Astaxanthin giúp làm tăng khả năng miễn dịch, hiệu suất tăng trưởng, khả năng chống oxy hóa ở cá nóc dước áp lực nhiệt độ cao
Nghiên cứu hiện tại được thực hiện để nghiên cứu tác động của astaxanthin đến hiệu suất tăng trưởng, các thông số sinh hóa, sản xuất ROS và các biểu hiện gen liên quan đến miễn dịch của cá nóc (Takifugu obscurus) dưới áp lực nhiệt độ cao. Các chế độ ăn cơ bản thử nghiệm có bổ sung astaxanthin với tỷ lệ 0 (đối chứng), 20, 40, 80, 160 và 320 mg kg-1 được cho cá ăn trong 8 tuần. Kết quả cho thấy cá được cho ăn chế độ ăn có 80, 160 và 320 mg/kg astaxanthin đã cải thiện đáng kể mức tăng cân và tốc độ tăng trưởng cụ thể. Hơn nữa, cá được cho ăn astaxanthin với chế độ ăn vừa phải làm tăng hoạt động của phosphatase kiềm trong huyết tương và làm giảm hoạt động của aspartate aminotransferase và alanine aminotransferase trong huyết tương. Sau thử nghiệm cho ăn, cá bị stress nhiệt độ cao trong 48 giờ. Kết quả cho thấy astaxanthin có thể ngăn chặn việc sản xuất ROS do stress nhiệt độ cao gây ra. Trong khi đó, so với nhóm đối chứng, nhóm astaxanthin đã tăng mức SOD, CAT và HSP70 mRNA dưới áp lực nhiệt độ cao. Những kết quả này cho thấy chế độ ăn cơ bản được bổ sung 80–320 mg kg-1 astaxanthin có thể tăng cường tăng trưởng, đáp ứng miễn dịch không đặc hiệu và hệ thống phòng thủ chống oxy hóa cũng như cải thiện khả năng chống lại stress nhiệt độ cao ở cá nóc.
Giới thiệu
Trong nuôi trồng thủy sản, động vật thủy sản thường gặp phải các chất ô nhiễm môi trường, nhiệt độ nước cao, vi khuẩn, vi rút xâm nhập và sự can thiệp của con người. Tất cả những yếu tố môi trường bất lợi này có thể gây ra phản ứng căng thẳng ở cá (Barton 2002). Nhiệt độ nước là yếu tố môi trường quan trọng trong nuôi trồng thủy sản, ảnh hưởng đến sự tồn tại và phát triển của sinh vật. Bất kỳ sự thay đổi nào về nhiệt độ nước đều có thể ảnh hưởng đến khả năng sống sót, chức năng sinh lý và khả năng phòng vệ miễn dịch ở cá teleost (Bowden 2008; Lee và cộng sự 2014).
Ngoài ra, nhiệt độ tăng làm tăng sự phát triển của cá bằng cách tăng các hoạt động trao đổi chất trong một phạm vi nhất định, trong khi nhiệt độ quá cao có thể dẫn đến rối loạn chức năng sinh lý, tăng khả năng nhiễm trùng và thậm chí tử vong (Verma et al. 2007). Các nghiên cứu trước đây chỉ ra rằng thách thức nhiệt độ cao có thể gây ra stress oxy hóa ở sinh vật dưới nước (Cheng và cộng sự 2015). ROS gây ra căng thẳng đang đóng một vai trò then chốt trong hệ thống phòng thủ miễn dịch bẩm sinh (Luo và cộng sự 2014).
Để chống lại stress oxy hóa và giữ cân bằng trạng thái oxy hóa khử của tế bào, các enzyme chống oxy hóa và chất chống oxy hóa nội sinh được coi là chất bảo vệ tế bào đầu tiên chống lại stress oxy hóa. Tuy nhiên, mức ROS quá mức do căng thẳng gây ra có thể làm hỏng các phân tử sinh học quan trọng, chẳng hạn như DNA, protein và lipid, đồng thời dẫn đến sự suy giảm chức năng sinh lý sau đó (Liu và cộng sự 2014).
