DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-41166-2
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42067537
تاريخ النشر: 2026-05-01
المؤلف: Rajive Kumar Brahmchari وآخرون
الموضوع الرئيسي: إدارة الأمراض في تربية الأحياء المائية والميكروبيوتا
نظرة عامة
تدرس الدراسة آثار البروبيوتيك Bacillus licheniformis على أداء النمو والاستجابات المناعية لـ Cirrhinus mrigala عند مواجهته مع العامل الممرض Aeromonas hydrophila O:18. تشير النتائج إلى أن الإضافة الغذائية لـ B. licheniformis بمستويات 10^8 cfu g^-1 أو أعلى تعزز بشكل كبير كل من الاستجابات المناعية الخلوية والمصلية، كما يتضح من تحسين المقاييس مثل مؤشر البلعمة، ونشاط الانفجار التنفسي، ونشاط البكتيريا القاتلة في المصل. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت الأسماك التي تلقت البروبيوتيك أداءً أفضل في النمو وزيادة في معدلات البقاء بعد التحدي مع A. hydrophila.
تضمنت تركيبة النظام الغذائي التجريبي نخالة الأرز، وكعكة زيت الخردل، ووجبة السمك، ومجموعة متنوعة من الفيتامينات والمعادن، والتي دعمت مجتمعة صحة ونمو C. mrigala. ومن الجدير بالذكر أن الأسماك التي تغذت على B. licheniformis أظهرت زيادة ملحوظة في زيادة الوزن ونسبة تحويل العلف المواتية مقارنة بمجموعة التحكم. تشير النتائج إلى أن B. licheniformis لديه إمكانات كبروبيوتيك في تربية الأحياء المائية، مما يعزز النمو ومقاومة الأمراض، مما يستدعي مزيدًا من البحث مع مسببات الأمراض وأنواع الأسماك المختلفة للتحقق من فعاليته في سياقات أوسع.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على النمو السريع لتربية الأحياء المائية كقطاع حيوي لإنتاج الغذاء العالمي، حيث تساهم بحوالي 25% من استهلاك البروتين الحيواني في العالم. مع مواجهة مصائد الأسماك للركود والانخفاض بسبب استنفاد الموارد، أصبحت تربية الأحياء المائية ضرورية لتلبية الطلب المتزايد من المستهلكين على الأسماك. ومع ذلك، فإن تكثيف ممارسات تربية الأحياء المائية، بما في ذلك استخدام الأعلاف التجارية والمضادات الحيوية العلاجية لإدارة الأمراض، أثار مخاوف بشأن مقاومة المضادات الحيوية وكبت أنظمة المناعة لدى المضيف، مما أدى إلى زيادة القابلية للإصابة بالعدوى.
استجابةً لهذه التحديات، هناك اهتمام متزايد بدور المجتمعات الميكروبية في تربية الأحياء المائية وإمكاناتها لتعزيز صحة المضيف. تم استكشاف استراتيجيات مختلفة، وخاصة استخدام البروبيوتيك، كبدائل للمضادات الحيوية. البروبيوتيك، الذي يُعرف بأنه مكملات غذائية ميكروبية حية تحسن توازن الميكروبات المعوية، أظهرت وعدًا في تعزيز مقاومة الأمراض في الأنواع المائية. من بين سلالات البروبيوتيك المقترحة، حظيت Bacillus licheniformis باهتمام بسبب خصائصها المفيدة ووجودها في فلورا الأمعاء للأسماك. تدرس هذه الدراسة بشكل خاص التأثيرات المناعية لـ B. licheniformis سلالة P40 ضد عدوى Aeromonas hydrophila في Cirrhinus mrigala، وهي نوع مهم في أنظمة تربية الأسماك الهندية الكبرى، والتي تشكل جزءًا كبيرًا من إنتاج تربية الأحياء المائية العذبة في الهند.
الطرق
اتبعت الدراسة إرشادات ARRIVE واللوائح الوطنية لرعاية الحيوان، وحصلت على موافقة من السلطات المعنية في الهند. تم اختيار الأسماك التجريبية، *Cirrhinus mrigala*، بسبب أهميتها التجارية واستثنائها من لوائح حماية الحياة البرية. تم صياغة الأنظمة الغذائية التجريبية باستخدام مكونات تجارية، والتي تم خلطها، تبخيرها، تبريدها، وتلقيحها بتركيزات مختلفة من *Bacillus licheniformis* (0، $1.0 \times 10^6$، $0.5 \times 10^7$، $1.0 \times 10^7$، و $0.5 \times 10^8$ cfu g$^{-1}$) قبل أن يتم تشكيلها إلى كريات وتجفيفها.
