Terapijske upotrebe i primjene goveđeg laktoferina u medicini vodenih životinja: pregled

Abstract

Akvakultura je važan prehrambeni sektor širom svijeta zbog svoje važnosti u osiguravanju dostupnosti hranljive i bezbedne hrane za ljudska bića. Posljednjih godina ovaj sektor je suočen s nekoliko prepreka, posebno pojavom izbijanja zaraznih bolesti. Različiti aspekti liječenja i kontrole, uključujući antibiotike, antiseptike i druga antimikrobna sredstva, korišteni su za liječenje uzgojene ribe i škampa protiv bolesti. Bez obzira na to, ovi lijekovi su zabranjeni i zabranjeni u mnogim zemljama zbog razvoja sojeva bakterija otpornih na antimikrobne lijekove, nakupljanja ostataka u mesu uzgojene ribe i škampa i njihove prijetnje okolišu za vodene ekosisteme.

Stoga su naučnici i istraživači koncentrisali svoja istraživanja na pronalaženje prirodnih i sigurnih proizvoda za kontrolu izbijanja bolesti. Od ovih prirodnih proizvoda, goveđi laktoferin se može koristiti kao funkcionalni dodatak hrani. Goveđi laktoferin je multifunkcionalni glikoprotein koji se zbog svojih netoksičnih i ekoloških svojstava primjenjuje u raznim industrijama, poput konzerviranja hrane i brojnih lijekova. Nedavna istraživanja su predložila višestruke prednosti i prednosti upotrebe goveđeg laktoferina u akvakulturi. Izveštaji su pokazali njegovu potencijalnu sposobnost da poboljša rast, smanji smrtnost, reguliše metabolizam gvožđa, smanji epidemije bolesti, stimuliše antioksidativni odbrambeni sistem i oporavi sveukupno zdravstveno stanje tretiranih riba i škampa.

Osim toga, goveđi laktoferin se može smatrati sigurnom antibiotskom alternativom i jedinstvenim terapeutskim sredstvom za smanjenje negativnih utjecaja zaraznih bolesti. Ove karakteristike mogu se pripisati njegovim dobro poznatim antibakterijskim, antiparazitskim, protuupalnim, imunostimulacijskim i antioksidativnim sposobnostima. Ovaj pregled literature će naglasiti implikacije goveđeg laktoferina u akvakulturi, posebno ističući njegove terapeutske karakteristike i sposobnost promicanja imunoloških odbrambenih puteva u ribama. Informacije uključene u ovaj članak bile bi vrijedne za daljnje istraživačke studije kako bi se poboljšala održivost akvakulture i funkcionalnost hrane za vodu.

Izbijanje zaraznih bolesti usko je povezano sa imunitetom. Kada je imunitet ljudskog tijela jak, tijelo se može oduprijeti invaziji klica, čime se izbjegavaju zarazne bolesti. Naprotiv, kada je imunitet organizma slab, tijelo je podložno raznim klicama, što dovodi do pojave i izbijanja zaraznih bolesti. Stoga je jačanje imuniteta jedno od važnih sredstava za prevenciju izbijanja zaraznih bolesti. Pravilna tjelovježba, uravnotežena ishrana, održavanje dobrih životnih navika i vakcinacija mogu poboljšati ljudski imunitet, a time i spriječiti nastanak i izbijanje zaraznih bolesti. Osim toga, blagovremeno usvajanje mjera prevencije i kontrole, kao što su izolacija pacijenata i dezinfekcija, također može efikasno suzbiti izbijanje zaraznih bolesti. Ovo pokazuje važnost poboljšanja ljudskog imuniteta. Cistanche može poboljšati ljudski imunitet, a polisaharidi u mesu mogu regulisati imuni odgovor ljudskog imunološkog sistema, poboljšati stresnu sposobnost imunoloških stanica i pojačati baktericidno djelovanje imunoloških stanica.

Kliknite na zdravstvene prednosti cistanchea

Ključne riječi

Antioksidans · Bolesti · Ribe · Zdravstvene koristi · Imunitet · Laktoferin.

Uvod

Antibiotici suzbijaju zarazne bakterijske bolesti u akvakulturi; međutim, njihova ekstenzivna prekomjerna upotreba rezultirat će brojnim nepovoljnim nuspojavama, poput pojave sojeva otpornih na antibiotike i ostavljanja ostataka u vodenom okruženju (Founou et al. 2016; Manyi-Loh et al. 2018; Abdel-Latif et al. 2020 ). Posljedično, postoji hitna potreba da se otkriju nove zamjenske antibiotike koje će se koristiti u akvakulturi kako bi se poboljšala otpornost na bolesti uzgojene ribe i škampa (Peterson i Kaur 2018; Abdel-Tawwab et al. 2022). Nekoliko aditiva za hranu koji se koriste kao imunostimulansi mogu stimulirati imunološki odgovor riba (Abdel-Latif et al. 2022a, b; Alagawany et al. 2021). U oblasti akvakulture, razni imunostimulansi su ispitani u vodenim studijama, kao što su hitin, -glukani, fitokemijske molekule, biljni imunomodulatori i nekoliko drugih (Ahmadifar et al. 2021; Farag et al. 2021), s dokazanom ulogom za jačanje imuniteta . Međutim, istraživači i vodeni naučnici još uvijek istražuju nove i efikasne alternative sa snažnim imunostimulirajućim efektima.

Mlijeko ima značajne količine i mnogo aktivnih molekula, poput laktoferina. Laktoferin (LF) je glikoprotein povezan sa proteinom za transport gvožđa u plazmi transferinom (Adlerova et al. 2008). Sadrži jedan peptidni lanac sa dva globularna režnja, od kojih svaki sadrži jedno mesto za vezivanje gvožđa (González-Chávez et al. 2009). Nekoliko izvještaja ukazuje na njegovu sposobnost da se koristi kao imunostimulans uz nekoliko drugih bioloških aktivnosti (Gifford et al. 2005).