Trong nuôi trồng thủy sản, để giảm bớt tác động bất lợi của căng thẳng quá mức, nhiều nỗ lực đã được thực hiện nhằm giảm căng thẳng và tăng cường khả năng miễn dịch ở động vật thủy sản sử dụng nhiều chất dinh dưỡng khác nhau trong chế độ ăn. Nhu cầu dinh dưỡng là một trong những yếu tố quan trọng nhất trong sự sống sót, tăng trưởng và tăng cường miễn dịch của cá kinh tế (Bricknell
và Dalmo 2005; Nayak 2010). Astaxanthin là một chất dinh dưỡng liên quan đến hệ thống miễn dịch. Nó là một keto oxycarotenoid được phân bố rộng rãi trong động vật giáp xác, thịt cá hồi và tảo biển. Astaxanthin có các chức năng sinh học quan trọng, chẳng hạn như hoạt động chống oxy hóa, điều chỉnh phản ứng miễn dịch và khả năng kháng bệnh (Martin và cộng sự 1999; Chew và cộng sự 2011). Hoạt tính chống oxy hóa của nó được báo cáo là cao hơn so với β-carotene, lutein và α-tocopherol (Naguib 2000).
Một nghiên cứu trước đây cũng báo cáo rằng astaxanthin có thể cải thiện phản ứng miễn dịch qua trung gian tế bào và thể dịch của động vật có vú (Park et al. 2011). Do đó, astaxanthin được sử dụng để cải thiện sự tăng trưởng, hiệu suất sinh sản và hệ thống miễn dịch ở cá và động vật có vỏ (Li et al. 2014;
Jagruthi và cộng sự. 2014). Cá nóc (Takifugu obscurus), phân bố rộng rãi ở Biển Nhật Bản, Biển Hoa Đông và Biển Hoàng Hải, là một loài cá không có nước và rất quan trọng về mặt thương mại. Nguồn lợi cá nóc hoang dã giảm mạnh do ô nhiễm nước và đánh bắt quá mức. Trong những năm gần đây, nó đã trở thành một trong những loài cá nuôi mới nhất ở Nam Trung Quốc nhờ kích thước cơ thể lớn, tốc độ tăng trưởng nhanh và giá trị thị trường cao. Tuy nhiên, cá nóc nuôi lại gặp phải các vấn đề bệnh nghiêm trọng do thuốc và căng thẳng. Đặc biệt vào mùa hè, nhiệt độ nước cao thường kéo dài trong thời gian dài làm tăng giá trị ROS và phản ứng stress oxy hóa ở cá ở mức cao nhất, gây thiệt hại đáng kể về kinh tế. Vì vậy, chúng tôi đã nghiên cứu ảnh hưởng của astaxanthin đến hiệu suất tăng trưởng và các thông số sinh hóa sau nuôi cá. Trong thí nghiệm tiếp theo, cá được cho ăn các loại astaxanthin khác nhau được thử thách ở nhiệt độ cao, sau đó là đo lường phản ứng sinh lý và biểu hiện gen liên quan đến miễn dịch. Kết quả của chúng tôi sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về các phản ứng sinh lý và cơ chế phân tử làm cơ sở cho tác dụng bảo vệ của astaxanthin chống lại stress nhiệt độ cao ở cá nóc.
Nguyên liệu và phương pháp
Chế độ ăn thử nghiệm
Công thức và thành phần gần đúng của khẩu phần cơ bản được trình bày trong Bảng 1. Nguyên liệu được mua từ Viện Khoa học Động vật, Viện Khoa học Nông nghiệp Quảng Đông (Quảng Đông, Trung Quốc). Khẩu phần cơ bản được bổ sung sáu mức astaxanthin (0, 20, 40, 80, 160 và 320 m kg-1 khẩu phần) với chi phí là một lượng nhỏ cellulose. Chế độ ăn cơ bản không bổ sung astaxanthin được dùng làm chế độ ăn đối chứng. Tất cả nguyên liệu được nghiền thành bột mịn qua lưới 60 mm. Chúng được trộn kỹ cho đến khi đồng nhất trong máy trộn kiểu Hobart. Sau đó, lipid và nước được thêm vào và trộn kỹ. Mỗi hỗn hợp được ép viên (đường kính 2 mm) bằng máy ép viên trong phòng thí nghiệm (Viện Kỹ thuật Hóa học, Đại học Công nghệ Nam Trung Quốc, Quảng Châu, Trung Quốc). Sau khi sấy khô trong không khí, tất cả các mẫu được niêm phong trong túi nhựa và bảo quản đông lạnh (-20 ° C).
