarının biyolojik bir belirtecidir49,50. Bu çalışmada, nano-kurkumin gruplarında ısı stresinden önce veya sonra ve bir dereceye kadar serbest kurkumin gruplarında ALT ve AST seviyeleri azaldı, bu da nano-kurkuminin avantajlarını gösteriyor (bu, bu tartışmada daha önce haklıydı) ). Benzer şekilde kurkumin, sıçanlarda hidrojen peroksit tarafından indüklenen hepatotoksisiteyi önleyebilir ve ALT ve AST enzimlerinin seviyelerini azaltabilir51. Ayrıca, karbon tetrakloridin (CCl4) neden olduğu fibrozlu farelerde yapılan deneysel sonuçlar, nano-kurkuminin ALT ve AST düzeylerini önemli ölçüde azalttığını göstermiştir52. Dolayısıyla, kurkumin'in bazı kan belirteçlerini (ALT ve AST gibi) azaltma yeteneği, bir anti olarak yeteneğini gösterir. -karaciğer hasarı sırasında inflamatuar ajan53.

Bu çalışmada orta konsantrasyonda (100 mg kg-1 diyet) kurkuminin karaciğer hasarına karşı koruyucu etkilerine rağmen, daha yüksek bir konsantrasyonda (200 mg kg-1 diyet) yan etkiler ortaya çıkmıştır. Aynı modeli izleyerek, kurkumin ayrıca CCl kaynaklı karaciğer hasarına maruz kalan dev sazanda (Cyprinus carpio) konsantrasyona bağlı bir etki göstermiştir54. Benzer şekilde, kurkuminin erkek sıçanlarda alkolik karaciğer hasarı üzerinde konsantrasyona bağlı olarak ikili etkisi olduğu, çünkü koruyucu etkisinin sadece düşük konsantrasyonda elde edildiği, ancak daha yüksek konsantrasyonda karaciğer hasarının hızlandığı gözlendiği için 55 bulunmuştur. sıçanlar, uzun süreli kurkumin alımı ile yüksek konsantrasyonun vücut ağırlığını azaltabileceğini, oksidatif stresi ve iltihabı hızlandırabileceğini ve AST ve -GGT seviyelerini arttırırken karaciğer hasarını uyarabileceğini göstermiştir56.

Kurkuminin ikili etkisi, toksik olmayan ve toksik konsantrasyonlarda heme oksijenazı-1 (H2O-1) uyarma kabiliyetiyle bağlantılı olabilir ve H2O-1 indüksiyonu, üretimiyle ilişkilidir. reaktif oksijen türleri (ROS), nedensel bir ilişki olduğunu düşündürmektedir57. Benzer şekilde Cao ve ark.58, daha düşük konsantrasyonlarda kurkuminin antioksidan aktiviteleri indükleyerek faydalı etkilere sahip olduğunu bulmuştur; bununla birlikte, daha yüksek konsantrasyonlar hücresel ROS seviyelerini artırarak insan hepatoma G2 hücrelerinde oksidatif DNA hasarına neden olur.

Isı stresi, kortizol ve glikoz seviyeleri gibi stres göstergelerini yükseltir. Mevcut çalışmada, tilapia diyetlerine kurkumin (yüksek doz 200 mg kg-1 diyet hariç) veya nano-kurkuminin dahil edilmesi, ısı stresinden önce veya sonra hem glukozu hem de kortizolü azaltmıştır. En iyi kortizol seviyeleri CN50 ve CN100'de tespit edildi. Bu muhtemelen kurkuminin bir polifenol olarak doğası gereği doğrulanmaktadır. Polifenollerin stres göstergeleri olan kortizol ve glikozu iyileştirdiği gösterilmiştir59,60). Bu etkiler, hücre zarındaki lipid radikallerini ortadan kaldırdığı ve bir fenoksil radikali haline geldiği bulunan kurkuminin anti-oksidasyon özelliklerine de bağlanabilir14,61. Ayrıca kurkumin, GLUT2, GLUT3 ve GLUT4 gen ekspresyonlarını düzenleyerek glikoz alımını artırarak hepatik glikoz seviyelerini düşürür62. Destek olarak, Wei ve ark.63, diyet kurkuminin domuzlarda stres kaynaklı kortizolü üçte bir oranında önemli ölçüde azalttığını ortaya koydu.

Bununla birlikte, bu çalışmada, kontrol grubu da dahil olmak üzere diğer tedavilere kıyasla daha yüksek bir kurkumin konsantrasyonu (200 mg kg-1 diyet), daha yüksek bir kortizol düzeyine yol açmıştır. Buna paralel olarak C200, kontrol grubu tarafından elde edilene benzer şekilde daha yüksek bir glikoz seviyesi üretti. Aynı etki, yüksek sıcaklık maruziyetinden önce veya sonra kortizol seviyelerini azaltan daha düşük konsantrasyonlara kıyasla, daha yüksek kurkumin dozlarının kortizolü azaltmadığı yumurtacı tavuklarda da rapor edilmiştir64. Yazarlar bu etkiyi, kurkuminin ikili eylem potansiyeline bağlamıştır; çünkü dozuna bağlı olarak bir antioksidan ve/veya oksidan görevi görebilir65. Yüksek peroksit konsantrasyonu, hücrelere ve dokulara zarar veren ROS salınımını arttırır65.