شمل التصميم التجريبي 180 سمكة صغيرة موزعة على 15 خزان ألياف مستطيلة (100 لتر لكل منها) في المعهد المركزي لتعليم مصايد الأسماك ICAR. تم تخصيص الأسماك إلى خمس مجموعات مع ثلاث تكرارات لكل منها، وفقًا لتصميم عشوائي كامل. تم التغذية مرتين يوميًا بنسبة 3% من وزن الجسم، مع شفط يومي للفضلات والعلف غير المأكول، بالإضافة إلى تبادل 50% من الماء. تلقت مجموعات التحكم نظامًا غذائيًا قياسيًا بدون *B. licheniformis*، بينما تم تغذية مجموعات العلاج بالأنظمة الغذائية المصممة لمدة 30 يومًا، مما يسمح بإجراء تحليل مقارن لتأثيرات المكمل البكتيري على صحة ونمو الأسماك.
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 بصرية مثل الرسوم البيانية أو الجداول التي توضح النتائج. غالبًا ما تتم مقارنة النتائج مع الفرضيات أو الدراسات السابقة لتسليط الضوء على الفروق أو التأكيدات المهمة.
في هذا القسم، قد يبلغ المؤلفون عن فعالية الطرق أو التدخلات المقترحة، موضحين مقاييس مثل الدقة، والضبط، أو غيرها من مؤشرات الأداء ذات الصلة. بالإضافة إلى ذلك، يتم مناقشة أي اتجاهات أو أنماط ملحوظة في البيانات، مما يوفر رؤى حول تداعيات النتائج على المجال الأوسع للدراسة. بشكل عام، يخدم هذا القسم في التحقق من أهداف البحث والمساهمة في المعرفة الموجودة.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم تقييم الإمكانات البروبيوتيكية لـ *Bacillus licheniformis* في سمك الكارب الهندي الكبير، *Cirrhinus mrigala*، خلال تجربة تغذية لمدة 30 يومًا تلتها تحدي مع *Aeromonas hydrophila*. أشارت النتائج إلى أن الإضافة الغذائية لـ *B. licheniformis* حسنت بشكل كبير أداء النمو، كما يتضح من زيادة معدلات النمو المحددة (SGR) ونسب تحويل العلف (FCR) حتى عند أدنى جرعة تبلغ 1.0 × 10^8 cfu g^−1. ومن الجدير بالذكر أن البروبيوتيك غيرت ديناميات الميكروبات المعوية، مما أدى إلى انخفاض في البكتيريا السلبية الجرام الضارة مثل *Aeromonas* وزيادة في البكتيريا الإيجابية الجرام المفيدة، خاصة عند الجرعات الأعلى.
علاوة على ذلك، أثرت إضافة *B. licheniformis* بشكل إيجابي على الملفات الدموية والبيوكيميائية لـ *C. mrigala*، مما زاد من إجمالي عدد كريات الدم الحمراء والبيضاء، ومستويات الهيموجلوبين، وتركيزات البروتين في المصل قبل وبعد التحدي. كما أظهرت الدراسة استجابات مناعية خلوية ومصلية مع زيادة في نشاط الانفجار التنفسي، ومؤشرات البلعمة، ونشاط الليزوزيم في المصل، خاصة عند الجرعات من 10^8 cfu g^−1 وما فوق. تشير هذه النتائج إلى أن *B. licheniformis* لا تعزز فقط النمو وكفاءة العلف ولكن أيضًا تعزز الاستجابة المناعية ومعدلات البقاء لـ *C. mrigala* ضد التحديات الممرضة، مما يبرز إمكاناتها كبروبيوتيك مفيد في تربية الأحياء المائية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-41166-2
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42067537
Publication Date: 2026-05-01
Author(s): Rajive Kumar Brahmchari et al.
Primary Topic: Aquaculture disease management and microbiota
Overview
The study investigates the effects of the probiotic Bacillus licheniformis on the growth performance and immune responses of Cirrhinus mrigala when challenged with the pathogen Aeromonas hydrophila O:18. The results indicate that dietary supplementation of B. licheniformis at levels of 10^8 cfu g^-1 or higher significantly enhances both cellular and humoral immune responses, as evidenced by improved metrics such as phagocytic index, respiratory burst activity, and serum bactericidal activity. Additionally, fish receiving the probiotic exhibited better growth performance and increased survival rates post-challenge with A. hydrophila.