Động vật thí nghiệm
Cá nóc được lấy từ một trang trại cá ở Phiên Ngung (Quảng Đông, Trung Quốc). Trước khi bắt đầu thí nghiệm, cá thí nghiệm được làm quen với môi trường trong 2 tuần ở điều kiện phòng thí nghiệm. Tất cả các loài cá đều được ăn khẩu phần cơ bản trong suốt thời gian thí nghiệm. Khi bắt đầu thí nghiệm, 540 con cá có trọng lượng trung bình 8,3 ± 0,08 g (trung bình ± SD) được cân và phân bổ ngẫu nhiên vào 18 bể nước tuần hoàn (500-L) với 30 cá thể mỗi bể. Mỗi chế độ ăn thử nghiệm được phân ngẫu nhiên vào ba bể. Mỗi bể được cung cấp dòng nước liên tục (3 L/phút) và sục khí liên tục qua đá khí để duy trì oxy hòa tan ở mức hoặc gần bão hòa. Cá được cho ăn hai lần mỗi ngày (08:00 và 17:00 h) với tỷ lệ 4-6% trọng lượng cơ thể ướt. Thử nghiệm cho ăn kéo dài trong 8 tuần. Các thông số chất lượng nước được theo dõi hai lần mỗi tuần bằng phân tích chất lượng nước. Trong thời gian thử nghiệm, nhiệt độ nước dao động từ 25 đến 28 °C, độ pH là 7,5–7,8, oxy hòa tan không dưới 6,0 mg L-1 và nitơ amoniac thấp hơn 0,05 mg L-1.
Bộ sưu tập mẫu
Khi kết thúc thí nghiệm nuôi, cá được nhịn ăn 24 giờ trước khi lấy mẫu. Tổng số lượng, trọng lượng cơ thể, chiều dài cơ thể, trọng lượng nội tạng và trọng lượng gan được xác định để cho phép phân tích các chỉ số tăng trưởng như tốc độ tăng trọng (WGR), tỷ lệ chuyển hóa thức ăn (FCR), tốc độ tăng trưởng cụ thể (SGR), hệ số thể trạng. (CF), chỉ số gan (HSI) và chỉ số nội tạng (VSI). Sáu con cá từ mỗi bể được gây mê bằng dung dịch MS-222 pha loãng (tricaine metansulfonate, Sigma,
USA) ở nồng độ 100 mg/L, sau đó, máu được lấy từ tĩnh mạch đuôi bằng ống tiêm y tế 2 mL. Máu được tách ra bằng cách ly tâm, phần nổi phía trên được loại bỏ và bảo quản ở -80 ° C để phân tích tiếp theo. Ngoài ra, gan được đông lạnh trong nitơ lỏng và được bảo quản ở -80 ° C để phân tích sau.
Thí nghiệm ứng suất nhiệt
Vào cuối thí nghiệm nuôi, cá có kích thước tương tự được lấy mẫu từ mỗi bể có nhiệt độ nước là 25°C và được chuyển sang bể nhỏ hơn có nhiệt độ nước là 34°C để tránh stress nhiệt. Nhiệt độ nước được kiểm soát bởi Phòng Khí hậu Nhân tạo (Ningbo, Trung Quốc). Sau khi tiếp xúc trong 24 và 48 giờ, sáu con cá từ mỗi nhóm được lấy mẫu ngẫu nhiên và mổ xẻ sau khi gây mê bằng MS-222. Các mẫu máu và gan được thu thập để xét nghiệm sự sản xuất ROS và biểu hiện gen.
Đo sinh hóa máu
Các thông số sinh hóa máu được xác định theo phương pháp được mô tả bởi Kikuchi et al. (1994). Các mức phosphatase kiềm (ALP), cholesterol (CHOL), alanine aminotransferase (ALT), aspartate aminotransferase (AST), chất béo trung tính (TG), protein mật độ cao (HDL) và protein mật độ thấp (LDL) được đo tự động. máy phân tích sinh hóa Beckman Cx-4 (Beckman Coulter, Hoa Kỳ) sử dụng bộ dụng cụ mua từ Shanghai Junshi Biotech Co., Ltd. Tất cả các bộ xét nghiệm đều được thiết kế đặc biệt để phát hiện cá.
sản xuất ROS
Để theo dõi mức độ ROS, chúng tôi đã sử dụng phương pháp đầu dò thẩm thấu tế bào 2′,7′-dichlorofluorescein diacetate (DCFH-DA; Sigma). Một thể tích huyền phù tế bào máu 200 µL được pha loãng với dung dịch chống đông máu để đạt được nồng độ cuối cùng là 1 × 10^6 tế bào/mL. DCFH-DA là đặt ở nồng độ cuối cùng là 10 μM trong 30 phút trong bóng tối ở nhiệt độ phòng. Sau đó, độ huỳnh quang của huyền phù tế bào được phân tích bằng máy đo tế bào dòng chảy (Becton–Dickinson FACSCalibur).
