Nano kẽm oxit kích thích sinh trưởng và khả năng miễn dịch của cá rô phi

Nuôi trồng thủy sản là biên giới cuối cùng để giải quyết vấn đề thiếu hụt protein trên toàn cầu. Một số nghiên cứu báo cáo rằng, các hạt nano có tiềm năng to lớn trong việc kiểm soát mầm bệnh, cải thiện chức năng miễn dịch và tăng trưởng trong nuôi trồng thủy sản. Điều tra hiện tại được thực hiện để đánh giá nano kẽm oxit (nano ZnO) so với dạng thông thường của nó như một chất phụ gia thức ăn cho cá trong việc thúc đẩy tăng trưởng và kích thích miễn dịch của cá rô phi sông Nile (Oreochromis niloticus). Các hạt nano oxit kẽm được điều chế bằng phương pháp hóa học và trộn với thức ăn cho cá. 405 Oreochromis niloticus được cho ăn trong 120 ngày trên thức ăn có bổ sung kẽm oxit thông thường (ZnO) và cấp nano (nano ZnO) ở các nồng độ khác nhau (15, 30, 45 và 60 mg / kg thức ăn) ngoài đối chứng được cho ăn trên nguồn cấp dữ liệu miễn phí ZnO. nano ZnO (15mg / kg) đạt được tốc độ tăng trưởng cụ thể giống như nồng độ cao hơn của ZnO dạng khối (60mg / kg). Nano ZnO 60mg/kg cho tỷ lệ Tốc độ tăng trưởng cụ thể cao nhất (gấp 4 lần so với đối chứng). hormone tăng trưởng cao hơn trong huyết thanh của cá được cho ăn bằng thức ăn bổ sung nano ZnO so với dạng số lượng lớn. Khả năng miễn dịch được đánh giá thông qua phép đo tổng số protein và hiệu giá IgM và biểu hiện gen IL1-beta (IL-1β). Hiệu giá protein tổng và IgM cho thấy các giá trị cao tăng lên khi tăng nồng độ của phụ gia thức ăn ZnO ở hai dạng so với đối chứng, nhưng nano ZnO cho kết quả tốt hơn so với ZnO thông thường. Phân tích biểu hiện gen IL1-beta cho thấy rằng 60mg / kg ZnO thông thường là nồng độ tốt nhất để điều chỉnh tăng IL1-beta, tiếp theo là nồng độ 30mg / kg ở hai dạng; nano và dạng thông thường. ZnO thông thường vô cơ điều hòa IL1β tốt hơn so với dạng nano ZnO. Kẽm tập trung cao hơn trong cơ của cá ăn thức ăn bổ sung nano ZnO nhiều hơn so với cá ăn ZnO thông thường nhưng vẫn trong giới hạn cho phép. Một cách phân tích thống kê ANOVA đã được sử dụng trong tất cả các phân tích với p <0,05.

