DOI: https://doi.org/10.3389/fvets.2025.1620632
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41001068
تاريخ النشر: 2025-09-10
المؤلف: Malik Khalafalaa وآخرون
الموضوع الرئيسي: إدارة الأمراض في تربية الأحياء المائية والميكروبيوتا
نظرة عامة
تدرس الدراسة تأثير المكملات الغذائية مع الزيوت الأساسية العشبية المخلوطة (HEOs) على صغار سمك البلطي النيلي (Oreochromis niloticus) على مدى 72 يومًا. تم اختبار الزيوت الأساسية العشبية، التي تضمنت مركبات مثل الكارفكرول وزيت الأوريجانو والثيمول، بتركيزات متفاوتة (0، 30، 60، 120، و240 مل/كجم). أظهرت النتائج أن مجموعتي 30 و60 مل/كجم عززت بشكل كبير مقاييس أداء النمو، بما في ذلك الوزن النهائي للجسم ونسبة تحويل العلف (p < 0.05). بالإضافة إلى ذلك، أظهرت هذه المجموعات تحسينًا في المعلمات الدموية، وزيادة في نشاط الليزوزيم، وارتفاع مستويات إنزيمات مضادات الأكسدة (SOD وCAT)، إلى جانب تعديل إيجابي لمؤشرات الاستجابة المناعية. كشفت التحليلات النسيجية أن المكملات أدت إلى زيادة في ارتفاع سطح الزغابات المعوية، مما يشير إلى تحسين امتصاص العناصر الغذائية. أظهرت دراسات التعبير الجيني أن جرعات 30 و60 مل/كجم زادت من التعبير عن الجينات المتعلقة بالنمو والمناعة (GHr، IGF-I، IL-1β، TNFα، ZO-1، وoccludin) بينما خفضت من HSP70، مما يشير إلى تحسين القدرة على تحمل الضغوط. على النقيض من ذلك، وُجد أن مستويات الإدراج الأعلى (≥120 مل/كجم) كانت ضارة، مما يبرز عتبة للمكملات الفعالة من HEO. تدعم النتائج استخدام HEOs بتركيز 30-60 مل/كجم كاستراتيجية طبيعية لتعزيز إنتاجية تربية الأحياء المائية في البلطي النيلي، مما يستدعي مزيدًا من التحقيق في ظل الظروف التجارية.
المقدمة
تسلط المقدمة الضوء على النمو الكبير في تربية الأحياء المائية، التي تتوسع بمعدل حوالي 7% سنويًا وتساهم الآن بأكثر من نصف استهلاك الأسماك العالمي. تلعب تربية الأسماك العذبة، وخاصة البلطي النيلي، دورًا حيويًا، حيث يُعتبر البلطي ثاني أكثر الأسماك زراعة في العالم. تؤكد هذه الفقرة على أهمية تحسين مكونات العلف لتعزيز صحة الأسماك، وتقليل نسب تحويل العلف (FCR)، وخفض تكاليف الإنتاج. تناقش التحول نحو البدائل الطبيعية، مثل الزيوت الأساسية (EOs) والمستخلصات النباتية، التي تُعترف بخصائصها المحفزة للمناعة والمعززة للنمو، مما يوفر خيارًا أكثر أمانًا مقارنة بالمضادات الحيوية التقليدية.
تتوسع النصوص أكثر في الآثار المفيدة للزيوت الأساسية، التي تمتلك خصائص مضادة للميكروبات والفيروسات والفطريات، مما يجعلها شائعة كإضافات طبيعية للعلف. أظهرت هذه المركبات، بما في ذلك المواد الكيميائية الفينولية مثل الثيمول والكارفكرول، وعدًا في تعزيز صحة الأسماك ونموها ورفاهيتها. تهدف الدراسة إلى التحقيق في تأثير مزيج من الزيوت الأساسية العشبية على الاستجابة المناعية، واستخدام العلف، وأداء النمو، والمعلمات البيوكيميائية والدموية ذات الصلة في صغار البلطي النيلي (O. niloticus)، مما يبرز إمكانيات الزيوت الأساسية كبديل مستدام في تغذية الأحياء المائية.
