DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-35139-8
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41554777
تاريخ النشر: 2026-01-19
المؤلف: Christian A. Therrien وآخرون
الموضوع الرئيسي: تغذية ونمو الأحياء المائية
نظرة عامة
تدرس الدراسة تأثير استهلاك الثياميناز على نقص الثيامين وتأثيراته اللاحقة على أداء السباحة والشكل الخارجي في سمك السلمون البحري اليافع (*Salvelinus namaycush*). شملت الأبحاث تربية الأسماك من سلالتين مختلفتين – بحيرة سينيكا وجزر سلايت – في بيئة مسيطر عليها، حيث تم تغذيتها إما بنظام غذائي يحتوي على الثياميناز أو نظام غذائي تحكم. بعد 260 يومًا، قامت الدراسة بتقييم سرعة السباحة الحرجة، والخصائص الشكلية، واختلافات الصبغة بين السلالات والأنظمة الغذائية.
كشفت النتائج أن النظام الغذائي المحتوي على الثياميناز أثر سلبًا على سرعة السباحة الحرجة، وانخفض العمق البطني الظهري، وزادت الصبغة الصفراء عبر كلا السلالتين. ومن الجدير بالذكر أنه بينما كانت معظم الآثار السلبية متسقة بين السلالتين، لوحظ زيادة في الصبغة الحمراء بشكل خاص في سلالة بحيرة سينيكا. يقترح المؤلفون أنه يمكن استخدام استراتيجيات التربية الانتقائية لتعزيز مرونة تجمعات سمك السلمون البحري ضد الآثار الضارة للثياميناز، وبالتالي تحسين نجاح جهود إعادة الإدخال.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على الدور الحاسم للثيامين (فيتامين B1) كعامل مساعد في حوالي 2% من التفاعلات الإنزيمية، الضرورية لعمليات التمثيل الغذائي المختلفة، بما في ذلك تحلل السكر ودورة حمض الستريك. يعتبر ثيامين ثنائي الفوسفات، الشكل النشط بيولوجيًا، ضروريًا لتمثيل الكربوهيدرات، والأحماض الأمينية، والدهون، بالإضافة إلى الوظائف العصبية مثل إنتاج الناقلات العصبية وتغليف الأعصاب. يمكن أن يؤدي نقص الثيامين إلى مشاكل صحية خطيرة، بما في ذلك ضعف القلب والرئة والاضطرابات العصبية، وقد تم ربطه بانخفاض معدلات النمو وفشل التكاثر عبر عدة مجموعات، وخاصة في سمك السلمون.
تؤكد الورقة على التأثير المحدد لنقص الثيامين في سمك السلمون، خاصة في البحيرات الكبرى لورنتيان، حيث يُشتبه في أن استهلاك الثياميناز I من الأنواع المفترسة الغازية هو السبب الرئيسي. وقد ارتبط هذا النقص بمختلف الشذوذات السلوكية والبدنية في سمك السلمون اليافع، مثل الخمول، وأنماط السباحة غير الطبيعية، والتغيرات في شكل الجسم ولونه، مما قد يعيق بقائهم وكفاءتهم في البحث عن الطعام. تشير النتائج الحديثة أيضًا إلى أن نقص الثيامين يؤدي إلى تغييرات في شكل القلب ووظيفته، مما يتوازى مع الملاحظات في الثدييات، مما يبرز أهمية الثيامين لصحة وأداء هذه الأنواع من الأسماك بشكل عام.
الطرق
في هذا القسم، يوضح المؤلفون السلالات المستخدمة في دراستهم وتصميم التجربة بشكل عام. تستخدم الأبحاث مجموعة من السلالات المحددة، والتي تعتبر حاسمة لفهم العمليات البيولوجية قيد التحقيق. تم هيكلة تصميم التجربة لتقييم تأثيرات الظروف المختلفة على هذه السلالات بشكل منهجي، مما يضمن أن النتائج قوية وقابلة للتكرار.
تشمل المنهجية تجارب محكومة تسمح بالتلاعب بالمتغيرات مع مراقبة استجابات السلالات. يسهل هذا النهج تحليلًا شاملاً للتفاعلات والنتائج، مما يوفر رؤى قيمة حول الآليات الأساسية المعنية. يؤكد المؤلفون على أهمية هذه الطرق في تحقيق بيانات موثوقة يمكن أن تساهم في المجال الأوسع للدراسة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” في ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. عادةً ما يتضمن بيانات كمية، وتحليلات إحصائية، وتمثيلات بيانية توضح نتائج الدراسة. غالبًا ما تتم مقارنة النتائج مع الفرضيات أو الدراسات السابقة لتسليط الضوء على الفروق أو التأكيدات الهامة.
في هذا القسم، قد يقوم المؤلفون بالإبلاغ عن مقاييس محددة، مثل المتوسطات، والانحرافات المعيارية، أو قيم p، لدعم ادعاءاتهم. بالإضافة إلى ذلك، يتم مناقشة أي اتجاهات أو أنماط ملحوظة في البيانات، جنبًا إلى جنب مع آثارها على السياق البحثي الأوسع. بشكل عام، توفر النتائج أساسًا أساسيًا للاستنتاجات المستخلصة في الأقسام اللاحقة من الورقة.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على الآثار الضارة للأنظمة الغذائية الغنية بالثياميناز على أداء السباحة لسمك السلمون البحري اليافع، مع مقارنة سلالتين: بحيرة سينيكا وجزر سلايت. وجدت الدراسة أن كلا السلالتين أظهرت انخفاضًا كبيرًا في سرعة السباحة الحرجة عند تغذيتهما بنظام غذائي يحتوي على الثياميناز، مما يؤكد النتائج السابقة في أنواع السلمون الأخرى. يُفترض أن هذا الانخفاض ناتج عن انخفاض إنتاج ATP بسبب نقص الثيامين، بالإضافة إلى احتمال وجود خلل قلبي مرتبط بتغير شكل القلب الذي لوحظ في الأسماك التي تستهلك أنظمة غذائية تحتوي على الثياميناز.