Bản quyền thuộc NanoCMM Technology

Giới thiệu

Thức ăn cho cá là thành phần thiết yếu của đầu vào trong bất kỳ trại cá nào. Các thành phần thức ăn phải đảm bảo các yếu tố thúc đẩy tăng trưởng, miễn dịch và sức khỏe để đạt được ảnh hưởng lớn đến lợi nhuận thuần của trang trại. Khoáng chất là chất dinh dưỡng cần thiết cho các quá trình bình thường của cơ thể; nhu cầu về khoáng chất khác nhau tùy thuộc vào các dạng, tương tác với các yếu tố khác, chất lượng nước và bản thân cá (tuổi, kích thước và loài). Khoáng chất được yêu cầu với số lượng ít hơn so với các chất dinh dưỡng cần thiết theo khẩu phần khác, ví dụ: chất đạm, chất bột đường và chất béo. Vì chúng là thiết yếu, chúng có mặt khác là độc hại. Các chất phụ gia thức ăn chăn nuôi ở dạng nano đã được đánh giá là có các tác dụng khác nhau từ việc tăng cường tăng trưởng và khả năng miễn dịch thông qua tác dụng chống oxy hóa đến việc sử dụng chúng với số lượng ít hơn so với các chất phụ gia số lượng lớn giúp nâng cao tiêu chí khẩu phần (Rather et al., 2011; Rajendran, 2013). Các hạt nano có tiềm năng to lớn trong việc kiểm soát các mầm bệnh trong nuôi trồng thủy sản. Các hạt nano oxit kim loại và kim loại khác nhau đã được sàng lọc về các hoạt động kháng khuẩn của chúng chống lại một loạt các tác nhân vi khuẩn và nấm bao gồm một số vi khuẩn lam nước ngọt (Swain và cộng sự, 2014). Trong số các hạt nano khác nhau, oxit đồng tổng hợp (CuO), oxit kẽm (ZnO), bạc (Ag) và titan dioxit pha tạp bạc (Ag-TiO2) cho thấy hoạt tính kháng khuẩn phổ rộng (Swain và cộng sự, 2014). Vì các hạt nano CuO, ZnO và Ag cho thấy hoạt tính kháng khuẩn cao hơn, chúng có thể được khám phá để sử dụng trong nuôi trồng thủy sản. Các hạt nano oxit kẽm là một trong những oxit kim loại rất linh hoạt vì chúng tham gia vào nhiều ứng dụng khác nhau, từ cảm biến, xúc tác, lưu trữ năng lượng, thiết bị điện tử và các ứng dụng y sinh. Về mặt hóa học, oxit zink (ZnO) và oxit kẽm nano (nZnO) có cùng công thức hóa học cho thấy tỷ lệ Kẽm và oxi tương tự nhau, nhưng ở quy mô nano, các nguyên tử được sắp xếp với mức năng lượng rộng hơn và kích thước Zn nhỏ hơn, có thể dẫn đến thành nhiều nguyên tử phản ứng hơn khi bề mặt tăng lên (Zhong, 2004). Interleukin-1 (IL-1) là phân tử tín hiệu nội tiết tuyến nội tiết đa hướng và được sản xuất bởi nhiều loại tế bào. Thực bào là nguồn quan trọng để tổng hợp và giải phóng IL-1 để kích thích hoạt hóa tế bào T cho thấy rằng trong cá; các phân tử này có thể khá khác nhau. IL1-β là chất quan trọng nhất trong nhóm IL-1. Các chức năng chính của IL1-β là kích hoạt sự gia tăng của các tế bào lympho như tế bào T và tế bào B, kích hoạt hoạt động gây độc tế bào ở đại thực bào và tế bào tiêu diệt tự nhiên (NK), và cảm ứng bài tiết immunoglobulin (Ig). Vì vậy IL1-β là một thành viên quan trọng của hệ thống miễn dịch (Sebastián và cộng sự, 2012). Công trình nghiên cứu này đã nghiên cứu việc đánh giá Kẽm oxit (ZnO) như một chất phụ gia thức ăn chăn nuôi ở hai dạng; các hình thức thông thường và nano trong việc tăng cường các quá trình tăng trưởng và miễn dịch ở cá rô phi (Oreochromis niloticus). Sự tăng trưởng được đánh giá thông qua một số thông số tăng trưởng và khả năng miễn dịch được đánh giá sau khi nhiễm vi khuẩn phát huỳnh quang Pseudomonas (thử thách) thông qua phép đo tổng số protein, immunoglobulin M và biểu hiện gen của một trong những cytokine tiền viêm quan trọng nhất; Interleukin-1-beta (IL1-β).

Nguyên liệu và phương pháp

Cá: 405 giới tính hỗn hợp, 35-45 gm, cá rô phi có vẻ khỏe mạnh (Oreochromis niloticus) được đưa từ Trại nuôi trồng thủy sản Rahil, Fayoum, Ai Cập, tháng 6 năm 2014. Cá được cân sau khi đến và xử lý bằng thuốc tím 4 mg / L trong 10 phút trước đó phân phối trong mười tám bể nhựa được cung cấp nước khử clo và máy sục khí tự động. Cá được nuôi trong 120 ngày và lấy mẫu vào tháng 11/2014.

Kích thước nano kẽm oxit (nZnO)

nZnO được điều chế bằng phương pháp đồng kết tủa hóa học theo Li và cộng sự. (Năm 2006). XRD và TEM được sử dụng để mô tả đặc tính của nZnO.

Thiết kế thử nghiệm

Bốn nồng độ (15,30,45 và 60mg / kg) nZnO và ZnO thông thường đã được thêm vào thức ăn trong hai nghiệm thức khác nhau trong ba lần bổ sung ngoài đối chứng (không xử lý). Tất cả các nhóm đã được sao chép. Cá được cho ăn hai lần mỗi ngày 3% trọng lượng cơ thể trong 120 ngày.

Ước tính hiệu suất tăng trưởng

Hiệu suất tăng trưởng được tính toán thông qua hai thử nghiệm; aTăng trọng lượng (WG%), b- Tỷ lệ tăng trưởng cụ thể (SGR)

Ước tính Hormone tăng trưởng trong máu

Hormone tăng trưởng (GH) được đo bằng kit ELISA

Danh mục số: MBS701414_48T (MyBiosource, Vancouver, British Columbia)

Xác định nồng độ Zn trong cơ

Nồng độ kẽm trong các mẫu cơ được phân tích theo tài liệu kỹ thuật số 212 của FAO (FAO, 1983).