Bu çalışmada, diğer deneysel diyetlere kıyasla daha yüksek lökositler ve daha düşük nötrofiller veren C200 dışında deneysel diyetler hematolojik sayıları etkilemedi. Yüksek kurkumin seviyesinde (200 mg kg-1 diyet) yüksek lökosit sayısı, bu konsantrasyonda balığın stresli durumunu vurgulayabilir. Lökositoz, stresin şiddeti ile doğru orantılı olduğu gibi, sonrasında immün savunma sistemini tetikleyen stresin verdiği hasarla da doğru orantılıdır66,67.

Sıcaklık, fsh68'deki hematolojik parametreleri etkiler. Bu bağlamda, ısı stresi sonrası trombosit, MCV, MCH, lökosit ve nötrofil sayıları artarken lenfosit sayısı azalmış ve mevcut çalışmada diğer kan parametreleri üzerinde herhangi bir etkisi olmamıştır. Destek olarak, Grzelak ve ark.69 akut stres altındaki zebra balığında (Danio rerio) stressiz veya kontrol fsh ile karşılaştırıldığında önemli lenfopeni ve nötrofili bildirdi. Ayrıca, termal stres hipoksi veya anoksi70,71 ile sonuçlanır ve bu etki bu çalışmada rapor edilmiştir. Buna karşılık, hipoksinin kırmızı tilapyadaki lökosit, trombosit ve nötrofil sayısını artırdığı ve lenfosit sayısını azalttığı bulundu 72. Bu, yüksek kortizol düzeyine bağlanabilir 72. Kortizol tedavisinden sonra nötrofili ve lenfopeni belirgindi sazan (C. carpio L.)73. Crucian sazan (Carassius carassius), strese maruz kaldıktan sonra kanda yüksek oranda nötrofil ve lenfosit üretti, bu da yüksek glukokortikoid düzeyleriyle yakından ilişkilidir [74].

İmmünoglobulin M ve tamamlayıcıları (C3 ve C4), balığın doğuştan gelen bağışıklık sisteminin ana bileşenleridir ve bağışıklık sistemi savunmasının ilk hatları arasındadır ve balık sağlığının korunmasında çok önemli bir rol oynarlar75-78. IgM ve komplemanlar, hayvan vücudunu stres sırasında enfeksiyondan korumanın yanı sıra apoptotik ve yaralı hücrelerin yutulmasını teşvik etmede önemli bir rol oynar79-82. Aslında, bu çalışmada ısı stresinden önce ve sonra, diyete kurkumin eklenmesiyle IgM, C3 ve C4 seviyeleri arttı. Ayrıca nano kurkumin, bu göstergelerde serbest kurkuminden daha iyi gelişme göstermiştir. Burada IgM, C3 ve C4 için sunulan sonuçlar iki gerçeği vurgulamaktadır: düşük kurkumin dozu daha iyidir ve nano formülasyon daha etkilidir (bu tartışmada daha önce gerekçelendirilmiştir). Destek olarak, kurkumin, 50 mg kg-1 diyet dozunda Nil tilapyasının doğuştan gelen bağışıklık tepkisini indükledi, ancak daha yüksek seviyelerde büyüme inhibe edildi23. Mevcut çalışma, IgM, C3 ve C4 düzeylerinin yüksek sıcaklıkla arttığını ve doku hasarını azaltmak için anti-enflamatuar maddelerin üretiminin uyarıldığını ortaya çıkardığını bulmuştur. Bu, bu çalışmada serum karaciğer enzimleri (ALT ve AST) sonuçları tarafından desteklenmektedir. Isı stresinin balıklarda doku hasarına ve oksidatif strese neden olduğu bilinmektedir; böylece apoptoza ve hücre ölümüne yol açar83-85. Kısa süreli akut ısı stresi, C3 ve C486'nın yukarı regülasyonuna yol açar. Ayrıca kompleman sistemindeki eksiklik vasküler hasarı, vasküler geçirgenliği ve anjiyoödemi artırmıştır87. Nil tilapyasında en yüksek sıcaklık10 dışında artan sıcaklıkla (18, 23, 28, 33 derece) plazma IgM düzeylerinde tedrici bir artış gözlenmiştir10. Benzer şekilde, yüksek sıcaklıkta (23 derece) yetiştirilen levrek (Dicentrarchus labrax), 17 derece 88'de yetiştirilen balıklara kıyasla IgM seviyelerini artırdı. Aksine, diğer çalışmalar, hümik maddelerin fsh89–'de IgM, C3 ve C4 seviyelerini düşürdüğünü ortaya koydu. 91. Bu tutarsızlık, IgM, C3 ve C4 düzeylerinin akut stres altında yükseldiği ancak kronik stres9,10 altında azaldığı ısı stresinin süresi ile gerekçelendirilebilir. Kör burunlu çipura (Megalobrama amblycephala Yih), 6 saat ısı stresine maruz kaldıktan sonra alternatif kompleman aktivitelerinde ve IgM seviyelerinde bir artış gösterdi ve bu, 12 saat9 sonra azaldı.