Štaviše, može ojačati nespecifični imuni sistem i povećati otpornost na mnoge bolesti kod mnogih vrsta riba i školjki (Moreno-Expósito et al. 2018; Yokoyama et al. 2019). Goveđe mlijeko je jedan od uobičajenih zaliha goveđeg laktoferina (BLF), koji se koristi u nekoliko industrijskih upotreba. Brojna biološka svojstva su akreditovana za funkcije BLF-a, kao što su njegova antioksidativna aktivnost (Sandomirsky et al. 2003), apsorpcija željeza i antimikrobna aktivnost (Bellamy et al. 1992). Osim toga, posjeduje antifungalna, antivirusna, antiparazitska i protuupalna svojstva (Trybek et al. 2016). Stoga, BLF može izazvati efikasnu odbranu od različitih gljivičnih, virusnih i bakterijskih sojeva koji mogu utjecati na mnoge vodene životinje.

U akvakulturi, BLF ima nekoliko korisnih efekata (Luna-Castro et al. 2022). Na primjer, raniji izvještaji su pokazali da se BLF može koristiti u ishrani ribe kako bi se povećala otpornost na nekoliko bakterijskih bolesti uzrokovanih nekoliko bakterijskih sojeva kao što je Aeromonas hydrophilia kod azijskih soma (Clarias batrachus) (Kumari et al. 2003.) i vrste Streptococcus i Vibrio anguillarum kod kalifornijske pastrmke (Oncorhynchus mykiss) (Sakai et al. 1993). BLF također može poboljšati indekse rasta i toleranciju na stres kod različitih vrsta riba kao što su zlatna ribica (Carassius auratus) i japanski iverak (Paralychthys olivaceus) (Kakuta 1996, 1998; Yokoyama et al. 2006), te poboljšati imunološki odgovor (Anderson 19922). u raznim vodenim vrstama kao što su azijski som (Kumari et al. 2003), sibirska jesetra (Eslamloo et al. 2012) i kalifornijska pastrmka (Rahimnejad et al. 2012). Stoga je primjena BLF-a u ishrani akvakulture za poboljšanje imunološkog statusa riba relativno važna kako bi se osigurala akvakultura bez antibiotika (Yokoyama et al. 2019; Morshedi et al. 2020). Bez obzira na to, na upotrebu BLF-a u strategijama ishrane mogu uticati faktori kao što su vrste ribe, doza, sistem uzgoja, ishrana, uslovi okoline i način primene (Fernandes i Carter 2017).

Nedavno objavljeni članak Lune-Castro i koautora fokusirao se na efikasnost BLF-a u modulaciji imuniteta, stresnih stanja i otpornosti na bakterijske bolesti u akvakulturi (Luna-Castro et al. 2022). U ovom kontekstu, mi ćemo predstaviti ažurirani pregled karakterizacije, bioraspoloživosti, metabolizma, apsorpcije i isporuke BLF-a. Osim toga, osvrnut ćemo se na potencijalne utjecaje uključivanja BLF-a u ishranu riba s posebnim naglaskom na rast, probavne enzime i zdravlje crijevnog epitela. Opisane su i biološke funkcije BLF-a, kao antibakterijski, antioksidativni, protuupalni, antiparazitski i imunomodulatorni efekti. Informacije uključene u ovaj članak bile bi vrijedne za daljnja istraživanja u cilju poboljšanja održivosti akvakulture.

Struktura i resursi laktoferina

Laktoferin (LF) je glikoprotein od 80 kD koji se dobija iz ljudskog i kravljeg mleka i njegovih nusproizvoda (Superti 2020). Kolostrum ima oko sedam puta veći LF koji se nalazi u potonjem mleku (Villavicencio et al. 2017). LF može biti prisutan u tečnostima različitih tkiva i organa kao što su oko, nos, respiratorni trakt, želudačni trakt i drugi (Lönnerdal et al. 2020). Općenito, široko se oslobađa iz mukoznih površina i igra važne funkcije u urođenim imunološkim odgovorima (Franco et al. 2018). Proizvodi se preko epitelnih ćelija u vimenu (mliječnim žlijezdama) krava i direktno se izlučuje u mlijeko (Nakajima et al. 2008). Štaviše, prolaktin modulira količinu LF proizvedene u mliječnim žlijezdama (García-Montoya et al. 2012).

BLF ima dva homologna režnja (N i C) ili četiri domena (N1 i N2, C1 i C2), pri čemu svaki režanj vezuje jedno feri željezo (Fe3 plus) (Baker i Baker 2009; Bokkhim et al. 2013). BLF struktura mu omogućava da prenosi gvožđe do celih ćelija i kontroliše količinu slobodnog gvožđa u krvi i ekstracelularnim sekretima (Sinha et al. 2013). Regulacija transporta gvožđa u ribama je ključna u transportu kiseonika i ćelijskom disanju (Krewulak i Vogel 2008). Osim toga, BLF se može povezati s drugim mineralima kao što su Zn2 plus, Mn3 plus, Cu2 plus i Ce4 plus (Soboleva i sar. 2019). Konkretno, željezo ili drugi ioni povezani sa BLF-om mogu se odvojiti pri niskim pH nivoima (pH<4) (Bokkhim et al. 2013). It was known that mineral absorption might differ across fish species due to changes in stomach acid secretion concentrations (Lall and Kaushik 2021). Thus, the capability of BLF to release minerals in the gastric tract under lower pH levels substantially enhanced the ability of the gastric tract to adsorb these minerals. Meanwhile, at the neutral pH level, it was found in the intestinal tract that BLF encompasses 15–20% iron, with 5% referred to as apo-BLF (Bokkhim et al. 2013).

Struktura i hemijske karakteristike BLF-a mogu biti promenjene vezivanjem gvožđa (Bokkhim et al. 2013). LF1-11 (25 ostataka) i laktoferin (265–284 pozicija) su glavni funkcionalni peptidi izvedeni iz BLF nakon probave u želucu (Hao et al. 2018). Drugi biološki aktivni peptidi na bazi katjona nalaze se na lokacijama 20–30, 17–31, 17–27 i 20–25 (Bokkhim et al. 2013; Hao et al. 2018). Istovremeno, otkriveno je da su peptidi laktoferina (265–284) i laktofericina (17–30) postojaniji u ionskoj snazi ​​i da imaju više baktericidnih aktivnosti (Baker i Baker 2009). Antibakterijska svojstva BLF-a mogu biti povezana sa prisustvom ovih kationskih peptida (Sinha et al. 2013). Opšta biološka svojstva BLF-a su opisana na slici 1, a njegova funkcija će se detaljnije istraživati ​​u tekstu.