Đánh giá chức năng miễn dịch không đặc hiệu

Một bài kiểm tra thử thách đã được thực hiện. Vi khuẩn huỳnh quang Pseudomonas được sử dụng để tạo miễn dịch cho cá Oreochromis niloticus với liều lượng 0,2 ml dưới gây chết (1 × 106 CFU / ml) để kiểm tra phản ứng miễn dịch không đặc hiệu của cá rô phi thông qua định lượng tổng số protein, immunoglobulin M và biểu hiện gen interleukin 1 beta bằng PCR thời gian thực khảo nghiệm. Các mẫu được thu thập 3 và 5 ngày sau khi tiêm vi khuẩn trong phúc mạc.

Tổng số protein

Huyết thanh của những con cá được nghiên cứu được dùng để phân tích nhiệt lượng đối với hàm lượng protein tổng số bằng cách sử dụng bộ định lượng protein tổng số (Spectrum, Egypt), một phương pháp đo màu (thuốc thử Biuret).

Globulin miễn dịch huyết thanh M (IgM):

Giá trị IgM được xác định bằng kit IgM ELISA (Catalog No: MBS700823, MyBiosource, Vancouver, British Columbia).

Biểu hiện gen IL1-β và đáp ứng miễn dịch

Gan cá được phân lập và đông lạnh nhanh ngay lập tức trong nitơ lỏng và được bảo quản ở -70o C để tiếp tục chiết xuất RNA, RNA được chiết xuất bằng cách sử dụng Gene Jet RNA Purification Kit, Hai µg RNA được phiên mã ngược với Revert Aid First Strand cDNA Maxime RT PreMix Kit sử dụng hexanucleotide và được sử dụng làm mẫu cho PCR thời gian thực. Phản ứng được thực hiện bằng máy ép nhiệt Bio-Rad; ở 45 oC trong 60 phút sau đó ngừng phản ứng bằng cách tăng nhiệt độ lên 70 oC. Mồi và đầu dò được thiết kế bằng NCBI Blast (http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi) và GenScript

(http://www.genscript.com/). PCR thời gian thực (Rotor-Gene Q – QIAGEN) được thực hiện bằng các phương pháp đã được Zhang et al mô tả trước đây. (2008) sử dụng TaqMan phổ tổng thể tổng thể II, với UNG để định lượng biểu hiện gen ở cả gen mục tiêu và gen giữ nhà. Pha loãng nối tiếp cho các mẫu mồi, mẫu dò và cDNA đã được thực hiện. Nồng độ 50 picomol primer, 5 picomol prope, 1/100 đối với gen HK và 1/10 đối với gen IL1b cho kết quả tốt nhất (nồng độ chuẩn).

KẾT QUẢ

Đặc tính của các hạt nano oxit kẽm

Kích thước tinh thể được tính toán của nZnO nằm trong khoảng đường kính từ 32-57 nm như được tiết lộ từ ảnh XRD và 34,4-50,5 nm bằng máy phân tích TEM. Hình 1 (A&B).

Hiệu suất tăng trưởng

Tăng trọng và tốc độ tăng trưởng cụ thể (SGR)

Tăng trọng của cá rô phi tăng dần và có mối quan hệ tỷ lệ thuận với sự gia tăng nồng độ ZnO, quan sát thấy rằng việc bổ sung nano kẽm oxit làm tăng tốc độ tăng trưởng hơn so với ZnO thông thường, đôi khi gấp đôi tăng cân. Hai phương pháp điều trị đã cho thay đổi nhanh chóng mức tăng cân và tăng cường sự phát triển hơn so với đối chứng. Trong nghiên cứu này, SGRs cho cá ăn ZnO (15 và 30mg / kg) là 0,31 và 0,37% mỗi ngày so với đối chứng (0,27% ngày) với sự khác biệt lần lượt là 1,15 và 1,37. Độ lớn của sự khác biệt tăng lên 2,37 và 2,4 với nồng độ lần lượt là 45 và 60 mg / kg ZnO. Liên quan đến nZnO, mức độ khác biệt giữa cá thử nghiệm và cá đối chứng từ nồng độ 15mg / kg đến 45 mg / kg gần như ổn định và gần giá trị đạt được trong ZnO 45 và 60mg / kg (2,5, 2,2 và 2,5), tương ứng. nZnO đã đưa ra sự khác biệt về độ gấp lớn hơn so với đối chứng bằng 4 lần (Bảng 2). Hormone tăng trưởng trong huyết thanh Cả nhóm cá ăn thức ăn có bổ sung ZnO và nZnO đều cho thấy mức độ hormone tăng trưởng trong huyết thanh cao hơn đối chứng. Trong nhóm ZnO thông thường, khi nồng độ xử lý ZnO tăng lên, mức độ hormone tăng trưởng đang tăng (tương ứng 0,16, 0,19, 0,25 và 0,27ng / ml) với giá trị cao nhất của hormone tăng trưởng thu được ở nồng độ 60mg / kg của ZnO được thêm vào thức ăn. Tương tự, ở các nhóm nZnO có mối tương quan thuận giữa nồng độ hormone tăng trưởng trong máu và nồng độ điều trị (mg / kg), trong đó các giá trị về nồng độ hormone tăng trưởng trong máu đối với các phương pháp điều trị nZnO khác nhau là (0,2, 0,24, 0,398 và 0,402 ng / ml, tương ứng).

