DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-72022-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39313526
تاريخ النشر: 2024-09-23
المؤلف: Ahmed H Al-Wakeel وآخرون
الموضوع الرئيسي: السيلينيوم في الأنظمة البيولوجية
نظرة عامة
تستقصي هذه الدراسة آثار جزيئات السيلينيوم النانوية (SeNPs) التي تم تصنيعها بطريقة صديقة للبيئة والمستمدة من الطحالب الدقيقة *Pediastrum boryanum* كمكمل غذائي في تربية الأحياء المائية، مع التركيز بشكل خاص على سمك البلطي النيلي. على مدار فترة 8 أسابيع، تم إطعام البلطي تركيزات متفاوتة من SeNPs (0، 0.75، و1.5 ملغ/كغ). أظهرت النتائج أن مكملات SeNP عززت بشكل كبير أداء النمو ومعايير المناعة الفطرية، بما في ذلك مستويات الغلوبولين المناعي M (IgM) ومستويات الليزوزيم، عند كلا الجرعتين مقارنة بمجموعة التحكم (P < 0.05 وP < 0.001، على التوالي). كشفت التحليلات الكيميائية الحيوية أن إنزيمات وظائف الكبد وبروفايلات البروتين ظلت طبيعية (P > 0.05)، بينما أظهرت مستويات مضادات الأكسدة تحسنات ملحوظة؛ كانت مستويات الجلوتاثيون المخفض والكاتالاز مرتفعة بشكل ملحوظ في مجموعة SeNP بجرعة 1.5 ملغ/كغ (P < 0.01 وP < 0.05، على التوالي). من المهم أنه لم يتم ملاحظة أي استجابات التهابية، كما يتضح من التعبير الجيني المستقر للسيتوكينات المؤيدة للالتهابات والفحوصات النسيجية للأنسجة الكبدية والطحالية، التي لم تظهر أي انحرافات عن التحكم. تشير هذه النتائج إلى أن SeNPs الخضراء يمكن أن تعزز النمو واستجابات المناعة في سمك البلطي النيلي، مما يبرز إمكانياتها كمكملات غذائية صديقة للبيئة في تربية الأحياء المائية والأطعمة الوظيفية.
الطرق
في هذه الدراسة، تم استخدام ما مجموعه 180 سمكة بلطي نيلي (متوسط الوزن 57.5 ± 2.5 غرام) للتحقيق في آثار العلاجات الغذائية المختلفة. تم تقسيم الأسماك إلى ثلاث مجموعات تجريبية (SN0 وSN1 وSN2)، حيث تتكون كل مجموعة من 20 سمكة تم إيواؤها في حاويات قياس 200 × 500 × 100 سم³ (10 م³) في مزرعة سمكية خاصة في المنزلة، محافظة الدقهلية، مصر. تم الحفاظ على جودة المياه ضمن المعايير المثلى، مع درجة حرارة تبلغ حوالي 26 °م، ومستويات pH تتراوح بين 7 و8، والأكسجين المذاب (DO) يتجاوز 5 ملغ/لتر.
تضمن نظام التغذية توفير نظام غذائي للأسماك يعادل 3% من كتلتها الحيوية، يتم تقديمه مرتين يوميًا في الساعة 09:00 و15:00. تم تسجيل أوزان الأسماك كل أسبوعين لضبط معدل التغذية حسب الحاجة. تم تحديد مدة تجربة التغذية بـ 8 أسابيع، مما يسمح بتقييم شامل لتأثيرات النظام الغذائي على نمو وصحة سمك البلطي النيلي.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” في ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. يبرز النتائج المهمة التي تم ملاحظتها، بما في ذلك أي بيانات إحصائية ذات صلة، أو اتجاهات، أو أنماط ظهرت من الدراسة. عادة ما تدعم النتائج بالأشكال، الجداول، أو الرسوم البيانية التي تمثل البيانات بصريًا، مما يسمح بفهم أوضح لتداعيات النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، قد يناقش القسم العلاقة بين المتغيرات المدروسة، موفرًا رؤى حول كيفية تفاعلها وتأثيرها على بعضها البعض. يتم أيضًا تناول أي نتائج غير متوقعة أو شذوذ، مع تقديم تفسيرات محتملة لهذه الحوادث. بشكل عام، يخدم هذا القسم لنقل الاكتشافات الأساسية للبحث، مما يمهد الطريق لمزيد من المناقشة والتفسير في الأقسام اللاحقة.
المناقشة
يسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على نجاح تصنيع جزيئات السيلينيوم النانوية (SeNPs) باستخدام الطحلب الدقيق *Pediastrum boryanum* كعامل تغليف، مما سهل الإنتاج الصديق للبيئة لجزيئات SeNPs المستقرة. أظهرت الدراسة أن مكملات SeNP في سمك البلطي النيلي (Oreochromis niloticus) حسنت بشكل كبير من أداء النمو، كما يتضح من زيادة الوزن والطول النهائي في المجموعات المدعمة مقارنة بمجموعة التحكم. من الجدير بالذكر أن جزيئات SeNP لم تؤثر سلبًا على أنشطة إنزيمات الكبد (ALT وAST) أو بروفايلات البروتين، مما يشير إلى سلامتها وتوافقها مع صحة الأسماك.