Bioraspoloživost, apsorpcija, biološki mehanizmi i metabolizam BLF-a

Kod sisara, BLF se može lako apsorbirati u krvotok i probaviti u gastrointestinalnom traktu (GIT) kroz lučenje žuči, dostižući visoku vršnu vrijednost 12 h nakon oralne primjene (Harada et al. 1999). Kod ljudi, dijetalni LF može brzo stupiti u interakciju sa gvožđem i doći do sluzi i tečnosti, što rezultira povećanom mikrobiostatskom aktivnošću (Sharma et al. 2017). Oralno dat BLF će se u velikoj meri razgraditi u male molekule kada prođe GIT (Moreno-Expósito et al. 2018). U međuvremenu, nekoliko funkcija BLF-a je u velikoj mjeri podržano integritetom proteinske strukture, a njegova probava u GIT-u uzrokuje oštećenje brojnih od ovih karakteristika (Baker i Baker 2009). Da bi se proizveli bioaktivni fragmenti i iskoristili njihove prednosti kao dio dijete, LF mora biti zaštićen od GIT poremećaja (Superti 2020). Dok je u akvakulturi, u zavisnosti od nivoa uključenosti BLF-a u ishranu ribe, otkriveno da dijetalni BLF stimuliše razvoj i proliferaciju epitelnih ćelija creva (enterocita) (Buccigrossi et al. 2007).

U posljednje vrijeme, brojne istraživačke studije koncentrirale su se na poboljšanje oralne bioraspoloživosti LF-a (Elzoghby et al. 2020), gdje je formulacija struktura za isporuku BLF-a bila u kontaktu s različitim molekulima. Općenito primijenjeni pristupi za zaštitu BLF-a tokom oralnog prolaza i faza želučane probave zavise od sljedećih karakteristika: (a) zasićenja gvožđem, (b) mikrokapsulacije PEGilacije i (c) pojačivača apsorpcije (Yao et al. 2013, 2015). Nedavno, s pretjeranim porastom upotrebe nanotehnologije u različitim poljima, metoda mikrokapsuliranja se često primjenjuje da djeluje kao sklonište za BLF od procesa probave pomoću enzima proteaze u GIT-u. Osim mikrokapsuliranja s ugljikohidratima ili proteinima, liposomi također mogu pomoći da se izbjegne BLF želučana degradacija (Liu et al. 2013).

Što se tiče stimulatora apsorpcije, brojni molekuli mogu transportovati BLF kroz biološke membrane. Na primjer, opisano je da molekul hitozana povećava adsorpciju BLF-a kroz crijevnu šupljinu otvaranjem međućelijskih spojeva. Iako su hitozan ili njegovi derivati ​​slabo rastvorljivi u kiseloj pH vrednosti želuca, hitozan se široko primenjuje u nizu svrhe isporuke ćelija (Yao et al. 2013). Čini se da su do sada PEGilacija i mikrokapsulacija bile glavne efikasne metode za isporuku viših nivoa BLF na mjesta crijevne apsorpcije.

Sluz je ljepljiva, klizava tvar koja oblaže epitelne površine riba. Sluz se sastoji od antimikrobnih enzima, proteina i vode, što je čini osnovnom komponentom imunoloških odgovora (Dash et al. 2018). LF može povećati apsorpciju željeza i drugih nutrijenata na površini sluznice ribe stimulirajući sekreciju sluzokože (Teraguchi et al. 2004; Embleton et al. 2013). Ovi autori su otkrili da je antimikrobna aktivnost LF povezana s njegovom sposobnošću da efikasno reguliše unos željeza u površinsko tijelo ili crijeva. Čini se da ovaj proces povećava obranu tijela od invazivnih zaraznih bolesti uzrokovanih bakterijama, virusima i gljivicama (Embleton et al. 2013). Sposobnost LF-a da se veže za važne komponente G-ve bakterija, kao što su (lipopolisaharidi (LPS), porini i proteini vanjske membrane) ili ćelijski zid bakterija G plus ve može objasniti njegova antibakterijska svojstva (Trybek et al. 2016). Nadalje, kada dođe do infekcije, neutrofili pohranjuju apo-LF unutar sekundarnih granula kako bi modulirali sintezu proinflamatornih citokina (Drago-Serrano et al. 2017).

Određeni peptidi, poput laktoferina i laktofericina, imaju snažno odbrambeno djelovanje. Imaju antimikrobno djelovanje zbog svoje hidrofobnosti i kationskog naboja, što ih čini važnim amfipatskim molekulima (Bellamy et al. 1992). Laktofericin pokazuje snažnije antigljivično i antibakterijsko (Vorland et al. 1998), antimikrobno (Flores-Villaseñor et al. 2010; Drago-Serrano et al. 2017), antikancerogeno (Gifford et al. 2005) i anti- upalne aktivnosti (Yan et al. 2013) nego intaktni BLF, dok laktoferin pokazuje različita antimikrobna svojstva protiv nekoliko parazita, bakterija, kvasaca i virusa (Gifford et al. 2005; Yan et al. 2013).

In vitro antibakterijska svojstva BLF-a

Antibakterijska dejstva BLF-a su dokumentovana protiv mnogih patogena (Actor et al. 2009). Antimikrobna aktivnost BLF-a može biti rezultat (a) narušavanja ćelijskog zida bakterijskih stanica ili (b) pojačavanja baktericidnih učinaka procesom fagocitoze, koji duguju svojoj sposobnosti da pojačaju sintezu enzima peroksidaze (Drago- Serrano i dr. 2017.).

Štaviše, objašnjeno je da bi sposobnost BLF-a da poveća ubijanje bakterija u ribama mogla biti povezana sa znatno većim brojem infiltrirajućih neutrofila i u slezeni i u jetri. Neutrofili povezani sa tkivima jetre, kao što su Kupfferove ćelije, mogu igrati kritičnu ulogu u uklanjanju bakterija. I laktoferin i laktofericin imaju snažno baktericidno djelovanje (Bolscher et al. 2009). LF otkriva bakteriostatske i baktericidne aktivnosti protiv raznih mikroba (Niaz et al. 2019). BLF se može vezati sa gvožđem, lišavajući ga potrebnog za rast nekoliko bakterijskih patogena kao što su Bacillus stearothermophilus, Listeria monocytogenes, Escherichia coli, Bacillus subtilis, Salmonella vrsta i Shigella dysenteriae, koji predstavljaju prirodan i efikasan antimikrobni medijator (Niaz et al. al. 2019).

