DOI: https://doi.org/10.1186/s12917-025-04471-y
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39910528
تاريخ النشر: 2025-02-05
المؤلف: Walaa K. Bazina وآخرون
الموضوع الرئيسي: السيلينيوم في الأنظمة البيولوجية
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة آثار جزيئات السيلينيوم النانوية (SeNPs) وفيتامين E (VE) على النمو، وتكوين الجسم، والمعايير الأيضية، وعلم الأمراض النسيجي، ومقاومة سمكة البلطي النيلي (Oreochromis niloticus) للمرض الفطري Aspergillus flavus. أجريت الدراسة في مزرعة بازينا في محافظة الإسماعيلية، مصر، وشملت 240 من صغار سمك البلطي النيلي أحادي الجنس، والتي تم تأقلمها لمدة 15 يومًا ثم تم تقسيمها إلى أربع مجموعات علاجية غذائية على مدى 60 يومًا. تضمنت العلاجات نظامًا غذائيًا تحكمًا (T0) وثلاثة أنظمة غذائية تجريبية: T1 (1 ملغ SeNPs/kg)، T2 (100 ملغ VE/kg)، وT3 (1 ملغ SeNPs + 100 ملغ VE/kg).
أشارت النتائج إلى أن الجمع بين SeNPs وVE (T3) حقق أفضل نسبة تحويل غذائي وحسن بشكل كبير من تكوين الجسم الكلي، والمعايير الكيميائية الحيوية، ونشاط إنزيمات الهضم في المصل مقارنةً بالتحكم. أظهرت التقييمات النسيجية بعض التمزقات في أقواس الخياشيم عبر جميع مجموعات العلاج، ومع ذلك، ظلت بنية الخياشيم العامة سليمة. ومن الجدير بالذكر أن مجموعة T3 أظهرت زيادة في طول الزغابات وبنية كبد طبيعية، إلى جانب أدنى معدلات وفيات وأعلى مقاومة لـ A. flavus. تشير النتائج إلى أن الإضافات الغذائية من SeNPs وVE يمكن أن تعزز النمو والاستجابة المناعية في سمك البلطي النيلي، مما يقدم استراتيجية قابلة للتطبيق لتحسين صحة الأسماك وإنتاجيتها في تربية الأحياء المائية، مما قد يسهم في مواجهة تحديات الأمن الغذائي العالمي.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تضمنت التصميم التجريبي استخدام 12 خزانًا خرسانيًا (1 × 1 × 1.2 م، سعة 1 م³) في مزرعة تربية أحياء مائية خاصة، مع موافقة أخلاقية من لجنة أخلاقيات البحث بجامعة العريش (رمز ARU/Agri، 23). تم تأقلم 240 سمكة بلطي نيلي أحادي الجنس، بمتوسط وزن 46 ± 3.0 غرام، لمدة 15 يومًا قبل أن يتم تعيينها عشوائيًا إلى أربع مجموعات علاجية غذائية (T0، T1، T2، T3) عبر ثلاث تكرارات. تضمنت الأنظمة الغذائية نظامًا غذائيًا تحكمًا بدون جزيئات السيلينيوم النانوية (SeNPs) أو فيتامين E (VE)، وثلاثة أنظمة غذائية تجريبية تحتوي على مستويات متفاوتة من SeNPs (1 ملغ/kg) وVE (100 ملغ/kg)، مع دمج T3 بين كلا المكملين. تم إعداد الأنظمة الغذائية عن طريق تفريق SeNPs وVE في الماء المقطر، وخلطها مع مكونات العلف، وتشكيلها.
تمت عملية التغذية ثلاث مرات يوميًا لمدة 60 يومًا بمعدل 3% من وزن جسم السمكة، مع توفير تهوية مستمرة في الخزانات. تم مراقبة معايير جودة المياه، بما في ذلك درجة الحرارة (28.6 ± 0.41 °C)، وpH (6.97 ± 0.33)، ومستويات الأكسجين المذاب، والأمونيا، والنتريت، والنيترات، وتم الحفاظ عليها طوال الدراسة لضمان ظروف مثالية لنمو السمك. تم صياغة التركيبة الغذائية للأنظمة الغذائية وفقًا لإرشادات المجلس الوطني للبحوث، لضمان تلبية الاحتياجات الغذائية للبلطي.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” من ورقة البحث النتائج المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. يتم تسليط الضوء على النتائج الرئيسية، مما يظهر فعالية المنهجية المقترحة أو الإطار النظري. تكشف التحليلات الإحصائية عن ارتباطات أو اختلافات كبيرة، مع قيم p تشير إلى مستوى الأهمية. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام تمثيلات رسومية، مثل المخططات أو الرسوم البيانية، لتوضيح الاتجاهات والأنماط في البيانات، مما يدعم الاستنتاجات العامة المستخلصة من البحث.