Hàm lượng kẽm trong cơ bắp

Ở tất cả các nghiệm thức, nồng độ Zn trong cơ cho thấy giá trị cao hơn so với đối chứng, nhưng vẫn nằm trong phạm vi giới hạn cho phép (40ppm) cao hơn so với giá trị của FAO (1983). Hình 3.

Đáp ứng miễn dịch không đặc hiệu

Protein tổng số trong huyết thanh và tổng lượng globulin miễn dịch

Nồng độ tổng protein trong huyết thanh của cá được cho ăn bằng chế độ ăn bổ sung ZnO thông thường thấp hơn đáng kể so với cá được cho ăn bằng thức ăn bổ sung nZnO với quan sát rằng các giá trị của nó và giá trị Immunoglobulin M (IgM) có mối quan hệ trực tiếp tích cực với nồng độ phụ gia (Bảng 3).

Biểu hiện gen IL1-β

Chủng ngừa với liều lượng thấp gây chết vi khuẩn huỳnh quang Pseudomonas cho thấy sự gia tăng biểu hiện IL1-β sau ba và năm ngày kể từ ngày lây nhiễm thử nghiệm. Hình 4 (A-D) minh họa các mức độ biểu hiện của gen IL1-β so với kiểm soát nội bộ 18sRNA ở tất cả các nhóm được điều tra. Dữ liệu thô của chu kỳ ngưỡng thời gian thực (Ct) cho thấy sự biểu hiện trong thử nghiệm tăng lên so với đối chứng và 18sRNA của đối chứng nội bộ.