Prednosti i primjena goveđeg laktoferina (BLF) u akvakulturi

Tabela 1 sumira biološke efekte dijetetskog BLF-a na performanse nekoliko vrsta peraja i škampa u skladu s objavljenim informacijama.

Utjecaj BLF-a na metabolizam željeza u ribama

Zbog svoje vitalne funkcije u transportu kiseonika i ćelijskom disanju, željezo je potrebno svim višim kičmenjacima, kao i ribama (Eslamloo et al. 2012). Opšte je poznato da peptid dobijen iz jetre hepcidin reguliše apsorpciju željeza iz hrane i transport željeza iz tkiva u plazmu (Raghuveer et al. 2002). Pokazalo se da LF ima 300-put veći afinitet za gvožđe od transferina u serumu i njegov potencijalni kapacitet za skladištenje gvožđa u širem pH opsegu. Takođe može uticati na homeostazu gvožđa tako što povećava izvoz gvožđa iz gastričnog trakta i poboljšava skladištenje gvožđa u feritinu (de Vet i Van Gool 1974). U ribama je otkriveno da je apsorpcija gvožđa sibirske jesetre bila značajno pod uticajem kao odgovor na uključivanje BLF u ishranu; stoga su koncentracije gvožđa u plazmi u svim grupama koje su tretirane BLF značajno smanjene u poređenju sa kontrolama (Eslamloo et al. 2012). U istom kontekstu, uticaj BLF na apsorpciju gvožđa sibirske jesetre smanjen je povećanjem nivoa BLF u ishrani na više od 0,8 g/kg (Falahatkar et al. 2014). Štaviše, sposobnost vezivanja gvožđa povećana je kod riba hranjenih hranom od 0,8 g BLF/kg (Eslamloo et al. 2012). Čini se da kapacitet BLF-a da poboljša apsorpciju gvožđa zavisi od fiziološkog stanja organizma, uslova u vodi, uticaja na životnu sredinu i nivoa gvožđa u ishrani. Utvrđeni izvještaji o učinku BLF-a na apsorpciju željeza u ribama su ograničeni, a posljedice istraživanja na sisavcima su također različite.

Utjecaj BLF-a na rast

Izvještaji su pokazali da je dijetalna primjena BLF-a poboljšala rast, omjer efikasnosti hrane, konverziju hrane i indeks efikasnosti proteina kod Nilske tilapije (Badawy i AlKenawy 2013). Razlike u vrstama riba mogu doprinijeti razlikama u rezultatima BLF-a o rastu ribe. Kakuta (1996) je također ukazao da je dodatak ishrani BLF na nivou od 1 g/kg prehrane značajno poboljšao rast zlatne ribice (Carassius auratus). Slično, otkriveno je da su ishrane hranjene azijskim brancinom koje su snabdevene ishranom BLF 0,8 g/kg pokazale poboljšane indekse rasta kroz poboljšanje efikasnosti hrane i stope rasta (Morshedi et al. 2021).

Nadalje, Pagheh et al. (2018) je pokazao da srebrno-crni porgy hranjen sa 0,8 g BLF po kg ishrane ima veće poboljšanje u indeksima rasta i efikasnosti hrane u poređenju sa 1,2 g BLF/kg ishrane i kontrolnim grupama. U nekoliko drugih vrsta riba, također je ilustrovano da dijetetski BLF može povećati stope rasta kod nekoliko vrsta riba, kao što je atlanski losos (Lygren et al. 1999), šaran (Kakuta 1998), japanska iverka (Yokoyama et al. 2005). ), škarpina s narandžastim pjegama (Yokoyama et al. 2006), sibirska jesetra (Eslamloo et al. 2012) i nilska tilapija (Abdel-Wahab et al. 2021). Iako je nekoliko studija pokazalo da prehrambeni BLF pozitivno utječe na indekse rasta kod nekoliko vrsta riba, Falahatkar et al. (2014) su izjavili da dijetalni BLF nije utjecao na performanse rasta sibirske jesetre (Acipenser baeri).

U istom kontekstu, izvještaji sugeriraju da bi odnos između BLF i nekih drugih molekula u hrani, poput željeza, mogao utjecati na apsorpciju BLF-a i poboljšati njegove biološke funkcije (Yokoyama et al. 2005). Takođe, prednosti BLF-a na indekse rasta mogu biti povezane sa sposobnošću BLF-a da stimuliše lučenje probavnih enzima. Treća hipoteza je predstavila da je BLF u ishrani poboljšao proliferaciju enterocita i zaštitio intestinalnu strukturu resica i kriptu (Li et al. 2014; Nguyen et al. 2013). Ipak, gore spomenute hipoteze, precizni mehanizmi poboljšanja performansi rasta ribe dijetalnim BLF-om, još uvijek su nejasne.

Učinci BLF-a na probavne enzime i zdravlje crijevnog epitela

Prijavljeno je malo informacija o efektima BLF-a na zdravlje crijeva, mikrobiotu i histomorfometriju tretiranih riba. Prethodno objavljena studija koju su sproveli Morshedi et al. (2016) su pokazali da BLF u ishrani ne utiče na aktivnosti digestivnih enzima (proteaza, amilaza i lipaza) niti na crevnu floru kod Sobaityja (Sparidentex hasta). Međutim, kod istih vrsta riba otkriveno je da kombinovani tretman sa BLF i Lactobacillus plantarum pojačava i održava integritet crevne sluznice, dovodi do ravnoteže crevne granice četkice i povećava nivoe ukupne aktivnosti proteaze i amilaze u crevnoj šupljini. međusobno povezani sa LF receptorima (Morshedi et al. 2020). Stoga ove tačke zahtijevaju dodatne istrage.