Hai ánh sáng tán xạ
các tham số (phân tán thuận và phân tán bên) của máy đo tế bào dòng chảy đã được sử dụng để xác định cổng loại trừ các mảnh vụn và tập hợp khỏi tất cả các phân tích huỳnh quang. Thông thường, 10.000 tế bào được phân tích cho hai tín hiệu huỳnh quang. Sản xuất ROS được biểu thị dưới dạng huỳnh quang trung bình của DCF.
PCR thời gian thực
Tổng RNA được phân lập từ mô gan bằng thuốc thử TRIzol (Invitrogen, Hoa Kỳ) theo hướng dẫn của nhà sản xuất, sau đó hòa tan trong nước đã xử lý DEPC. Số lượng RNA phân lập sau đó được xác định bằng cách đo độ hấp thụ của chúng ở bước sóng 260 và 280nm bằng máy đo quang phổ NanoDrop 2000 (NanoDrop Technologies, Hoa Kỳ) và tính toàn vẹn của nó được kiểm tra bằng phương pháp điện di trên gel agarose 1,2%. DNA bổ sung chuỗi đơn (cDNA) được tổng hợp từ 1 μg RNA tổng số bằng cách sử dụng Bộ thuốc thử PrimeScript RT với gDNA Eraser (TaKaRa, Đại Liên, Trung Quốc) theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Các mẫu cDNA sau đó được lưu trữ ở −80 ° C để phân tích sau. Các đoạn mồi cụ thể của gen được thiết kế bằng Primer Premier 5 (Premier Biosoft International, Palo Alto, CA, USA) theo RNA thông tin cá nóc (mRNA) đã được công bố (Bảng 2). PCR thời gian thực được khuếch đại trong máy PCR thời gian thực ABI 7500 (Hệ thống sinh học ứng dụng, Hoa Kỳ) sử dụng SYBR Premix Ex Taq (TaKaRa, Đại Liên, Trung Quốc) theo khuyến nghị của nhà sản xuất. Hỗn hợp phản ứng là 20 μL, chứa 2 μL mẫu cDNA, 0,4 μL ROX, 10 μL 2× SYBR Premix Ex Taq, 0,4 μL mỗi mồi trong số mồi thuận và mồi ngược 10 mM và 6,8 μL dH2O. Các điều kiện PCR thời gian thực như sau: 94 ° C trong 10 phút; sau đó 45 chu kỳ ở 95 °C trong 30 giây, 60 °C trong 30 giây và 72 °C trong 30 giây; tiếp theo là 10 phút ở 72°C. Tất cả các mẫu được chạy ba lần và mỗi xét nghiệm được lặp lại ba lần. Sau khi kết thúc chương trình, các giá trị chu kỳ ngưỡng (Ct) được lấy từ mỗi mẫu. Mức độ biểu hiện gen tương đối được đánh giá bằng phương pháp 2−ΔΔCT (Livak và Schmittgen 2001).
Phân tích thống kê
Tất cả dữ liệu được thể hiện dưới dạng phương tiện ± độ lệch chuẩn. Sự khác biệt đáng kể được đánh giá bằng ANOVA một chiều, sau đó là các thử nghiệm đa phạm vi của Duncan. Phân tích thống kê được thực hiện bằng phần mềm SPSS 19.0 (SPSS, Chicago, IL, USA). Giá trị P <0, 05 được coi là có ý nghĩa thống kê.
Kết quả
Ảnh hưởng của astaxanthin đến sự phát triển của cá nóc
Ảnh hưởng của astaxanthin đến hiệu suất tăng trưởng của cá nóc được thể hiện trong Bảng 3. Tỷ lệ sống (SR) không khác nhau giữa các nhóm thử nghiệm. So với nhóm đối chứng, cá được cho ăn chế độ ăn có 80, 160 và 320 mg/kg astaxanthin đã cải thiện đáng kể mức tăng cân và tốc độ tăng trưởng cụ thể. Tuy nhiên, không có thay đổi đáng kể nào được quan sát thấy về FCR, CF, VSI và HSI giữa các nhóm cho ăn khác nhau.
