膳食添加栅藻(Pediastrum boryanum)微藻提取物可改善尼罗罗非鱼的生长、增强免疫力并调节免疫相关基因表达

Dietary Pediastrum boryanum microalgal extract improves growth, enhances immunity, and regulates immune-related genes in Nile tilapia.

作者信息Ahmed H Al-Wakeel, Samia Elbahnaswy, Engy Risha, Eman Zahran
PMID39026262
发布时间2024-07-18
DOI10.1186/s12917-024-04155-z

实验完整度

包含体内饲养实验(生长性能、血清生化、免疫、抗氧化)和分子实验(qRT-PCR)及组织病理学检查,多个独立证据层级。

主要模型

尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)

重点核对

P. boryanum提取物添加剂量:0、0.75、1.5 mg/kg 实验周期:8周 鱼体初始体重:57.5 ± 2.5 g 每组重复数:2个重复,每个重复20尾鱼

摘要

背景:确定具有高营养价值的替代性可持续饲料源对于环境和社会责任型水产养殖的未来至关重要。在这方面,微藻已被证明对鱼类健康具有积极作用,这引起了我们对本研究的兴趣。方法:将栅藻(P. boryanum)以0、0.75和1.5 mg/kg的浓度添加到尼罗罗非鱼饲料中,分别作为对照组、PbExt0.75组和PbExt1.5组,以评估其对生长和生化指标、氧化/抗氧化活性、免疫和应激相关基因表达以及肠道形态的影响。结果:8周后,投喂添加栅藻饲料的鱼在最终体重、体长、肥满度、增重率和特定生长率方面显著增加,而脾脏指数(SSI)和肝体指数(HSI)与对照组相比无显著差异。日粮中添加栅藻还提高了IgM水平和溶菌酶活性,而对肝功能酶(丙氨酸氨基转移酶/ALT和天冬氨酸氨基转移酶/AST)或蛋白质状态(总蛋白和白蛋白)的标志物无显著影响。此外,添加栅藻增加了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和还原型谷胱甘肽(GSH)的活性,突显了其抗氧化潜力,而丙二醛(MDA)浓度在各组间无显著差异。基因表达分析显示,投喂含栅藻饲料的组中肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-10(IL-10)和转化生长因子-β1(TGF-β1)的表达显著增加,而肝脏热休克蛋白70(HSP70)mRNA表达无显著差异。组织病理学检查显示,添加栅藻对肝脏、脾脏或肠道组织无不良影响。高剂量栅藻添加组的绒毛高度和绒毛表面积显著增加,提示肠道完整性和营养吸收得到改善。结论:日粮中添加栅藻可潜在地改善尼罗罗非鱼的生长性能、免疫反应、抗氧化状态和肠道健康,使其成为可持续水产养殖的有前途的候选物。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
日粮添加栅藻微藻提取物对尼罗罗非鱼生长性能、免疫力、抗氧化状态及肠道健康的影响。
核心机制
栅藻提取物中的生物活性成分(如多糖、类胡萝卜素等)可能通过增强抗氧化酶活性、调节促炎和抗炎细胞因子(TNF-α、IL-10、TGF-β1)的表达,改善肠道形态(绒毛高度和表面积增加),从而促进生长和免疫。
主要证据
饲养实验显示生长指标(终末体重、增重率、特定生长率)显著提高;血清IgM和溶菌酶活性升高;SOD、CAT、GSH活性增强;qRT-PCR显示TNF-α、IL-10、TGF-β1表达上调;组织病理学显示肠道绒毛高度和表面积增加。
研究意义
该研究为利用栅藻微藻提取物开发高效、可持续的饲料以提升养殖罗非鱼的生产力和品质提供了依据。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

饲料制备与动物分组

制备含不同剂量栅藻提取物的饲料,并建立实验分组。

将栅藻提取物以0、0.75、1.5 mg/kg添加到基础饲料中,分为对照组、PbExt0.75组和PbExt1.5组。共120尾尼罗罗非鱼随机分配到6个网箱(每箱20尾),每组两个重复。