Efekti BLF-a na hemato-biohemijske indekse

Hematološki i serumski biohemijski markeri su kritični klinički alati za dijagnosticiranje ukupnog zdravstvenog stanja riba (Fazio 2019; Naiel et al. 2021a). Nekoliko studija je izvijestilo o značajnim utjecajima BLF-a na neke biokemijske krvne indekse riba, kao što su proteini u krvi, metaboliti seruma, krvni indeksi i biomarkeri stresa. Na primjer, otkriveno je da dodavanje BLF-a (800 mg/kg) ishrani azijskog brancina dovodi do značajno visoke razine serumskog albumina (ALB) i niže razine glukoze (GLU) u usporedbi s onima na kontrolnoj ishrani od 400 mg/kg ( Morshedi et al. 2021). Štaviše, objavljeno je da dijetetski BLF sam ili u kombinaciji sa nano-hitozanom značajno povećava funkciju jetre kroz pojačane aktivnosti enzima ALP, ALT i AST u poređenju sa grupom sa slobodnim BLF (Abdel-Wahab et al. 2021). U poređenju sa kontrolnom, ustanovljeno je da su ribe koje su dobijale ishranu sa dodatkom BLF otkrile značajno superiorne aktivnosti Na plus /K plus -ATPaze u škrgama i niske količine kortizola u plazmi (CORT) (Yokoyama et al. 2019).

Međutim, druga studija je pokazala da dodavanje 800 ili 1200 mg BLF/kg ishrane nije izazvalo nikakve značajne promjene u hemato-imunološkim varijablama srebrno-crne ribe Porgy (Pagheh et al. 2018). Lateralno, Hashem et al. (2022) objasnio je da BLF u ishrani (800 mg/kg) značajno povećava broj eritrocita i ukupnog broja levkocita tilapije ribe. Ova poboljšanja hematoloških parametara mogu se pripisati ulozi BLF u ishrani. BLF, kao glikoprotein koji vezuje željezo, može vratiti nivo željeza u ishrani što posljedično može poboljšati zdravstveni status ribe. U medicinskim istraživanjima na ljudima, ranije je objavljeno da dijetalni LF može liječiti anemiju zbog nedostatka željeza kod ljudi (Morton 2019) i poboljšati status željeza kod novorođenčadi i trudnica (Lönnerdal 2009). BLF je takođe ojačao metaboličku homeostazu gvožđa i pozitivno uticao na hemoglobin i status gvožđa bebe (Ke et al. 2015).

BLF efekti na frakcije proteina u krvi ribe su kontroverzni. Esmaeili et al. (2019) su predstavili da su ukupni proteini (TP) i nivoi ALB povećani kod žutoperaje morske orade koja se hranila hranom s višim nivoom BLF (prehrana od 1200 mg/kg). Novo objavljeno istraživanje koje su proveli Soliman et al. (2022) su pokazali da dijetetski BLF (600 mg/kg ishrane tokom 30 dana) značajno povećava nivoe ukupnog proteina (TP), globulina (GLO) i ALB kod tolstolobika (Hypophthalmichthys molitrix). S druge strane, druga istraživačka studija je otkrila da uključivanje višeg nivoa BLF u ishranu nilske tilapije nije značajno uticalo na biohemijske indekse u serumu kao što su koncentracije TP, ALB i GLO (Abdel-Wahab et al. 2021). Na isti način, Eslamloo et al. (2012) su izjavili da različiti nivoi BLF u ishrani nisu pokazali nikakve značajne promjene u frakciji proteina u serumu (TP, ALB i GLO) sibirske jesetre. U ranijoj studiji, uočeno je da nisu pronađene promjene u serumskim koncentracijama TP japanskih jegulja koje su primale ishranu inkorporiranu samo s BLF ili u kombinaciji s vitaminom C (Ren et al. 2007; Moradian et al. 2018) primijetili su da postoje nema značajnih uticaja različitih nivoa dijetetskog BLF-a na frakcije proteina u krvi afričkih ciklidnih riba. Ove nedosljednosti mogu biti posljedica nekoliko faktora, kao što su promjene u vrstama riba, efekti doziranja, eksperimentalni sistemi, itd. Stoga su daljnje dodatne studije, kao što su molekularne studije, neophodne da bi se razjasnili faktori koji su doveli do ovih razlika.

Sa druge tačke gledišta, nekoliko izvještaja je dokazalo sposobnost ishrane obogaćene BLF-om da ublaži markere stresa kod nekoliko vrsta riba (Luna-Castro et al. 2022). BLF je pozitivno uticao na nivoe GLU i CORT u krvi kod šarana (Cyprinus carpio) (Kakuta 1998). Štaviše, suplementacija BLF u ishrani šarana i japanske iverke na nivou od 0,6 g po kg može umanjiti nivoe CORT u plazmi unutar poželjnih granica za otpornost na stres (Hashem et al. 2022; Kakuta 1998; Yokoyama et al. 2005). Zanimljivo je da je značajan pozitivan uticaj BLF otkriven u odgovoru na stres, kao što su nivoi laktata i CORT kod sibirske jesetre (Falahatkar et al. 2014). Iz gore navedenih nalaza, možemo zaključiti da dijetetski BLF može poboljšati toleranciju na stres, hematološki profil, funkcije jetre i bubrežne funkcije tretirane ribe s mogućom primjenom u ishrani ribe.

Antioksidativna svojstva BLF-a

Enzimski antioksidativni odbrambeni mehanizmi važni su u suzbijanju oksidativnog stresa koji nastaje zbog prekomjerne proizvodnje slobodnih radikala i reaktivnih vrsta kisika (ROS). Studije su pokazale da je davanje LF ishranom povezano sa povećanim antioksidativnim kapacitetom zdravih riba (Lygren et al. 1999). Dijeta i nanočestica BLF i hitozana značajno je poboljšala nivoe enzima superoksid dismutaze (SOD), katalaze (CAT) i glutation S-transferaze (GST) u nilskoj tilapiji (Abdel-Wahab et al. 2021). Međutim, dijetetski dodatak BLF nije utjecao na aktivnosti CAT, GST i glutation reduktaze (GSR) žutoperaje orade (Esmaeili et al. 2019). Dok Morshedi et al. (2021) sugeriraju da visoka doza BLF-a (dijeta od 800 mg/kg) značajno smanjuje aktivnost CAT jetre, dok dijeta od 400 mg/kg poboljšava CAT aktivnost u jetri azijskog brancina. Hashem et al. (2022) nedavno su pokazali da dijeta s nilskom tilapijom koja je opskrbljena ishranom od 800 mg BLF/kg značajno smanjuje serumsku MDA i značajno povećava ukupni antioksidativni kapacitet seruma (TAOC) nakon bakterijske infekcije. Nasuprot tome, Pagheh et al. (2018) su ilustrovali da dodatak ishrani BLF (800 ili 1200 mg/kg ishrane) nije uticao na indekse antioksidansa u jetri, uključujući SOD, CAT i TAOC srebrno-crnog porgija.