الطرق
في هذه الدراسة، تم صياغة خمسة أنواع من الحميات التجريبية لصغار البلطي النيلي، مع ضمان أن تكون متساوية النيتروجين والدهون، مع تركيبة مستهدفة من 32% بروتين خام و7% دهون. اختلفت الحميات في إدراج الزيوت الأساسية العشبية (HEOs)، حيث لم تتلق المجموعة 1 أي زيوت أساسية، بينما تلقت المجموعات 2 إلى 5 كميات متزايدة (30، 60، 120، و240 مل/كجم، على التوالي). تم إعداد الحميات باستخدام طرق قياسية، مع تضمين مكونات مثل وجبة السمك، ونخالة القمح، ووجبة فول الصويا، وتم تشكيلها على شكل كريات لتغذية مثلى. تضمنت الزيوت الأساسية العشبية مركبات متنوعة مثل الكارفكرول والثيمول، وتم خلطها مع زيت السمك قبل تشكيل الكريات، التي تم تجفيفها وتخزينها بشكل مناسب.
تضمنت الإعدادات التجريبية تكييف 300 من صغار البلطي النيلي في بيئة محكومة قبل تخصيصها عشوائيًا إلى 30 حوضًا، حيث تلقى كل حوض واحدة من العلاجات الغذائية الخمسة. تم إطعام الأسماك مرتين يوميًا لمدة 72 يومًا، مع تعديل كميات التغذية كل أسبوعين بناءً على النمو. تم مراقبة جودة المياه بدقة، مع الحفاظ على ظروف مثالية (درجة الحرارة، الأكسجين المذاب، الرقم الهيدروجيني، ومستويات الأمونيا) طوال التجربة. كان هذا التصميم الصارم يهدف إلى تقييم تأثير الزيوت الأساسية العشبية على نمو وصحة صغار البلطي النيلي.
النتائج
كشفت التحليلات النسيجية أن الزغابات المعوية مغطاة بنسيج طلائي عمودي بسيط يحتوي على خلايا كؤوس، مع بقاء جدار الأمعاء سليمًا عبر جميع المجموعات التجريبية. تعمل العضلة الغشائية والتونيكا السيروزا كأغطية خارجية لنواة من نسيج ضام فضفاض. من الجدير بالذكر أن المجموعات التي تلقت 30 مل/كجم و60 مل/كجم من الزيوت الأساسية العشبية أظهرت زيادة ملحوظة في تفرع الزغابات المعوية مقارنة بالمجموعات الأخرى.
أظهر التحليل الكمي للمورفومترية أن الطول، ومساحة السطح، ونسبة طول الزغابات إلى عمق الكريبت كانت أكبر بشكل ملحوظ في مجموعات الزيوت الأساسية العشبية 30 مل/كجم و60 مل/كجم مقارنة بالمجموعات 0 مل/كجم و120 مل/كجم و240 مل/كجم. تشير هذه النتائج إلى تحسين يعتمد على الجرعة في شكل الزغابات المعوية استجابةً لعلاج الزيوت الأساسية العشبية، كما هو ملخص في الجدول 7 ومبين في الشكل 7، مع تفاصيل إضافية مقدمة في الجدول التكميلي S2.
المناقشة
تحققت الدراسة من تأثيرات المكملات الغذائية مع الزيوت الأساسية العشبية (HEOs) على أداء النمو، وكفاءة العلف، والاستجابة المناعية للبلطي النيلي (Oreochromis niloticus). أظهرت النتائج أن الأسماك التي تناولت حميات تحتوي على 30 و60 مل/كجم من الزيوت الأساسية العشبية أظهرت تحسينات ملحوظة في الوزن النهائي للجسم (FBW)، ومعدل النمو المحدد (SGR)، ونسبة تحويل العلف (FCR) مقارنة بالمجموعات الضابطة والمجموعات ذات الإدراج الأعلى (≥120 مل/كجم). تُعزى هذه التحسينات إلى المركبات النشطة بيولوجيًا في الزيوت الأساسية العشبية، مثل الكارفكرول والثيمول، التي تحفز الشهية، وتعزز إفراز إنزيمات الهضم، وتحسن شكل الأمعاء، مما يسهل امتصاص العناصر الغذائية واستخدامها بشكل أفضل. من الجدير بالذكر أن الدراسة لاحظت أيضًا زيادة في الهيموغلوبين، وكريات الدم الحمراء، وكريات الدم البيضاء في الأسماك التي تتلقى الزيوت الأساسية العشبية، مما يعكس تحسين نقل الأكسجين وكفاءة المناعة.