THẢO LUẬN

Sự biểu hiện của gen IL1-β luôn cao hơn đối chứng khi sử dụng bốn nồng độ ZnO, nhưng sự gia tăng biểu hiện khác nhau theo thời gian (3 & 5 ngày) một cách không đều đặn. Sự thay đổi lần lượt trong biểu hiện gen giữa các nhóm khác nhau được biểu thị bằng giá trị 2 ^ -ΔΔCt ở cá rô phi được nuôi 4 tháng trên thức ăn bổ sung ZnO và nZnO và bị nhiễm vi khuẩn. Kết quả của sự thay đổi nếp gấp chỉ ra rằng, nồng độ nZnO thấp nhất (15mg / kg) trong chế độ ăn được thử nghiệm làm tăng sự biểu hiện của gen mục tiêu so với dạng ZnO thông thường sau 3 và 5 ngày thử thách, nhưng nhiều hơn sau 5 ngày. nhưng vẫn thấp hơn các nồng độ khác. (Hình 6- A&B). Rõ ràng rằng Zn rất cần thiết cho sự tăng trưởng, miễn dịch và phát triển của động vật ở một lượng nhất định (Hao và cộng sự, 2013). Nano kẽm oxit ZnO-NP đã được báo cáo để nâng cao hiệu suất tăng trưởng, cải thiện tiện ích của thức ăn và mang lại lợi ích kinh tế ở lợn con và gia cầm cai sữa (Yang và Sun, 2006 và Mishra và cộng sự, 2014); kết quả đáng khích lệ về tăng trưởng trung bình hàng ngày thu được khi cho ăn khẩu phần cơ bản bổ sung 200, 400, 600 mg / kg nZnO hoặc 3.000 mg / kg ZnO (Hongfu, 2008). Lina và cộng sự. (2009) trong nghiên cứu của cô ấy chỉ ra rằng nano kẽm oxit ZnO-NP đã được tìm thấy để cải thiện năng suất sản xuất và hiệu suất mặc quần áo của gà thịt sau 42 ngày cho ăn ở mức 40 mg / kg trong khẩu phần. Buentello và cộng sự. (2009) trong nghiên cứu của ông đã báo cáo rằng, sự khác biệt tồn tại trong tốc độ tăng trưởng phản ứng với các nguồn Zn trong chế độ ăn khác nhau và các dạng hóa học khác nhau của Zn cho thấy khả dụng sinh học khác nhau ở cá. Ở cá vược lai, Zn proteinat được sử dụng hiệu quả hơn khoảng 1,7 so với ZnSO4. Faiz và cộng sự. (2015) báo cáo rằng, hiệu suất tăng trưởng của C. idellain con non phản ứng với các nguồn vô cơ khác nhau của Zn cho thấy rằng% WG, SGR và FCE cao nhất thu được ở nhóm cá được cho ăn chế độ ăn có chứa ZnO-NP (các nồng độ khác nhau), trong khi các chế độ ăn bổ sung kẽm ở cả hai cấp độ sulfat và oxit ở cấp độ thấp hơn cho thấy sự tăng trưởng bị suy giảm, điều đó có nghĩa là, nZnO thúc đẩy sự tăng trưởng hơn các dạng vô cơ thông thường khác và hiệu suất tăng trưởng của cá ăn chế độ ăn có ZnO-1 được thống kê so sánh với nhóm đối chứng của cá. Nghiên cứu này cũng chỉ ra rằng, cá ăn khẩu phần bổ sung Zn ở dạng nano với tỷ lệ 30 mg Zn / kg khẩu phần (Zn-NP) cho thấy% WG cao có ý nghĩa (p <0,05). Mức độ này nằm trong phạm vi được báo cáo bởi nhiều nhà điều tra đối với các loài cá khác nhau (Clearwater và cộng sự, 2002) nhưng hơi thấp hơn so với báo cáo đối với cá vược sọc lai (Buentello và cộng sự, 2009), bào ngư non (Tan và Mai, 2001) . Thử nghiệm 90 ngày cho cá trắm cỏ non ăn bằng Kẽm oxit (dạng nano và dạng thông thường) và Kẽm Sulphate, mỗi loại có hai liều; mức thấp hơn và cao hơn (chế độ ăn 30 và 60mg / kg). Các hạt nano oxit kẽm đã được phát hiện để thúc đẩy tăng trưởng (% WG, SGR và FCR) ở hai cấp độ của nó (thấp hơn> cao hơn) và nâng cao số lượng hồng cầu và giá trị MCHC đáng kể (p <0,05) ở mức thấp hơn so với các dạng vô cơ khác. Tuy nhiên, Zinc Sulphate ở cả hai cấp độ và Zinc Oxide thông thường ở cấp độ cao hơn có tác động tiêu cực đến cả hiệu suất tăng trưởng và các thông số huyết học (RBCs & MCHC) (Faiz và cộng sự, 2015).

Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy sự tăng trọng của Oreochromis niloticus tăng dần và có mối quan hệ cùng chiều với sự gia tăng nồng độ của ZnO ở hai dạng của nó, với quan sát rằng việc bổ sung ZnO nano làm tăng tốc độ tăng trưởng hơn so với ZnO thông thường, đôi khi trọng lượng tăng gấp đôi lợi. WG và SGR cao nhất (lần lượt là 41,0 và 1,1%) được quan sát thấy ở nhóm cá ăn thức ăn bổ sung 60mg / kg ZnO-NP so với nhóm cá được cho ăn ở cùng nồng độ ZnO thông thường (17,3 và 0,65), mức độ khác biệt trong tỷ lệ tăng trưởng từ đối chứng tăng lên cùng với sự gia tăng nồng độ ZnO khối lượng lớn trong thức ăn., Liên quan đến nZnO, mức độ khác biệt giữa cá thử nghiệm và đối chứng từ nồng độ 15mg / kg đến 45 mg / kg gần như ổn định (2,5, 2,2 và Tương ứng là 2,5) và gần giá trị đạt được trong ZnO 45 và 60mg / kg. Nồng độ nano-ZnO 60mg / kg cho sự chênh lệch lớn hơn so với đối chứng bằng 4 lần. Tổng thể; quan sát thấy rằng nồng độ thấp của nZnO bổ sung (15mg / kg) vào thức ăn cho cá đạt được tốc độ tăng trưởng cụ thể như nồng độ cao hơn của ZnO thông thường (60 mg / kg) và 60mg / kg ZnO nano cho tỷ lệ SGR cao nhất; 4 lần so với kiểm soát. Kết quả này có thể là do việc giảm đại phân tử xuống kích thước nano đã làm thay đổi tính chất của chúng và tăng ứng dụng của chúng (Rather et al., 2011). Đã quan sát thấy% WG và SGR (p <0,05) cao hơn đáng kể (p <0,05) ở cá được cho ăn bằng chế độ ăn có bổ sung nZnO so với chế độ ăn được làm giàu ZnO thông thường ở cùng nồng độ có thể là do kích thước hạt nhỏ (32 đến 57 nm) của nZnO, đường ruột cao hơn hoạt động hấp thụ, sinh khả dụng và xúc tác như Alishahi et al đã báo cáo. (2011). Ngoài ra, nó có thể được cho là do sự tăng trưởng soma bằng cách kích thích tổng hợp DNA và RNA và tổng hợp protein hormone tăng trưởng (Siklar et al., 2003). Phép đo hormone tăng trưởng trong huyết thanh cho thấy rằng, cả thức ăn bổ sung ZnO và nZnO đều tạo ra mức hormone tăng trưởng trong huyết thanh cao hơn so với đối chứng, với giá trị cao nhất và có thể so sánh được đối với nồng độ 45 và 60mg / kg. Điều này có thể là do chức năng tự nhiên của hệ thống nội tiết trong các quá trình sinh lý, vì khi cơ thể bão hòa với một loại hormone được tạo ra dưới những kích thích cụ thể, cảm ứng sẽ bắt đầu giảm vì DNA sẽ ngừng quá trình phiên mã với hệ quả là quá trình dịch mã và tổng hợp một số protein. Tuy nhiên, giá trị của hormone tăng trưởng cá rô phi được nhận thấy là tăng nhiều hơn trong huyết thanh ở trường hợp cá được nuôi bằng nZnO so với oxit kẽm thông thường trong cùng một nồng độ. Những kết quả này phù hợp với nghiên cứu của Hina và cộng sự (2015), người đã phát hiện ra rằng nZnO thúc đẩy hiệu suất tăng trưởng của C. idellain vị thành niên hơn các dạng vô cơ thông thường khác. Các đặc tính hóa lý của các hạt nano được phát hiện có ảnh hưởng đến các hiệu ứng miễn dịch của các hạt nano (Rather et al., 2011). Luo và cộng sự. (2015) báo cáo rằng, các hạt nano có thể kích thích phản ứng miễn dịch bẩm sinh và thích ứng tùy thuộc vào các đặc tính hóa lý của chúng; tuy nhiên, vẫn chưa rõ các hạt nano ảnh hưởng đến phản ứng miễn dịch như thế nào. Hơn nữa, đã có nhiều tài liệu chứng minh rằng sự thiếu hụt Zn làm giảm các phản ứng miễn dịch và khả năng kháng bệnh ở người và động vật (Chesters, 1997).

Các hạt nano oxit kẽm đang được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm làm chất phụ gia và trong quá trình đóng gói do đặc tính kháng khuẩn của chúng (Gerloff và cộng sự, 2009 và Jin và cộng sự, 2009), nhu cầu về hạt nano oxit kẽm (ZnO NP) tăng đột ngột phần lớn được cho là do đặc tính kháng khuẩn tốt hơn so với ZnO thông thường (Padmavathy và Vijayaraghavan, 2016). Hoạt tính kháng khuẩn đã được chứng minh bằng cách sử dụng nZnO chống lại L. monocytogenes, S. enteritidis và E. coli O157: H7 (Jin và cộng sự, 2009; Costa và cộng sự, 2011; Incoronato và cộng sự, 2011; Singh và cộng sự, 2014 ) được cho là do sự phá vỡ màng tế bào của vi khuẩn theo các nghiên cứu này. Trong nghiên cứu này, tổng số protein trong huyết thanh và IgM bị ảnh hưởng bởi hàm lượng ZnO trong chế độ ăn ở hai dạng của nó, nhưng rõ ràng là nZnO đã tăng cường tổng số protein và IgM, có thể do tăng tổng hợp protein trong gan; một chức năng quan trọng của protein huyết thanh là duy trì sự cân bằng thẩm thấu giữa máu và không gian mô cũng như các protein này rất nhạy cảm với ngộ độc kim loại (Sakr và cộng sự, 2005). Sự gia tăng song song của protein huyết thanh và globulin miễn dịch M với ZnO trong chế độ ăn cho thấy vai trò quan trọng của protein trong quá trình vận chuyển Zn. Điều này phù hợp với Gopal et al. (1997), người đã tuyên bố rằng phân tích mức độ globulin huyết thanh của cá Cyprinus carpio cho thấy sự gia tăng mạnh mẽ trong các giai đoạn điều trị khác nhau với nZnO.