كشفت التقييمات المناعية عن زيادة تعتمد على الجرعة في مستويات الليزوزيم في المصل (LZM) والغلوبولين المناعي M (IgM)، مما يشير إلى تعزيز الاستجابات المناعية الفطرية. بالإضافة إلى ذلك، كانت أنشطة إنزيمات مضادات الأكسدة، وخاصة الكاتالاز (CAT) والجلوتاثيون (GSH)، مرتفعة في المجموعات المدعمة بـ SeNP، مما يدعم المزيد من الإمكانيات المضادة للأكسدة لجزيئات SeNP دون التسبب في إجهاد أكسيدي. أشارت تحليلات التعبير الجيني إلى عدم وجود استجابات التهابية، تم تأكيدها من خلال الفحوصات النسيجية التي أظهرت بنية نسيجية طبيعية في الكبد والطحال. بشكل عام، تؤكد النتائج على إمكانيات جزيئات SeNP المصنعة بطريقة صديقة للبيئة لتعزيز النمو، وظيفة المناعة، وحالة مضادات الأكسدة في سمك البلطي النيلي، مما يعزز تطبيقها في ممارسات تربية الأحياء المائية المستدامة.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-72022-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39313526
Publication Date: 2024-09-23
Author(s): Ahmed H Al-Wakeel et al.
Primary Topic: Selenium in Biological Systems
Overview
This study investigates the effects of green-synthesized selenium nanoparticles (SeNPs) derived from the microalgae *Pediastrum boryanum* as a dietary supplement in aquaculture, specifically focusing on Nile tilapia. Over an 8-week period, tilapia were fed varying concentrations of SeNPs (0, 0.75, and 1.5 mg/kg). The results demonstrated that SeNP supplementation significantly enhanced growth performance and innate immune parameters, including immunoglobulin M (IgM) and lysozyme levels, at both dosages compared to the control group (P < 0.05 and P < 0.001, respectively). Biochemical analyses revealed that liver function enzymes and protein profiles remained normal (P > 0.05), while antioxidant levels showed significant improvements; reduced glutathione and catalase levels were notably elevated in the 1.5 mg/kg SeNP group (P < 0.01 and P < 0.05, respectively). Importantly, no inflammatory responses were observed, as indicated by stable pro-inflammatory cytokine gene expression and histological examinations of hepatic and splenic tissues, which showed no deviations from the control. These findings suggest that green SeNPs can enhance growth and immune responses in Nile tilapia, highlighting their potential as eco-friendly dietary supplements in aquaculture and functional foods.
Methods
In this study, a total of 180 Nile Tilapia (average weight 57.5 ± 2.5 g) were utilized to investigate the effects of different dietary treatments. The fish were divided into three experimental groups (SN0, SN1, and SN2), with each group consisting of 20 fish housed in hapas measuring 200 × 500 × 100 cm³ (10 m³) at a private fish farm in Manzala, Dakahlia governorate, Egypt. The water quality was maintained within optimal parameters, with a temperature of approximately 26 °C, pH levels between 7 and 8, and dissolved oxygen (DO) exceeding 5 mg/L.
The feeding regimen involved providing the fish with a diet amounting to 3% of their biomass, administered twice daily at 09:00 and 15:00. Fish weights were recorded biweekly to adjust the feeding rate as necessary. The duration of the feeding trial was set at 8 weeks, allowing for a comprehensive assessment of the dietary impacts on the growth and health of the Nile Tilapia.
Results
The “Results” section of the research paper presents the key findings derived from the conducted experiments or analyses. It highlights the significant outcomes that were observed, including any relevant statistical data, trends, or patterns that emerged from the study. The results are typically supported by figures, tables, or graphs that visually represent the data, allowing for a clearer understanding of the implications of the findings.
Additionally, the section may discuss the relationship between the variables studied, providing insights into how they interact and affect one another. Any unexpected results or anomalies are also addressed, along with potential explanations for these occurrences. Overall, this section serves to convey the core discoveries of the research, setting the stage for further discussion and interpretation in subsequent sections.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the successful synthesis of selenium nanoparticles (SeNPs) using the microalga *Pediastrum boryanum* as a capping agent, which facilitated the eco-friendly production of stable SeNPs. The study demonstrated that dietary supplementation of SeNPs in Nile tilapia (Oreochromis niloticus) significantly improved growth performance, as evidenced by increased final body weight and length in the supplemented groups compared to the control. Notably, the SeNPs did not adversely affect liver enzyme activities (ALT and AST) or protein profiles, indicating their safety and compatibility with fish health.
Immunological assessments revealed a dose-dependent increase in serum lysozyme (LZM) and immunoglobulin M (IgM) levels, suggesting enhanced innate immune responses. Additionally, antioxidant enzyme activities, particularly catalase (CAT) and glutathione (GSH), were elevated in the SeNP-supplemented groups, further supporting the antioxidant potential of SeNPs without inducing oxidative stress. Gene expression analyses indicated no inflammatory responses, corroborated by histopathological examinations showing normal tissue architecture in the liver and spleen. Overall, the findings underscore the potential of green-synthesized SeNPs to enhance growth, immune function, and antioxidant status in Nile tilapia, promoting their application in sustainable aquaculture practices.