بالإضافة إلى ذلك، سلطت الأبحاث الضوء على أن مستويات الإدراج المعتدلة من الزيوت الأساسية العشبية أثرت بشكل إيجابي على نشاط إنزيمات مضادات الأكسدة وقللت من المؤشرات الالتهابية، مما يشير إلى تحسين الدفاع الأكسدي واستعداد المناعة. ومع ذلك، كانت الجرعات الأعلى (≥120 مل/كجم) مرتبطة بانخفاض النمو واستهلاك العلف، على الأرجح بسبب انخفاض القابلية للأكل والآثار السامة المحتملة للمركبات المتطايرة. تم تحديد مستوى الإدراج الأمثل للزيوت الأساسية العشبية ليكون بين 30 و60 مل/كجم، حيث لوحظت آثار سلبية بعد ذلك. بشكل عام، تدعم النتائج استخدام الزيوت الأساسية العشبية كمضافات غذائية وظيفية في تربية الأحياء المائية، مما يعزز النمو والصحة في البلطي النيلي مع التأكيد على الحاجة إلى إدارة الجرعات بعناية. يُوصى بإجراء دراسات مستقبلية للتحقق من هذه النتائج في البيئات التجارية وعبر مراحل الحياة المختلفة.
DOI: https://doi.org/10.3389/fvets.2025.1620632
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41001068
Publication Date: 2025-09-10
Author(s): Malik Khalafalaa et al.
Primary Topic: Aquaculture disease management and microbiota
Overview
The study investigates the impact of dietary supplementation with blended herbal essential oils (HEOs) on Nile tilapia (Oreochromis niloticus) fingerlings over a 72-day period. The HEOs, which included compounds such as carvacrol, oregano oil, and thymol, were tested at varying concentrations (0, 30, 60, 120, and 240 mL/kg). Results indicated that the 30 and 60 mL/kg groups significantly enhanced growth performance metrics, including final body weight and feed conversion ratio (p < 0.05). Additionally, these groups exhibited improved hematological parameters, increased lysozyme activity, and elevated levels of antioxidant enzymes (SOD and CAT), alongside a favorable modulation of immune response markers. Histological analysis revealed that the supplementation led to increased intestinal villi height and surface area, indicating enhanced nutrient absorption. Gene expression studies showed that the 30 and 60 mL/kg doses upregulated growth- and immunity-related genes (GHr, IGF-I, IL-1β, TNFα, ZO-1, and occludin) while downregulating HSP70, suggesting improved stress resilience. Conversely, higher inclusion levels (≥120 mL/kg) were found to be detrimental, highlighting a threshold for effective HEO supplementation. The findings support the use of HEOs at 30-60 mL/kg as a natural strategy to enhance aquaculture productivity in Nile tilapia, warranting further investigation under commercial conditions.
Introduction
The introduction highlights the significant growth of aquaculture, which is expanding at approximately 7% annually and now accounts for over half of global fish consumption. Freshwater fish farming, particularly Nile tilapia, plays a crucial role, with tilapia being the second most cultivated fish worldwide. The section emphasizes the importance of optimizing feed ingredients to enhance fish health, reduce feed conversion ratios (FCR), and lower production costs. It discusses the shift towards natural alternatives, such as essential oils (EOs) and plant-based extracts, which are recognized for their immunostimulant and growth-promoting properties, offering a safer option compared to traditional antibiotics.