تشمل النتائج أيضًا مقارنة مع الأدبيات الموجودة، مما يوضح كيف تتماشى النتائج أو تتناقض مع الدراسات السابقة. تؤكد هذه السياقات على مساهمة البحث الحالي في المجال. بشكل عام، يبرز القسم صحة الفرضيات التي تم اختبارها وآثار النتائج على الأبحاث المستقبلية والتطبيقات العملية.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم إجراء تخليق وتوصيف جزيئات السيلينيوم النانوية (SeNPs) باستخدام الطحن الكروي عالي الطاقة، مما أسفر عن جزيئات بحجم حوالي 24 نانومتر. تم تقييم آثار الإضافات الغذائية من SeNPs وفيتامين E (VE) على أداء النمو، والمعايير الكيميائية الحيوية، والاستجابة المناعية، وعلم الأمراض النسيجي لسمك البلطي النيلي (Oreochromis niloticus) على مدى تجربة تغذية لمدة 60 يومًا. أشارت النتائج إلى أن مجموعة SeNPs + VE أظهرت تحسنًا كبيرًا في مقاييس النمو، بما في ذلك الوزن النهائي للجسم، وزيادة الوزن، ومعدل النمو المحدد، مقارنةً بمجموعات التحكم. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت مجموعات العلاج نسب تحويل غذائي محسنة ومعدلات بقاء ثابتة، حيث حققت مجموعة SeNPs + VE أفضل النتائج.
كشفت التحليلات الكيميائية الحيوية أن الأسماك التي تغذت على SeNPs و/أو VE كانت لديها مستويات مصل أقل من إنزيمات الكبد (ALT، AST، ALP)، والجلوكوز، والدهون الثلاثية، والكوليسترول، مما يشير إلى وظيفة كبد أفضل وتقليل الإجهاد. أظهرت التقييمات المناعية زيادة في مستويات الليزوزيم والجلوبيولين، مما يشير إلى استجابات مناعية محسنة. كما تحسنت النشاطات المضادة للأكسدة، كما يتضح من ارتفاع مستويات سوبر أكسيد ديسموتاز (SOD) وكاتالاز (CAT) وانخفاض تركيزات المالونديالديهايد (MDA) في مجموعات العلاج. أظهرت التقييمات النسيجية عمومًا بنية نسيجية طبيعية في الخياشيم والأمعاء، مع بعض الشذوذات الطفيفة، بينما أظهرت مجموعة SeNPs + VE تحسينات كبيرة في بنية الأمعاء، مما يعزز امتصاص العناصر الغذائية.
أظهر اختبار التحدي مع Aspergillus flavus أن الإضافات الغذائية من SeNPs وVE قللت بشكل كبير من معدلات الوفيات مقارنةً بمجموعة التحكم، مما يبرز آثارها الوقائية ضد العدوى الفطرية. بشكل عام، تؤكد هذه الدراسة على إمكانية استخدام السيلينيوم النانوي وفيتامين E لتعزيز صحة ونمو سمك البلطي النيلي، مما يشير إلى أن مثل هذه الاستراتيجيات الغذائية قد تكون مفيدة في ممارسات تربية الأحياء المائية لتحسين صحة الأسماك وإنتاجيتها.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12917-025-04471-y
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39910528
Publication Date: 2025-02-05
Author(s): Walaa K. Bazina et al.
Primary Topic: Selenium in Biological Systems
Overview
This study investigates the effects of selenium nanoparticles (SeNPs) and vitamin E (VE) on the growth, body composition, metabolic parameters, histopathology, and resistance of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) to the fungal pathogen Aspergillus flavus. Conducted at the Bazina farm in Ismailia Governorate, Egypt, the experiment involved 240 monosex Nile tilapia fingerlings, which were acclimatized for 15 days and then divided into four dietary treatment groups over a 60-day period. The treatments included a control diet (T0) and three experimental diets: T1 (1 mg SeNPs/kg), T2 (100 mg VE/kg), and T3 (1 mg SeNPs + 100 mg VE/kg).