Antioksidativna sposobnost riba koje su primile BFL u svojoj ishrani mogla bi se potvrditi helirajućim svojstvima BLF-a protiv oksidativnog stresa. Izveštaji su pokazali da su antioksidativna svojstva BLF-a povezana sa prevencijom lipidne peroksidacije i hemolize eritrocita (Morshedi et al. 2021). Osim toga, primjena LF-a je rezultirala nižim intracelularnim nivoima ROS-a, što ukazuje na njegovu sposobnost da spriječi oksidativni stres (Hashem et al. 2022). Štaviše, LF ima sposobnost vezivanja iona metala i može spriječiti hidroksilne radikale katalizirane željezom putem Fentonove reakcije, koja se smatra glavnim izvorom ROS. Stoga je antioksidativna funkcija LF najvjerovatnije povezana s njegovim kapacitetom da ukloni željezo i smanji proizvodnju ROS (Esmaeili et al. 2019).

Efekti BLF-a na ekspresiju citokina

Citokini su signalne molekule formirane od imunoloških stanica koje povećavaju priliv fagocitnih stanica kako bi savladale i uništile patogene koji napadaju. Oni pokazuju značajnu funkciju u regulaciji imunološkog odgovora ribe. Interleukin 1 beta (IL-1), kao proinflamatorni citokin, otkriva značajan dio u regulaciji upalnih i imunoloških procesa kroz doprinos podsticanju proliferacije makrofaga i limfocita (Wang i Secombes 2013). Izvještaji su pokazali da BLF može smanjiti upalni proces u različitim patologijama. Poznato je da BLF može potisnuti različite inflamatorne agense, kao što su TNF i CD4 ćelije. Konkretno, LF može vezati i sekvestrirati lipopolisaharide, izbjegavajući aktivaciju proinflamatornog puta, sepsu i oštećenje tkiva (Siqueiros-Cendón et al. 2014).

U akvakulturi je objavljeno nekoliko studija o utjecaju BLF-a u ishrani na ekspresiju citokina. Na primjer, dijetetska primjena 0.1 posto BLF-a povećala je ekspresiju IL-1 gena u bubrezima mladih kalifornijskih pastrmki (Khuyen et al. 2017). Takođe, suplementacija ishrane sa BLF samim ili sa mešavinom nano-hitozana potisnula je ekspresiju faktora tumorske nekroze-alfa (TNF-) i pojačanu ekspresiju IL-1 gena kod Nilske tilapije (Abdel-Wahab et al. 2021). Novo objavljeno istraživanje u Nilskoj tilapii dokazalo je da ishrana sa dodatkom BLF-a dovodi do smanjenja nivoa ekspresije mRNA receptora 9 (TLR9), TNF-, IL-21, IL-6, IL{{18} }, IFN-, IL-1 i kaspaza3 u poređenju sa onima koji su uzgajani u grupi tretiranoj oksitetraciklinom (Hashem et al. 2022). Ovi autori su predložili trend smanjenja ovih inflamatornih indikatora u ishrani hranjenoj tilapijom i koja je bila isporučena sa 1,2 g BLF/kg ishrane u poređenju sa kontrolnom grupom (Hashem et al. 2022).

Imunostimulirajući efekti BLF-a

U eri industrije prijateljske zelene, korištenje prirodnih imunoloških stimulansa u sektoru akvakulture za izbjegavanje bakterijskih bolesti smatra se novim pozitivnim pristupom (Kumari et al. 2003; El-Saadony et al. 2021; Naiel et al. 2021b; Yilmaz et al. 2022). Istraživanja su pokazala da je BLF jedan od atraktivnih elemenata u goveđem mlijeku, koji ima snažno imunostimulirajuće djelovanje (Niaz et al. 2019). LF koji ima manje od 5 posto zasićenosti gvožđem naziva se "apo-laktoferin" (apo-LF ili nativno bez gvožđa), dok se laktoferin zasićen gvožđem naziva "holo-laktoferin" (holo-LF) (Bokkhim et al. 2013). LF ispoljava moćne imunološke modulirajuće funkcije kod sisara (Suzuki et al. 2005). BLF može lučiti više protuupalnih citokina i snažnih proinflamatornih odgovora u crijevima životinja (Donovan 2016). Dok je u ribama, imunološka stimulativna aktivnost BLF je olakšan aktiviranjem nespecifičnog imuniteta, koji nudi odbranu od širokog spektra patogena povezanih s ribom (Cecchini i Caputo 2009).

Dobro je poznato da transkripcija imuno-povezanih gena može biti korisno sredstvo za procjenu imunoloških odgovora kod vodenih životinja (Alhoshy et al. 2022). Povećana ekspresija imuno-povezanih gena u grupama riba koje su hranjene ishranom opskrbljenom BLF-om može biti povezana s njenom sposobnošću da stimulira proizvodnju citokina kroz makrofage i također poveća proizvodnju makrofaga, granulocita i neutrofila (Sakai et al. 1993). Dodatak BLF-a u ishrani stimulisao je uočljivije transkript imuno-vezanih gena. Povećana ekspresija imuno-povezanih gena mogla bi razjasniti povećanu otpornost mladih kalifornijskih pastrmki koji su prethodno bili hranjeni dijetama zasnovanim na BLF-u (Khuyen et al. 2017).

Također je uočeno da dijeta zasnovana na BLF značajno povećava izlučivanje sluzi i serumske baktericidne aktivnosti kod sibirskih jesetra. Međutim, druge serumske peroksidaze, prirodni hemolitički komplement i ukupne koncentracije IgM nisu bile pod utjecajem dijetetskih dodataka BLF (Eslamloo et al. 2012). Ranije objavljene istraživačke studije pokazale su da dijetalni BLF pojačava aktivnost lizosoma u nizu vrsta riba kao što su azijski som (Kumari et al. 2003), nilska tilapija (El-Ashram i ElBoshy 2008), japanska jegulja (Ren et al. 2007) , kalifornijska pastrmka (Rahimnejad et al. 2012.), sibirska jesetra (Eslamloo et al. 2012.), afrička riba ciklida (Moradian et al. 2018.), srebrnocrni porgy (Pagheh et al. 2018.) i žutoperaja orada (Eslamloo et al. 2018.) . 2019) i azijski brancin (Morshedi et al. 2021; Yokoyama et al. 2019) otkrili su da ribe hranjene hranom od 1 od 2 g/kg BLF-a pokazuju viši nivo aktivnosti LYZ sluzi od kontrolne grupe. Nedavno su Abdel-Wahab et al. (2021) opisali su da je aktivnost LYZ u serumu povećana kod nilske tilapije hranjene BLF-om, dok su najviši nivoi uočeni u skupini riba koja je hranila kombinaciju BFL-a i nanočestica hitozana.