Một số nghiên cứu báo cáo rằng, khi các hạt nano xâm nhập vào cơ thể, chúng có thể tương tác với các tế bào miễn dịch và kích hoạt phản ứng viêm, đi kèm với việc tiết ra các phân tử tín hiệu (cytokine, chemokine) cung cấp thông tin liên lạc giữa các tế bào miễn dịch và điều phối các sự kiện phân tử. Interlekin 1 beta (IL1-β) là một thành viên của họ interleukin 1 của cytokine, cytokine này được sản xuất bởi các đại thực bào được hoạt hóa như một proprotein, được xử lý theo phương pháp phân giải protein thành dạng hoạt động bởi caspase 1 (CASP1 / ICE). Cytokine này là chất trung gian quan trọng của phản ứng viêm, và tham gia vào nhiều hoạt động khác nhau của tế bào, bao gồm tăng sinh, biệt hóa và apoptosis của tế bào. Nghiên cứu về các hạt nano tạo ra IL-1b thông qua cơ chế con đường truyền tín hiệu viêm là một chủ đề mới nổi (Reisetter và cộng sự, 2011) Chúng ta càng có nhiều kiến ​​thức về cấu hình cytokine do các hạt nano tạo ra, chúng ta càng có thể sử dụng IL1-β một dấu ấn sinh học tốt hơn cho đáp ứng miễn dịch. Trong nghiên cứu này, kết quả của RT -PCR cho thấy rằng; ở các nhóm cá được cho ăn bằng thức ăn bổ sung ZnO thông thường, nồng độ ZnO thấp nhất (15mg / kg)  tăng biểu hiện gen IL1-β cao nhất sau 3 ngày thử thách, giảm sau 5 ngày nhưng vẫn cao hơn đối chứng (không điều trị) và kiểm soát nội bộ 18sRNA. Liên quan đến các nhóm cá được cho ăn bằng thức ăn bổ sung nZnO, nồng độ 45mg / kg nZnO trong thức ăn cho cá làm tăng sự biểu hiện của gen mục tiêu được nghiên cứu cao nhất (34,24), tiếp theo là nồng độ 15mg / kg thức ăn bổ sung (33,7). Tất cả các nồng độ nZnO đều gây ra biểu hiện IL1-β sau 3 ngày, sau đó có một nhận xét rõ ràng rằng sau 5 ngày tiêm chủng, biểu hiện này đã giảm trừ ở nồng độ cuối cùng (60mg / kg). Liên quan đến sự thay đổi lần lượt của biểu hiện gen, điều này có nghĩa là sự biểu hiện của gen mục tiêu tăng lên bao nhiêu lần so với gen quản lý cấu tạo bên trong (18sRNA) Hình 13 và 14 cho thấy rằng, sau 3 và 5 ngày kể từ ngày chủng ngừa vi khuẩn, có 4 yếu tố quan trọng các điểm quan sát có thể được báo cáo ở đây; đầu tiên là ở nhóm nZnO, nồng độ thấp nhất (15mg / kg) của việc thêm nZnO vào thức ăn gây ra sự thay đổi biểu hiện gen IL1-β trong thức ăn nhiều hơn so với cùng nồng độ của ZnO thông thường được thêm vào trong nhóm bổ sung ZnO. Vì vậy, bức tranh tương tự về phản ứng miễn dịch được thể hiện trong biểu hiện thay đổi nếp gấp gen IL1β xuất hiện khi ZnO và nZnO được so sánh ở nồng độ thấp nhất của chất phụ gia; nZno là chất cảm ứng cao hơn với nồng độ thấp này với quan sát rằng hai loại ZnO; thông thường và nZnO gây ra biểu hiện cao hơn sau 5 ngày chủng ngừa. Điểm thứ hai là, ở ba nồng độ khác (30, 45 và 60mg / kg), ZnO vô cơ thông thường được báo cáo là gây ra và điều chỉnh sự thay đổi biểu hiện gấp IL1-β nhiều hơn so với dạng nZnO trong cùng một nồng độ ( Hình 13 & 14). Điểm quan sát thứ ba là, nồng độ cho kết quả cảm ứng gen mục tiêu tốt và tốt hơn là 30mg / kg ở hai dạng; thông thường và nano nhiều hơn các phương pháp điều trị khác, nhưng kết quả cũng chỉ ra rằng ZnO thông thường ở nồng độ này (30mg / kg) tốt hơn ZnO nano trong quá trình cảm ứng và điều hòa biểu hiện gen IL1-β. Điểm quan sát thứ tư và cuối cùng là sau 5 ngày lây nhiễm thực nghiệm, sự biểu hiện của gen mục tiêu tốt hơn sau 3 ngày, do đó đáp ứng miễn dịch có trong gen này được cải thiện sau 5 ngày.