Results indicated that the combination of SeNPs and VE (T3) yielded the best feed conversion ratio and significantly improved whole-body composition, biochemical parameters, and serum digestive enzyme activity compared to the control. Histopathological evaluations showed some lacerations in gill arches across all treatment groups, yet the overall gill structure remained intact. Notably, the T3 group exhibited enhanced villi length and normal hepatic morphology, alongside the lowest mortality rates and highest resistance to A. flavus. The findings suggest that dietary supplementation with SeNPs and VE can enhance growth and immune response in Nile tilapia, presenting a viable strategy for improving fish health and productivity in aquaculture, which may contribute to addressing global food security challenges.
Methods
In this study, the experimental design involved the use of 12 concrete tanks (1 × 1 × 1.2 m, capacity 1 m³) at a private aquaculture farm, with ethical approval from the Arish University Research Ethics Committee (Code ARU/Agri, 23). A total of 240 monosex Nile tilapia, averaging 46 ± 3.0 g, were acclimated for 15 days before being randomly assigned to four dietary treatment groups (T0, T1, T2, T3) across three replicates. The diets included a control with no selenium nanoparticles (SeNPs) or vitamin E (VE), and three experimental diets containing varying levels of SeNPs (1 mg/kg) and VE (100 mg/kg), with T3 combining both supplements. The diets were prepared by dispersing SeNPs and VE in distilled water, mixing with feed components, and pelleting.
Feeding occurred three times daily for 60 days at a rate of 3% of the fish’s body weight, with continuous aeration provided in the tanks. Water quality parameters, including temperature (28.6 ± 0.41 °C), pH (6.97 ± 0.33), and levels of dissolved oxygen, ammonia, nitrite, and nitrate, were monitored and maintained throughout the study to ensure optimal conditions for fish growth. The nutritional composition of the diets was formulated according to the National Research Council guidelines, ensuring that the dietary needs of the tilapia were met.
Results
The “Results” section of the research paper presents the findings derived from the conducted experiments or analyses. Key outcomes are highlighted, demonstrating the effectiveness of the proposed methodology or theoretical framework. Statistical analyses reveal significant correlations or differences, with p-values indicating the level of significance. Additionally, graphical representations, such as charts or plots, are utilized to illustrate trends and patterns in the data, supporting the overall conclusions drawn from the research.
The results also include a comparison with existing literature, showcasing how the findings align or contrast with previous studies. This contextualization emphasizes the contribution of the current research to the field. Overall, the section underscores the validity of the hypotheses tested and the implications of the findings for future research and practical applications.
Discussion
In this study, the synthesis and characterization of selenium nanoparticles (SeNPs) were conducted using high-energy ball milling, resulting in particles approximately 24 nm in size. The effects of dietary supplementation with SeNPs and vitamin E (VE) on the growth performance, biochemical parameters, immune response, and histopathology of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) were evaluated over a 60-day feeding trial. The results indicated that the SeNPs + VE group exhibited significantly improved growth metrics, including final body weight, weight gain, and specific growth rate, compared to control groups. Additionally, the treatment groups showed enhanced feed conversion ratios and consistent survival rates, with the SeNPs + VE group achieving the best outcomes.
Biochemical analyses revealed that fish fed with SeNPs and/or VE had lower serum levels of liver enzymes (ALT, AST, ALP), glucose, triglycerides, and cholesterol, indicating better liver function and reduced stress. Immunological assessments showed increased lysozyme and globulin levels, suggesting enhanced immune responses. Antioxidant activity was also improved, as indicated by higher superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) levels and lower malondialdehyde (MDA) concentrations in the treatment groups. Histopathological evaluations showed generally normal tissue architecture in gills and intestines, with some minor abnormalities, while the SeNPs + VE group displayed significant improvements in intestinal morphology, enhancing nutrient absorption.
The challenge test with Aspergillus flavus demonstrated that dietary supplementation with SeNPs and VE significantly reduced mortality rates compared to the control group, highlighting their protective effects against fungal infections. Overall, this study underscores the potential of using nanoformulated selenium and vitamin E to enhance the health and growth of Nile tilapia, suggesting that such dietary strategies could be beneficial in aquaculture practices to improve fish health and productivity.