The experimental diet composition included rice bran, mustard oil cake, fish meal, and various vitamins and minerals, which collectively supported the health and growth of C. mrigala. Notably, fish fed with B. licheniformis showed a marked increase in weight gain and a favorable feed conversion ratio compared to the control group. The findings suggest that B. licheniformis has potential as a probiotic in aquaculture, promoting growth and disease resistance, warranting further research with different pathogens and fish species to validate its efficacy across broader contexts.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the rapid growth of aquaculture as a critical sector for global food production, contributing approximately 25% of the world’s animal protein intake. As capture fisheries face stagnation and decline due to resource depletion, aquaculture has become essential to meet the increasing consumer demand for fish. However, the intensification of aquaculture practices, including the use of commercial feeds and therapeutic antibiotics for disease management, has raised concerns about antimicrobial resistance and the suppression of host immune systems, leading to heightened susceptibility to infections.
In response to these challenges, there is a growing interest in the role of microbial communities in aquaculture and their potential to enhance host health. Various strategies, particularly the use of probiotics, have been explored as alternatives to antibiotics. Probiotics, defined as live microbial feed supplements that improve intestinal microbial balance, have shown promise in enhancing disease resistance in aquatic species. Among the proposed probiotic strains, Bacillus licheniformis has garnered attention for its beneficial properties and presence in the gut flora of fish. This study specifically investigates the immunostimulatory effects of B. licheniformis strain P40 against Aeromonas hydrophila infection in Cirrhinus mrigala, a significant species in Indian Major Carps culture systems, which constitute a substantial portion of India’s freshwater aquaculture output.
Methods
The study adhered to the ARRIVE guidelines and national animal welfare regulations, receiving approval from relevant authorities in India. The experimental fish, *Cirrhinus mrigala*, was selected due to its commercial significance and exemption from wildlife protection regulations. Experimental diets were formulated using commercial ingredients, which were mixed, steamed, cooled, and inoculated with varying concentrations of *Bacillus licheniformis* (0, $1.0 \times 10^6$, $0.5 \times 10^7$, $1.0 \times 10^7$, and $0.5 \times 10^8$ cfu g$^{-1}$) before being pelletized and dried.
The experimental design involved 180 fingerlings distributed across 15 rectangular fiber tanks (100 L each) at the ICAR-Central Institute of Fisheries Education. The fish were allocated into five groups with three replicates each, following a complete randomized design. Feeding occurred twice daily at 3% of body weight, with daily siphoning of fecal matter and uneaten feed, alongside a 50% water exchange. Control groups received a standard diet without *B. licheniformis*, while treatment groups were fed the formulated diets for 30 days, allowing for comparative analysis of the effects of the bacterial supplement on fish health and growth.
Results
The “Results” section of the research paper presents the key findings derived from the conducted experiments or analyses. It typically includes quantitative data, statistical analyses, and visual representations such as graphs or tables that illustrate the outcomes. The results are often compared against the hypotheses or previous studies to highlight significant differences or confirmations.
In this section, the authors may report on the effectiveness of the proposed methods or interventions, detailing metrics such as accuracy, precision, or other relevant performance indicators. Additionally, any observed trends or patterns in the data are discussed, providing insights into the implications of the findings for the broader field of study. Overall, this section serves to validate the research objectives and contribute to the existing body of knowledge.
Discussion
In this study, the probiotic potential of *Bacillus licheniformis* was evaluated in Indian Major Carp, *Cirrhinus mrigala*, over a 30-day feeding trial followed by a challenge with *Aeromonas hydrophila*. The results indicated that dietary supplementation with *B. licheniformis* significantly improved growth performance, as evidenced by enhanced specific growth rates (SGR) and feed conversion ratios (FCR) even at the lowest dosage of 1.0 × 10^8 cfu g^−1. Notably, the probiotic altered the gastrointestinal microflora dynamics, leading to a decrease in harmful Gram-negative bacteria such as *Aeromonas* and an increase in beneficial Gram-positive bacteria, particularly at higher dosages.
Furthermore, *B. licheniformis* supplementation positively influenced the haematological and biochemical profiles of *C. mrigala*, increasing total erythrocyte and leukocyte counts, hemoglobin levels, and serum protein concentrations both pre- and post-challenge. The study also demonstrated enhanced cellular and humoral immune responses, with increased respiratory burst activity, phagocytic indices, and serum lysozyme activity, particularly at dosages of 10^8 cfu g^−1 and above. These findings suggest that *B. licheniformis* not only promotes growth and feed efficiency but also enhances the immune response and survival rates of *C. mrigala* against pathogenic challenges, highlighting its potential as a beneficial probiotic in aquaculture.