Nói chung, có thể kết luận rằng oxit kẽm vô cơ truyền thống gây ra gen mục tiêu tốt hơn dạng nano ở nồng độ cao hơn và tính bền vững để gây ra biểu hiện gen là ở nồng độ 30 mg / kg sau 3 và 5 ngày, do đó điều này nồng độ có thể được coi là tốt nhất để tạo ra chức năng miễn dịch ở dạng IL1-beta. Reisetter và cộng sự. (2011) tuyên bố rằng, nghiên cứu về các hạt nano tạo ra IL1-β thông qua cơ chế đường truyền tín hiệu của bệnh viêm là một chủ đề mới nổi. Trong thí nghiệm in vitro của họ, Lucarelli et al. (2004) cho các đại thực bào của người tiếp xúc với nồng độ không độc của các hạt nano SiO2, TiO2, ZrO2 và Co khác nhau và quan sát thấy sự gia tăng biểu hiện của các thụ thể TLR và sản xuất các cytokine gây viêm, thí nghiệm cho thấy các hạt nano khác nhau kích hoạt phản ứng viêm theo những cách khác nhau. Các hạt nano SiO2 gây ra sự sản sinh các cytokine gây viêm IL-1β và TNF-α. Yang và cộng sự. (2012) đã phát hiện ra rằng, các hạt nano bạc gây ra sự hình thành mụn trứng cá và kích hoạt giải phóng IL1-β và kích hoạt caspase-1 sau đó. Ảnh hưởng đến quá trình sản xuất IL1-β liên quan đến kích hoạt cơ thể của tế bào đuôi gai (Sharp và cộng sự, 2009). Những nghiên cứu này hỗ trợ kết quả của chúng tôi liên quan đến ảnh hưởng của nZnO đối với sự biểu hiện gen IL1-β.
Liên quan đến nồng độ kẽm trong cơ, kết quả điều tra nghiêm trọng đã được xác định rằng nồng độ Kẽm cho thấy giá trị cao hơn ở tất cả các nhóm cá được nuôi bằng thức ăn bổ sung ZnO so với đối chứng, nhưng vẫn nằm trong giới hạn cho phép (40ppm) do FAO (1983) đặt ra. Người ta nhận thấy rằng khi nồng độ ZnO tăng thì nồng độ Zn trong cơ tăng lên. Trong số tất cả cá được cho ăn ZnO (Bulk và Nano), ở nhóm cá được cho ăn thức ăn bổ sung 60mg / kg nZnO, giá trị của Zn trong cơ là cao nhất. Điều này có thể được giải thích là do các hạt nano có kích thước nhỏ hơn cho phép chúng hấp thụ cao hơn và sinh khả dụng cao hơn (Zaboli và cộng sự, 2013). Feng và cộng sự, (2009) cũng chỉ ra cùng một gợi ý rằng do kích thước nhỏ của chúng, các khoáng chất nano dễ được cơ thể hấp thụ hơn, những gợi ý này phù hợp với kết quả của chúng tôi.

Sự kết luận

Từ nghiên cứu này, có thể kết luận rằng, việc bổ sung nano kẽm oxit vào thức ăn cho cá có thể cải thiện tốc độ tăng trưởng được thể hiện ở đây là tăng trọng, tốc độ tăng trưởng cụ thể và hormone tăng trưởng trong máu. Chất này có thể tốt hơn oxit kẽm thông thường, vì vậy nó có thể được sử dụng trong các trang trại cá và nuôi trồng thủy sản với nồng độ thấp và điều này có thể cải thiện tính kinh tế của nông nghiệp.
Liên quan đến khả năng miễn dịch, kết quả chỉ ra rằng, Protein toàn phần cũng như immunoglobulin M đã tăng lên ở các nhóm cá được cho ăn bằng thức ăn bổ sung ZnO với dấu hiệu rằng nZnO tăng cường tổng hợp các vật phẩm miễn dịch này nhiều hơn so với dạng khối. Kết quả cũng chỉ ra rằng nồng độ 60mg / kg ZnO thông thường là nồng độ tốt nhất để điều hòa IL1beta, tiếp theo là nồng độ 30mg / kg ở hai dạng; nano và dạng thông thường. Tuy nhiên, có một quan sát cho thấy rằng hoàn toàn ZnO vô cơ thông thường đã được báo cáo là tạo ra và điều chỉnh IL-1β tốt hơn so với dạng nanoZnO. phụ gia thức ăn chăn nuôi kích thích. Giá trị kẽm trong cơ bắp của cá được nuôi bằng nano kẽm cao hơn so với thức ăn bổ sung ZnO thông thường có thể là do khả năng hấp thụ và sinh khả dụng cao hơn của các hạt nZnO có kích thước nhỏ.