The text further elaborates on the beneficial effects of EOs, which possess antimicrobial, antiviral, and antifungal properties, making them popular as natural feed additives. These compounds, including phenolic chemicals like thymol and carvacrol, have shown promise in enhancing fish health, growth, and welfare. The study aims to investigate the effects of a herbal essential oil mixture on the immune response, feed utilization, growth performance, and related biochemical and hematological parameters in fingerling Nile tilapia (O. niloticus), highlighting the potential of EOs as a sustainable alternative in aquaculture nutrition.
Methods
In this study, five experimental diets were formulated for Nile tilapia fingerlings, ensuring they were isonitrogenous and isolipidic, with a target composition of 32% crude protein and 7% lipid. The diets varied in the inclusion of herbal essential oils (HEOs), with Group 1 receiving no HEOs, while Groups 2 to 5 received increasing amounts (30, 60, 120, and 240 mL/kg, respectively). The diets were prepared using standard methods, incorporating ingredients such as fish meal, wheat bran, and soybean meal, and were pelleted for optimal feeding. The HEOs included various compounds like carvacrol and thymol, and were mixed with fish oil before forming the pellets, which were then dried and stored appropriately.
The experimental setup involved acclimatizing 300 Nile tilapia fingerlings in a controlled environment before randomly allocating them to 30 aquaria, with each tank receiving one of the five dietary treatments. The fish were fed twice daily for 72 days, with feeding amounts adjusted biweekly based on growth. Water quality was meticulously monitored, maintaining optimal conditions (temperature, dissolved oxygen, pH, and ammonia levels) throughout the experiment. This rigorous design aimed to assess the effects of dietary HEOs on the growth and health of Nile tilapia fingerlings.
Results
The histopathological analysis revealed that the intestinal villi are lined with simple columnar epithelium containing goblet cells, with the intestinal wall remaining intact across all experimental groups. The lamina muscularis and tunica serosa serve as external coverings for a core of loose connective tissue. Notably, the groups receiving 30 mL/kg and 60 mL/kg of HEOs exhibited significantly increased branching of the intestinal villi compared to the other groups.
Quantitative morphometric analysis demonstrated that the length, surface area, and the ratio of villi length to crypt depth were significantly greater in the 30 mL/kg and 60 mL/kg HEO groups when compared to the 0 mL/kg, 120 mL/kg, and 240 mL/kg groups. These findings suggest a dose-dependent enhancement of intestinal villi morphology in response to HEO treatment, as summarized in Table 7 and illustrated in Figure 7, with additional details provided in Supplementary Table S2.
Discussion
The study investigated the effects of dietary supplementation with herbal essential oils (HEOs) on the growth performance, feed efficiency, and immune response of Nile tilapia (Oreochromis niloticus). Results indicated that fish fed diets containing 30 and 60 mL/kg of HEOs exhibited significant improvements in final body weight (FBW), specific growth rate (SGR), and feed conversion ratio (FCR) compared to control and higher inclusion groups (≥120 mL/kg). These enhancements are attributed to the bioactive compounds in HEOs, such as carvacrol and thymol, which stimulate appetite, enhance digestive enzyme secretion, and improve gut morphology, thereby facilitating better nutrient absorption and utilization. Notably, the study also observed increased hemoglobin, red blood cells, and white blood cells in fish receiving HEOs, reflecting enhanced oxygen transport and immune competence.
Additionally, the research highlighted that moderate HEO inclusion levels positively influenced antioxidant enzyme activity and reduced inflammatory markers, suggesting improved oxidative defense and immune readiness. However, higher doses (≥120 mL/kg) were associated with decreased growth and feed intake, likely due to reduced palatability and potential cytotoxic effects of the volatile compounds. The optimal inclusion level for HEOs was determined to be between 30 and 60 mL/kg, beyond which adverse effects were noted. Overall, the findings support the use of HEOs as a functional feed additive in aquaculture, promoting growth and health in Nile tilapia while emphasizing the need for careful dosage management. Future studies are recommended to validate these results in commercial settings and across different life stages.