Tác dụng của astaxanthin đến các thông số sinh hóa huyết tương của cá nóc
Tác dụng của astaxanthin đối với các thông số sinh hóa huyết tương của cá nóc được thể hiện trong Bảng 4. So với nhóm đối chứng, hoạt tính ALP cao hơn đáng kể được quan sát thấy ở cá được cho ăn chế độ ăn uống với 40 320 mgkg-1 astaxanthin. Hoạt tính AST trong huyết tương của cá được cho ăn 320 mg/kg astaxanthin thấp hơn đáng kể hơn của các nhóm khác. Hoạt tính ALT trong huyết tương thấp hơn đáng kể ở chế độ ăn cho cá có 20–320 mg/kg astaxanthin so với ở cá được cho ăn chế độ ăn đối chứng (P < 0,05). Không có sự khác biệt đáng kể về CHOL, TG, HDL và LDL giữa các chế độ ăn.
Ảnh hưởng của astaxanthin đến mức độ tương đối của gen enzyme chống oxy hóa ở cá nóc dưới áp lực nhiệt độ cao Như được hiển thị trong Hình 1, mức độ biểu hiện của Mn-SOD mRNA ở tất cả các nhóm có xu hướng tăng lên khi bị stress nhiệt. Trước khi bị căng thẳng, mức độ phiên mã của Mn-SOD trong khẩu phần cho cá ăn với 40–320 mg/ kg astaxanthin cao hơn đáng kể so với các nhóm khác. Sau khi bị stress nhiệt, mức độ biểu hiện của Mn-SOD mRNA trong khẩu phần cho cá ăn với 160 và 320 mg/kg astaxanthin cao hơn đáng kể ở thời điểm 24 và 48 giờ so với nhóm đối chứng.
Hình 1. Ảnh hưởng của các mức astaxanthin trong khẩu phần ăn khác nhau đến mức độ biểu hiện tương đối của Mn-SOD của cá nóc dưới áp lực nhiệt độ cao. Lưu ý rằng dữ liệu được biểu thị dưới dạng trung bình ± SD (n = 6). Các chữ cái nhỏ đa dạng thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa (P < 0,05) ở các nhóm khác nhau tại cùng thời điểm trong thử nghiệm Duncan. Sự khác biệt đáng kể (P < 0,05) giữa các giá trị thu được trước và sau ứng suất được đánh dấu bằng dấu hoa thị trong các thử nghiệm t
Trong khi đó, mức độ biểu hiện Mn-SOD mRNA trong khẩu phần cho cá ăn với 40 mg/kg astaxanthin cao hơn đáng kể ở 48 giờ sau khi bị stress nhiệt so với nhóm đối chứng. Mức độ biểu hiện của CAT mRNA trong tất cả các nhóm cũng có vẻ tăng lên (Hình 2). Trước khi bị căng thẳng, mức độ biểu hiện CAT mRNA trong khẩu phần ăn cho cá có 40, 80, 160 và 320 mg/kg astaxanthin cao hơn so với các nhóm khác. Sau khi bị stress, mức độ biểu hiện của CAT mRNA trong khẩu phần cho cá ăn với 40, 80, 160 và 320 mg/kg astaxanthin cao hơn đáng kể so với đối chứng ở 24 và 48 giờ.
Hình 2 Ảnh hưởng của các mức astaxanthin khác nhau trong khẩu phần đến mức độ biểu hiện tương đối CAT của cá nóc dưới áp lực nhiệt độ cao. Lưu ý rằng dữ liệu được biểu thị dưới dạng trung bình ± SD (n = 6). Các chữ cái nhỏ đa dạng thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa (P < 0,05) ở các nhóm khác nhau tại cùng thời điểm trong thử nghiệm Duncan. Sự khác biệt đáng kể (P < 0,05) giữa các giá trị thu được trước và sau ứng suất được đánh dấu bằng dấu hoa thị trong các thử nghiệm t
Trong khi đó, mức độ biểu hiện của CAT mRNA trong khẩu phần cho cá ăn với 20 mg/kg astaxanthin cao hơn đáng kể so với đối chứng ở 48 giờ. Ảnh hưởng của astaxanthin đến mức HSP70 tương đối ở cá nóc dưới áp lực nhiệt độ cao. Tác động của astaxanthin đến mức HSP70 tương đối ở cá nóc được thể hiện trong Hình 3. Trước khi bị căng thẳng, các nhóm điều trị cho thấy không có ảnh hưởng nào đến mức HSP70 tương đối so với với nhóm kiểm soát. So với mức độ trước khi bị stress nhiệt, mức độ tương đối của HSP70 đã tăng lên đáng kể ở tất cả các nhóm vào lúc 24 và 48 giờ sau khi bị stress nhiệt. Hơn nữa, mức độ biểu hiện của HSP70 mRNA trong khẩu phần cho cá ăn với 80, 160 và 320 mg kg-1 astaxanthin cao hơn đáng kể so với đối chứng ở 24 và 48 giờ sau khi bị stress nhiệt.