تعتبر آثار هذه النتائج حاسمة لبقاء سمك السلمون البحري في البرية، حيث يمكن أن تعيق القدرة المنخفضة على السباحة قدرتهم على اصطياد الفريسة والهروب من المفترسات، مما يؤثر في النهاية على لياقتهم ومعدلات بقائهم. تؤكد الأبحاث على أهمية فهم تأثيرات الثياميناز المستمدة من النظام الغذائي على الخصائص الفسيولوجية الرئيسية، خاصة في سياق جهود الاستعادة المستمرة لتجمعات سمك السلمون البحري في بحيرة أونتاريو، حيث يمثل وجود أنواع الفريسة الغنية بالثياميناز تحديًا كبيرًا. قد يؤدي تحديد السلالات الأكثر تحملًا للثياميناز إلى تعزيز نجاح الاستعادة من خلال تحسين مرونة التجمعات المزروعة في البيئات التي تتواجد فيها الفريسة الغنية بالثياميناز.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-35139-8
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41554777
Publication Date: 2026-01-19
Author(s): Christian A. Therrien et al.
Primary Topic: Aquaculture Nutrition and Growth
Overview
The study investigates the impact of thiaminase consumption on thiamine deficiency and its subsequent effects on swimming performance and morphology in juvenile lake trout (*Salvelinus namaycush*). The research involved rearing fish from two different strains—Seneca Lake and Slate Islands—in a controlled environment, where they were fed either a thiaminase-containing diet or a control diet. After 260 days, the study assessed critical swim speed, morphological traits, and pigmentation differences between the strains and diets.
The findings revealed that the thiaminase diet adversely affected critical swim speed, reduced ventral-dorsal depth, and increased yellow pigmentation across both strains. Notably, while most negative effects were consistent between the two strains, an increase in red pigmentation was specifically observed in the Seneca Lake strain. The authors suggest that selective breeding strategies could be employed to enhance the resilience of lake trout populations against the detrimental effects of thiaminase, thereby improving the success of reintroduction efforts.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the critical role of thiamine (vitamin B1) as a cofactor in approximately 2% of enzymatic reactions, essential for various metabolic processes, including glycolysis and the citric acid cycle. Thiamine diphosphate, the biologically active form, is vital for carbohydrate, amino acid, and lipid metabolism, as well as for neurological functions such as neurotransmitter production and neuronal myelination. Thiamine deficiency can lead to severe health issues, including cardiorespiratory and neurological impairments, and has been linked to decreased growth rates and reproductive failures across multiple taxa, notably in salmonines.
The paper emphasizes the specific impact of thiamine deficiency in salmonines, particularly in the Laurentian Great Lakes, where the consumption of thiaminase I from invasive prey species is suspected to be a primary cause. This deficiency has been associated with various behavioral and physical abnormalities in juvenile salmonines, such as lethargy, abnormal swimming patterns, and changes in body morphology and coloration, which could hinder their survival and foraging efficiency. Recent findings also indicate that thiamine deficiency leads to alterations in heart morphology and function, paralleling observations in mammals, underscoring the importance of thiamine for the overall health and performance of these fish species.
Methods
In this section, the authors detail the strains utilized in their study and the overall experimental design. The research employs a selection of specific strains, which are critical for understanding the biological processes under investigation. The experimental design is structured to systematically assess the effects of various conditions on these strains, ensuring that the results are robust and reproducible.
The methodology includes controlled experiments that allow for the manipulation of variables while monitoring the responses of the strains. This approach facilitates a comprehensive analysis of the interactions and outcomes, providing valuable insights into the underlying mechanisms at play. The authors emphasize the importance of these methods in achieving reliable data that can contribute to the broader field of study.
Results
The “Results” section of the research paper presents key findings derived from the conducted experiments or analyses. It typically includes quantitative data, statistical analyses, and graphical representations that illustrate the outcomes of the study. The results are often compared against the hypotheses or previous studies to highlight significant differences or confirmations.
In this section, the authors may report specific metrics, such as means, standard deviations, or p-values, to substantiate their claims. Additionally, any observed trends or patterns in the data are discussed, alongside their implications for the broader research context. Overall, the results provide a foundational basis for the conclusions drawn in the subsequent sections of the paper.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the detrimental effects of thiaminase-rich diets on the swimming performance of juvenile lake trout, specifically comparing two strains: Seneca Lake and Slate Islands. The study found that both strains exhibited a significant decline in critical swim speed when fed a thiaminase diet, corroborating previous findings in other salmonine species. This decline is hypothesized to stem from reduced ATP production due to thiamine deficiency, as well as potential cardiac dysfunction linked to altered heart morphology observed in fish consuming thiaminase diets.
The implications of these findings are critical for the survival of lake trout in the wild, as diminished swimming ability could hinder their capacity to capture prey and evade predators, ultimately affecting their fitness and survival rates. The research underscores the importance of understanding the impacts of diet-derived thiaminase on key physiological traits, particularly in the context of ongoing restoration efforts for lake trout populations in Lake Ontario, where the presence of high-thiaminase prey species poses a significant challenge. Identifying strains with greater tolerance to thiaminase may enhance restoration success by improving the resilience of stocked populations in environments where thiaminase-rich prey are prevalent.