Kod tilapije, imunološke varijable kao što su IgM i IgG bile su značajno povećane uključivanjem u ishranu 0,8 ili 1,2 g/kg BLF (Hashem et al. 2022). Obrnuto, Welker et al. (2007) su predstavili BLF-suplementaciju nije uticalo da nivoi LYZ u serumu u ishrani Nilske tilapije. Također, vrijednosti LYZ aktivnosti kod orade hranjene BLF-om nisu predstavljale značajne fluktuacije u odnosu na prebiotičku i kontrolnu grupu (Morshedi et al. 2020). Ove nedosljednosti u literaturi mogu biti povezane s faktorima kao što su doze BLF-a, kvaliteta vode, eksperimentalni uvjeti, vrste riba i aktivnosti pepsina u želudcima riba, što može utjecati na njihovu sposobnost varenja BLF-a u lumen crijeva, utječući na biološku dostupnost. of BLF.

Nedavno objavljen rad Solimana i koautora pokazao je da dijetalni BLF značajno povećava imunitet posredovan ćelijama kod tolstolobika (Soliman et al. 2022). Ovi autori su otkrili da BLF u ishrani značajno povećava procenat limfocita i monocita, fagocitni kapacitet (fagocitni indeks i fagocitnu aktivnost), te broj limfocita u crijevima i makrofaga u jetri, gušterači i slezeni tolstolobika (Soliman2 et al. 202). ). Kod škampa, ranije objavljena studija je također pokazala da ishrana sa BLF u dozi od 100 mg/kg ishrane tokom sedam dana izaziva značajno povećanje titara aglutinacije protiv A. hydrophila i aktivnosti enzima fenoloksidaze u Macrobrachium rosenbergii (Chand et al. 2006).

Uloga BLF-a za povećanje otpornosti na bakterijske infekcije

Pregledano je da BLF može ojačati imuni sistem ribe i povećati otpornost na bolesti nakon bakterijske infekcije (Luna-Castro et al. 2022). Izvještaji su pokazali da dijetetska primjena BLF-a može modificirati imunitet crijevne sluznice, stoga može pomoći u povećanju otpornosti na bakterijske infekcije (Taherah 2021). U istom smislu, primjena BLF-a u ishrani azijskih soma (Clarias batrachus) značajno je poboljšala preživljavanje nakon izazova s ​​bakterijom A. hydrophila u poređenju sa ribama koje nisu suplementirane BLF-om (Kumari et al. 2003). Slično, objavljeno je da je BLF povećao otpornost na bakterijske infekcije u nekoliko vrsta riba, kao što je Edwardsiella ictaluri kod kanalskog soma (Welker et al. 2010), Streptococcus agalactiae u hibridnoj tilapiji (O. nilotica × O. mossambicus) (Wang et al. al. 2013.), A. salmonicida chromogens u kalifornijskoj pastrmci (Khuyen et al. 2017.), V.harveyi u žutoperaja orade (Esmaeili et al. 2019.), a nedavno i V. vulnificus u tolstolobi (Hypophthalmichthys molitrix) al 2022). Također, u vrstama škampa, pronađeno je da LF u ishrani značajno povećava otpornost na bolesti Macrobrachium rosenbergii i stopu preživljavanja nakon izazivanja A. hydrophila (Chand et al. 2006).

Raniji izvještaj je pokazao da se in vivo antibakterijska svojstva BLF-a mogu pripisati antimikrobnoj aktivnosti BLF-a putem promocije željeza koje je bitno za rast bakterija, što će potom dovesti do supresije rasta bakterija (González-Chávez et al. 2009.) . U istom smislu, otkriveno je da BLF u ishrani povećava otpornost na bakterijske infekcije nilske tilapije, kao što je Streptococcus iniae (Welker et al. 2007.) i, nedavno, A. veronii (Hashem et al. 2022.). U posljednje vrijeme je također otkriveno da je nilska tilapija koja je primala ishranu obogaćenu stepenastim količinama samog BLF-a ili u kombinaciji sa nanočesticama hitozana imala znatno veći procenat preživljavanja nakon eksperimentalne infekcije A. hydrophila u odnosu na kontrolnu grupu (Abdel-Wahab et al. 2021).

Antiparazitska svojstva BLF-a

U studijama sprovedenim u humanoj medicini, sugerisano je da su antiparazitska svojstva BLF-a povezana sa interferencijom u hemostazi gvožđa kod Pneumocystis carinii (Cirioni et al. 2000), ili je ponekad BLF predstavljen kao specifičan donor gvožđa kod drugih parazita kao što je Tritrichomonas fetus (Giansanti et al. 2013). Studije provedene u in vitro ispitivanjima otkrile su da LF ima provjerljivu aktivnost u odnosu na ljudske patogene gljive, poput različitih vrsta Candida, i da može potisnuti rast Plasmodium berghei (Larkins 2005). Slika 2 predstavlja predložene antiparazitske aktivnosti BLF-a.

U ribama je predloženo da uključivanje BLF-a u ishranu ima pozitivan uticaj na različite ektoparazite kao što su Ichthyophthirius multifiliis i Cryptocaryon irritans koji inficiraju površine tela ribe (Kakuta 1996, 1998). Takođe poboljšava lučenje kožne sluzi, aktivnost LYZ-a i aktivnosti lektina kod orade (Kakuta 1996) i škarpine (Epinephelus coioides) (Yokoyama et al. 2006). Nedavno je uočeno da su gorile Neobenedenije koje su hranjene hranom obogaćenom sa 1 g/kg BLF imale manje parazita od onih koje su date u kontrolnoj ishrani (Yokoyama et al. 2019). Osim toga, ovi autori su također otkrili da je broj parazita po jedinici površine ribljeg tijela bio inferioran u ribama koje su primale dijetalni BLF od kontrolne grupe. Dijetalna primjena BLF-a pojačala je aktivnosti lektina u dermalnoj sluzi i može ukloniti mogućnost vezivanja rekombinantnog patogena za tijelo ribe. Kao što je poznato, lektin je prepoznat kao glavni problem povezan sa antiparazitskom aktivnošću površine ribljeg tijela. Takođe je naznačeno da je aktivnost lizozima kožne sluzi bila primetno povećana kod riba koje su primale BLF. Ovo povećanje aktivnosti lizozima povezano je s niskom stopom infekcije N. girlie (Yokoyama et al. 2019.)