Hình 3. Ảnh hưởng của các mức astaxanthin trong khẩu phần khác nhau đến mức độ biểu hiện tương đối của HSP70 của cá nóc dưới áp lực nhiệt độ cao. Lưu ý rằng dữ liệu được biểu thị dưới dạng trung bình ± SD (n = 6). Các chữ cái nhỏ đa dạng thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa (P < 0,05) ở các nhóm khác nhau tại cùng thời điểm trong thử nghiệm Duncan. Sự khác biệt đáng kể (P < 0,05) giữa các giá trị thu được trước và sau ứng suất được đánh dấu bằng dấu hoa thị trong các thử nghiệm t
Tác dụng của astaxanthin đối với việc sản xuất ROS ở cá nóc được thể hiện trong Hình 4. Việc sản xuất ROS ở tất cả các nhóm cũng tăng lên khi bị stress nhiệt. Trước căng thẳng, không có sự khác biệt đáng kể trong sản xuất ROS giữa tất cả các nhóm. Sau khi bị căng thẳng, so với nhóm đối chứng, việc sản xuất ROS ở cá được cho ăn khẩu phần chứa 160 và 320 mg kg-1 astaxanthin giảm đáng kể ở 24 và 48 giờ. Hơn nữa, sản lượng ROS ở cá được cho ăn chế độ ăn có 20, 40 và 80 mg kg-1 astaxanthin giảm đáng kể sau 48 giờ, trong khi sự khác biệt giữa các phương pháp điều trị khác là không đáng kể.
Cuộc thảo luận
Trong nghiên cứu hiện tại, cá được cho ăn chế độ ăn có 80–320 mg kg-1 astaxanthin đã cải thiện khả năng tăng cân và tốc độ tăng trưởng cụ thể, cho thấy rằng astaxanthin trong chế độ ăn có tác dụng có lợi đối với sự phát triển của cá nóc. Tương tự, Li và cộng sự. (2014) tuyên bố rằng việc bổ sung astaxanthin vào chế độ ăn uống có thể
cải thiện trọng lượng cơ thể của cá đù vàng. Jagruthi và cộng sự. (2014) báo cáo rằng việc bổ sung astaxanthin trong khẩu phần ăn (25, 50 và 100 mg kg-1) đã làm tăng đáng kể tốc độ tăng trưởng của cá chép thông thường. Lưu và cộng sự. (2016) báo cáo rằng việc bổ sung astaxanthin vào chế độ ăn cũng có thể tăng cường sử dụng chất dinh dưỡng và cuối cùng giúp cải thiện sự phát triển của cá da trơn vàng. Tuy nhiên, một số nghiên cứu chỉ ra rằng astaxanthin không có tác dụng đối với việc tăng trọng và tốc độ tăng trưởng cụ thể của cá (Mansour và cộng sự 2006; Sawanboonchun và cộng sự 2008). Những khác biệt này có thể liên quan đến các loài khác nhau, kích cỡ cá, và hành vi ăn uống.
Các thông số máu có thể được sử dụng để đánh giá sức khỏe, tình trạng sinh lý và tình trạng dinh dưỡng của cá. Nghiên cứu trước đây cho thấy việc bổ sung astaxanthin trong chế độ ăn uống có thể cải thiện tình trạng sức khỏe máu cá (Rehulka 2000). ALT và AS là enzyme chuyển amino phổ biến trong ty thể của cá và chúng có thể giải phóng vào huyết tương sau tổn thương và rối loạn chức năng mô (Ozaki1978). Lưu và cộng sự. (2016) nhận thấy rằng hoạt tính AST và ALT giảm đáng kể ở cá da trơn vàng được cho ăn 0,08% astaxanthin so với cá đối chứng. Trong nghiên cứu của chúng tôi, hoạt động AST và ALT trong huyết tương giảm đáng kể khi bổ sung astaxanthin với liều lượng thích hợp, cho thấy astaxanthin có khả năng cải thiện sức khỏe của cá.