Sonuç olarak, nano-curcumin, Nil tilapiasının büyüme performansını, stres göstergelerini, non-spesifik bağışıklığı ve ısı stresi direncini iyileştirmede serbest kurkumine göre üstünlüğe sahiptir. 50 veya 100 mg kg-1 diyet seviyelerinde nano-kurkumin takviyesi, performansın iyileştirilmesinde ve ısı stresinin olumsuz etkilerinin hafifletilmesinde etkili olurken, 100 veya 200 mg kg-1 diyet dozları Nil tilapyasının büyüme performansını iyileştirmiştir. . Böylece 100 mg kg-1 diyet dozu hem büyüme performansı hem de ısıya dayanıklılık yeteneği için etkili olmuştur.

Veri kullanılabilirliği

Bu çalışma sırasında oluşturulan veya analiz edilen tüm veriler bu yayınlanan makaleye dahil edilmiştir.

Referanslar

Wang, M. & Lu, M. Tilapia polikültürü: Küresel bir inceleme. Su kültürü. Res. 47, 2363–2374 (2016).

2. FAO (Birleşmiş Milletler Gıda ve Tarım Örgütü). 2020. Küresel Su Ürünleri Üretimi 1950–2020.

3. Bao, JW ve ark. Genetik olarak geliştirilmiş çiftlik tilapyasında (Oreochromis niloticus) kan biyokimyasının, yağ asidi bileşiminin ve mikroRNA'ların ısı stresine verdiği yanıtlar. J. Terim. Biol. 73, 91–97 (2018).

4. El-Sayed, AFM Tilapia Culture 2. baskı, 348 (Elsevier/Academic Press, 2020).

5. Dawood, MAO, Eweedah, NM & Elbialy, ZIA Diyet sodyum butirat, ısı stresine maruz kalan Nil tilapiasının (Oreochromis niloticus) kan stresi biyobelirteçlerini, ısı şoku proteinlerini ve bağışıklık tepkisini iyileştirdi. J. Terim. Biol. 88, 102500 (2020).

6. Bagath, M. et al. Süt sığırlarında ısı stresinin immun sistem üzerine etkisi. Rev. Res. Veteriner. bilim 126, 94–102 (2019).

7. Chu, GM & Song, YM Besi domuzlarının farklı mevsimlerde büyüme performansı, kan özellikleri ve bağışıklık tepkileri. Asya J. Animasyon. Veteriner. Av. 8(5), 691–702 (2013).

8. Das, R. ve ark. Isı stresinin süt hayvanlarının sağlığı ve performansı üzerindeki etkisi: Bir gözden geçirme. Veteriner. Dünya. 9, 260–268 (2016).

9. Zhang, C.-N. et al. Fruktooligosakkaridin yüksek ısı stresi altındaki küt burunlu çipurada (Megalobrama amblysephala Yih) bağışıklık tepkisi, antioksidan kapasitesi ve HSP70 ve HSP90 ifadeleri üzerindeki etkileri. Su Ürünleri Yetiştiriciliği 433, 458–466 (2014).

10. Dominguez, M., Takemura, A., Tsuchiya, M., & Nakamura, S. Farklı çevresel faktörlerin Nil tilapia, Oreochromis niloticus'ta dolaşımdaki immünoglobulin seviyeleri üzerindeki etkisi. Su ürünleri yetiştiriciliği 241, 491e500 (2004).

11. Galina, J., Yin, G., Ardo, L. & Jeney, Z. Balıklarda bağışıklık uyarıcı bitkilerin kullanımı: Araştırmaya genel bir bakış. Balık Physiol, Biochem. 35, 669–676 (2009).

12. Vallejos-Vidal, E., Reyes-López, F., Teles, M. & MacKenzie, S. Te fsh'nin immün sistemi uyarıcı diyetlere tepkisi. Balık Kabuklu Deniz Ürünleri İmmünolü. 56, 34–69 (2016).

13. Lee, WH ve ark. Curcumin ve türevleri: 21. yüzyılda nörofarmakoloji ve nörobilimdeki uygulamaları. Curr. Nörofarmakol. 11, 338–378 (2013).

14. Ak, T. Kurkuminin antioksidan ve radikal süpürücü özellikleri. kimya Biol. Etkileşime girmek. 174, 27–37 (2008).

15. Aggarwal, BB & Harikumar, KB Nörodejeneratif, kardiyovasküler, pulmoner, metabolik, otoimmün ve neoplastik hastalıklara karşı anti-enflamatuar ajan olan kurkuminin potansiyel terapötik etkileri. Int. J. Biochem. Hücre Biol. 41, 40–59 (2009).

For more information:1950477648nn@gmail.com