Zaključci i perspektiva

Ovaj članak opisuje potencijalnu upotrebu BLF-a kao aditiva za stočnu hranu u akvakulturi. Također je istaknuo istaknute efekte dijetetskog BLF-a na indekse rasta, probavne enzime, efikasnost hrane, metabolizam gvožđa, metabolite u krvi, imunitet, otpornost na bolesti, antioksidativni status i ekspresiju proupalnih odgovora kod tretiranih riba i škampa. Na osnovu citirane literature, BLF se može koristiti kao alternativa primjeni antibiotika. Osim toga, može se koristiti kao dodatak hrani za smanjenje negativnih utjecaja stresnih uvjeta koji utiču na ribe i škampe. Ove funkcije mogu biti povezane s njegovim potencijalnim antimikrobnim, protuupalnim, antiparazitskim i antivirusnim djelovanjem. Iako su gore spomenute vitalne biološke aktivnosti BLF-a, stvarni mehanizmi BLF-a u poboljšanju zdravlja riba i dalje zahtijevaju dodatna istraživanja i istraživačke studije.

Doprinos autora

Svi autori su podjednako doprinijeli konceptualizaciji, implementaciji i rezultatima ovog istraživačkog rada predstavljenog u ovom članku.

Finansiranje Finansiranje otvorenog pristupa koje obezbjeđuje The Science, Technology & Innovation Funding Authority (STDF) u saradnji sa Egipatskom bankom znanja (EKB)

Dostupnost koda

Nije primjenjivo.

Dostupnost podataka

Autori potvrđuju da su podaci koji podržavaju nalaze ove studije dostupni na razuman zahtjev od strane odgovarajućeg autora.

Deklaracije

Saglasnost za objavljivanje

Autori odobravaju obradu ovog članka za objavljivanje.

Konkurentni interesi

Nema.

Etičko odobrenje

Neće biti zahtjeva za etičko odobrenje jer bi se pristupilo podacima iz prethodno objavljenih studija u kojima su primarni istraživači dobili informiranu dozvolu.

Otvorite pristup

Ovaj članak je licenciran pod Creative Commons Attribution 4.0 Međunarodna licenca, koja dozvoljava korištenje, dijeljenje, prilagođavanje, distribuciju i reprodukciju u bilo kojem mediju ili formatu, sve dok date odgovarajuće priznanje originalnom(ima) autoru(ima) ) i izvor, navedite vezu do Creative Commons licence i naznačite da li su promjene napravljene. Slike ili drugi materijal treće strane u ovom članku uključeni su u Creative Commons licencu za članak osim ako nije drugačije naznačeno u kreditnoj liniji za materijal. Ako materijal nije uključen u Creative Commons licencu članka i vaša namjeravana upotreba nije dozvoljena zakonskim propisima ili premašuje dozvoljenu upotrebu, morat ćete dobiti dozvolu direktno od nositelja autorskih prava.

Reference

1. Abdel-Latif HMR, Dawood MAO, Alagawany M, Faggio C, Nowosad J, Kucharczyk D (2022a) Zdravstvene prednosti i potencijalne primjene fukoidana (FCD) ekstrahiranog iz smeđih morskih algi u akvakulturi: ažurirani pregled. Fish Shellfish Immunol 122:115-130.

2. Abdel-Latif HMR, Dawood MAO, Menanteau-Ledouble S, El-Matbouli M (2020) Priroda i posljedice koinfekcija kod tilapije: pregled. J Fish Dis 43(6):651–664.

3. Abdel-Latif HMR, El-Ashram S, Yilmaz S, Naiel MAE, Abdul Kari Z, Hamid NKA, Kucharczyk D (2022b) Efikasnost Arthrospira platensis i mikroalgi u ublažavanju stresnih stanja koji utiču na vrste riba i školjki: pregled. Akvakultura Rep 24:101135.

4. Abdel-Tawwab M, Khalil RH, Nour AM, Elkhayat BK, Khalifa E, Abdel-Latif HMR (2022) Efekti Bacillus subtilis fermentiranih pirinčanih mekinja na kvalitet vode, performanse, antioksidanse/oksidanse i biomarkere imuniteta bijele noge škampi (Litopenaeus vannamei) uzgajani na različitim salinitetima sa nultom izmjenom vode. J Appl Aquac 34(2):332–357.

5. Abdel-Wahab MM, Taha NM, Lebda MA, Elfeky MS, Abdel-Latif HMR (2021). Fish Shellfish Immunol 111:160–169.

6. Glumac JK, Hwang SA, Kruzel ML (2009) Laktoferin kao prirodni imunomodulator. Curr Pharm Des 15(17):1956–1973.

7. Adlerova L, Bartoskova A, Faldyna M (2008) Laktoferin: prikaz. Vet Med 53(9):457–468.

8. Ahmadifar E, Yousefi M, Karimi M, Fadaei Raieni R, Dadar M, Yilmaz S, Abdel-Latif HMR (2021) Prednosti dijetetskih polifenola i aditiva bogatih polifenolima za zdravlje vodenih životinja: pregled. Recenzije u nauci o ribarstvu i akvakulturi 29(4):478–511.

9. Alagawany M, Farag MR, Abdelnour SA, Dawood MAO, Elnesr SS, Dhama K (2021) Kurkumin i njegovi različiti oblici: pregled ishrane ribe. Akvakultura 532:736030.

10. Alhoshy M, Shehata AI, Habib YJ, Abdel-Latif HMR, Wang Y, Zhang Z (2022) Nutrigenomika u rakova: trenutni status i izgledi. Riba Shellfish Immunol 129:1–12.

For more information:1950477648nn@gmail.com