ALP đã được báo cáo là có liên quan đến cơ chế bảo vệ miễn dịch và tương quan với năng lực miễn dịch. Hơn nữa, ALP có thể tăng cường khả năng nhận biết và thực bào của mầm bệnh bằng cách thay đổi cấu trúc bề mặt của mầm bệnh và tăng cường khả năng kháng bệnh. Ở cá tráp Vũ Xương, hoạt động ALP đã được chứng minh là giảm khi bị stress nhiệt (Ming và cộng sự 2012).
Trong nghiên cứu hiện tại, hoạt động ALP cao hơn đáng kể trong khẩu phần cho cá ăn với 40–320 mg kg-1 astaxanthin. Những kết quả này cho thấy astaxanthin có thể làm tăng nồng độ ALP huyết thanh và chống lại tác động của các yếu tố gây căng thẳng xung quanh. Như đã biết, stress nhiệt độ là một trong những mối đe dọa nghiêm trọng nhất đối với nuôi trồng thủy sản, dẫn đến khả năng phòng vệ miễn dịch và khả năng kháng bệnh bị suy giảm.
Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng stress oxy hóa là một cơ chế quan trọng của stress nhiệt độ cao, dẫn đến những thay đổi về chức năng sinh lý (Cheng và cộng sự 2015). ROS do căng thẳng môi trường gây ra có thể kích hoạt sự biểu hiện của cytokine, dẫn đến sự tích tụ ROS và tổn thương tế bào (Luo et al.2014). Tuy nhiên, dưới áp lực của môi trường, sự cân bằng giữa việc sản xuất ROS và cơ chế bảo vệ chống oxy hóa bị xáo trộn.
Trong khi đó, các enzyme chống oxy hóa nội sinh có thể được kích hoạt để giảm ROS do môi trường gây ra, điều này phụ thuộc vào khả năng chi trả của hệ thống chống oxy hóa. Trong nghiên cứu hiện tại, việc sản xuất ROS cao hơn đáng kể ở tất cả các nhóm vào lúc 48 giờ sau khi bị stress nhiệt độ cao. Tuy nhiên, việc sản xuất ROS thấp hơn đáng kể ở tất cả các phương pháp xử lý astaxanthin so với nhóm đối chứng ở 48 giờ sau khi bị stress nhiệt độ cao. Những kết quả này chỉ ra rằng tác động có hại của stress nhiệt độ cao đối với cá nóc có thể được giảm thiểu đối với astaxanthin.
Tác dụng có lợi này của astaxanthin như một chất chống oxy hóa được cho là nhờ khả năng loại bỏ trực tiếp ROS (Naguib 2000). Hệ thống phòng thủ chống oxy hóa được coi là cơ chế bảo vệ tế bào đầu tiên chống lại stress oxy hóa. Khả năng chống oxy hóa của cá bao gồm các hoạt động chống oxy hóa enzyme và không enzyme. Hơn nữa, khả năng phòng vệ chống oxy hóa ở cá phần nào phụ thuộc vào các yếu tố dinh dưỡng (Zhou và cộng sự 2014). SOD và CAT có thể loại bỏ các gốc tự do quá mức, đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ miễn dịch chống lại các tác nhân gây căng thẳng xung quanh, bao gồm ô nhiễm hóa chất và nhiễm trùng gây bệnh (Lortz et al. 2000).
SOD là một phần của hệ thống enzyme chống oxy hóa quan trọng, có thể chuyển đổi các gốc oxy tự do nội bào (O2-) thành hydro peroxide (H2O2) và oxy phân tử (O2). Ngoài ra, SOD còn đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường chức năng miễn dịch của tế bào thực bào và toàn bộ cơ thể. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng astaxanthin đã cải thiện khả năng chống oxy hóa của động vật thủy sản và ngăn ngừa tác động bất lợi của stress (Liu và cộng sự 2016). Trong nghiên cứu của chúng tôi, mức độ biểu hiện của SOD mRNA ở tất cả các nhóm có xu hướng tăng ở mức nhiệt độ cao trong 48 giờ. Sự gia tăng hoạt động SOD dường như là một phản ứng thích ứng đối với sự gia tăng tạo ra ROS do căng thẳng nhiệt độ cao. Hơn nữa, cả trước và sau căng thẳng, mức độ biểu hiện của SOD mRNA ở nhóm astaxanthin đều cao hơn so với nhóm đối chứng. . Những kết quả này chỉ ra rằng chế độ ăn được bổ sung thêm astaxanthin có thể cải thiện mức độ biểu hiện của SOD mRNA để giảm sản xuất ROS do stress nhiệt độ cao gây ra.