2

生长性能评估

评估栅藻提取物对尼罗罗非鱼生长性能的影响。

实验结束后,每组取6尾鱼(每个网箱3尾),测定终末体重、体长、增重率、肥满度和特定生长率。

3

血清免疫指标测定

评估栅藻提取物对尼罗罗非鱼非特异性免疫力的影响。

采集血清,使用ELISA试剂盒测定溶菌酶活性和IgM水平。

4

抗氧化状态和氧化应激标志物测定

评估栅藻提取物对尼罗罗非鱼抗氧化状态的影响。

分光光度法测定血清MDA水平及SOD、CAT、GSH活性。

5

血清生化指标测定

评估栅藻提取物对肝功能酶和蛋白质水平的影响。

测定血清ALT、AST、总蛋白和白蛋白水平。

6

基因表达分析

评估栅藻提取物对肝脏免疫和应激相关基因表达的影响。

提取肝脏RNA,逆转录合成cDNA,通过qRT-PCR检测TNF-α、IL-10、TGF-β1和HSP70基因的表达。

7

组织病理学检查

评估栅藻提取物对肝脏、脾脏和肠道组织形态的影响。

取肝脏、脾脏和肠道组织,固定、包埋、切片,进行H&E染色,观察组织结构并测量肠道绒毛高度、宽度、隐窝深度及绒毛表面积。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
栅藻----
绞肉机MoulinexME605131
三卡因甲磺酸盐Sigma-AldrichE10521-10G
RNA保护液Sigma Aldrich--
鱼溶菌酶ELISA试剂盒MyBioSource--
鱼IgM ELISA试剂盒CUSABIO BIOTECH CO., LtdCSBE-12045Fh
分光光度计--6745 UV/Vis. Spectrophotometer
诊断试剂盒Biodiagnostics--
ELISA试剂盒Elabscience®--
总蛋白和白蛋白检测试剂盒VitroScient--
ALT和AST试剂盒Spinreact--
Genzol™Geneaid Biotech Ltd--
Nanodrop分光光度计QuawellQ5000
TOPscript™ RT DryMIX(dT18) cDNA合成试剂盒Enzynomics Co. Ltd.--
Solg™ 2X实时PCR Smart mixSolGent Co., Ltd.--
QuantStudio1™实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems™ Thermo Fisher Scientific--
光学显微镜OlympusCX 31
数码相机OlympusDP 21

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
饲料制备
P. boryanum提取物添加剂量:0、0.75、1.5 mg/kg;提取方法:100g藻粉用1L蒸馏磁化水70°C提取2小时
阅读提示:Materials and Methods, Diet preparation
动物饲养
初始体重:57.5 ± 2.5 g;每组重复数:2个重复,每个重复20尾鱼;饲养周期:8周;投喂率:体重的3%
阅读提示:Materials and Methods, Experimental design and rearing Fish
生长性能评估
采样数:每组6尾鱼;麻醉剂:30 mg/L MS-222
阅读提示:Materials and Methods, Growth performance assessment
血清免疫指标测定
使用ELISA试剂盒测定溶菌酶和IgM,波长450 nm
阅读提示:Materials and Methods, Evaluation of serum immunological parameters; Figure 2 legend
抗氧化状态测定
MDA、GSH、SOD检测试剂盒(Biodiagnostics),CAT检测试剂盒(Elabscience);波长534、405、560、240 nm
阅读提示:Materials and Methods, Determination of antioxidant status and oxidative stress markers; Figure 3 legend
基因表达分析
引物序列见参考文献;qRT-PCR条件:95°C 20s,然后40个循环60°C 40s、72°C 30s;使用2^-ΔΔCT方法
阅读提示:Materials and Methods, RNA Extraction...; Figure 5 legend
组织病理学检查
固定:10%中性福尔马林;切片厚度:5 µm;染色:H&E
阅读提示:Materials and Methods, Histopathological examination; Figure 6 and 7 legends