Người ta biết rằng CAT có thể phân hủy hydro peroxide thành nước và oxy phân tử. Như vậy, hoạt độ CAT có thể phản ánh khả năng chống oxy hóa và gắn liền với tình trạng sức khỏe. Trong nghiên cứu hiện tại, cả trước và sau căng thẳng, mức độ biểu hiện của CAT mRNA ở nhóm astaxanthin đều cao hơn so với nhóm đối chứng. Lưu và cộng sự. (2016) báo cáo rằng astaxanthin có đặc tính dập tắt oxy nhóm đơn tốt có chứa axit béo không bão hòa để dập tắt các gốc tự do và có thể đóng vai trò là chất chống oxy hóa trong hệ thống. Trong nghiên cứu của chúng tôi, cá được cho ăn chế độ ăn cơ bản có bổ sung hoạt hóa tăng cường astaxanthin của hệ thống enzyme chống oxy hóa và ức chế sản xuất ROS do căng thẳng nhiệt độ cao gây ra. Do đó, nghiên cứu hiện tại chỉ ra rằng việc bổ sung astaxanthin có thể tăng cường khả năng chống oxy hóa, dẫn đến khả năng chống lại căng thẳng cao hơn. Là protein phản ứng với căng thẳng, HSP70 có thể liên quan đến việc bảo vệ căng thẳng, buôn bán nội bào, chống tế bào, xử lý kháng nguyên và phản ứng miễn dịch (Pelham 1986). Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng stress nhiệt độ cao có thể dẫn đến việc tạo ra các protein sốc nhiệt liên quan đến phản ứng của tế bào (Cheng và cộng sự 2015). Việc tăng sản xuất HSP70 trong cơ thể có thể tăng cường sức đề kháng của tế bào đối với stress môi trường Fish Physiol Biochem (Pelham 1986). Trong thí nghiệm này, mức độ biểu hiện HSP70 mRNA của tất cả các nhóm tăng đáng kể khi bị stress nhiệt. Sự gia tăng mức HSP70 có thể rất quan trọng để bảo vệ khỏi tổn thương tế bào liên quan đến stress nhiệt độ cao (Pörtner 2002). Hơn nữa, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng các chất dinh dưỡng khác nhau trong chế độ ăn có thể tăng cường biểu hiện HSP70 ở cá (Zhou và cộng sự 2014). Trong nghiên cứu của chúng tôi, mức độ biểu hiện của HSP70 mRNA trong khẩu phần cho cá ăn với 80, 160 và 320 mg/kg astaxanthin cao hơn đáng kể so với đối chứng ở 24 và 48 giờ sau khi bị stress nhiệt. Những kết quả này chỉ ra rằng chế độ ăn cơ bản bổ sung astaxanthin với chế độ ăn vừa phải có thể làm tăng mức độ biểu hiện của HSP70 mRNA để tăng cường tác dụng bảo vệ tế bào.
Kết luận
Hiệu suất tăng trưởng của cá nóc bị ảnh hưởng đáng kể bởi chế độ ăn bổ sung astaxanthin. Bổ sung astaxanthin trong chế độ ăn uống có thể cải thiện tình trạng sức khỏe máu cá. Hơn nữa, việc bổ sung astaxanthin trong chế độ ăn uống có thể làm tăng biểu hiện gen SOD, CAT và HSP70 ở gan và ngăn chặn việc sản xuất ROS do nhiệt độ cao gây ra. Kết hợp lại, kết quả của chúng tôi cho thấy rằng chế độ ăn bổ sung 80–320 mg kg-1 astaxanthin có thể làm tăng hiệu suất tăng trưởng, khả năng miễn dịch và chống oxy hóa và tăng cường sức đề kháng chống lại stress nhiệt độ cao ở cá nóc.
Chang-Hong Cheng, Zhi-Xun Guo, Chao-Xia Ye, An-Li Wang