DOI: https://doi.org/10.1186/s13213-025-01825-7
تاريخ النشر: 2025-11-14
المؤلف: Sanaa R. Elsegeny وآخرون
الموضوع الرئيسي: إدارة الأمراض في تربية الأحياء المائية والميكروبيوتا
نظرة عامة
تؤكد المراجعة على الدور الحاسم للبروبيوتيك في تربية الأحياء المائية، مع معالجة التحديات الكبيرة المتعلقة بالاستدامة مثل تفشي الأمراض، وعدم كفاءة استخدام الأعلاف، وتأثيرات البيئة. يتم تسليط الضوء على البروبيوتيك لقدرتها على تعزيز نمو الأسماك، والمناعة، ومقاومة الأمراض مع تقليل الاعتماد على المضادات الحيوية. تشمل المعايير الرئيسية لتقييم البروبيوتيك سلامتها، وخصائصها الوظيفية، والفوائد المحددة التي تقدمها للكائنات المائية وبيئاتها. تشير المراجعة إلى أن البروبيوتيك يمكن أن تحسن جودة المياه والعمليات البيولوجية من خلال تغيير المجتمعات الميكروبية في أنظمة تربية الأحياء المائية، على الرغم من أن التحديات لا تزال قائمة في إنشاء استراتيجيات جرعات متسقة ومحددة الأنواع للتطبيقات على نطاق واسع.
يتطلع المؤلفون إلى البحث المستقبلي للانتقال من الدراسات الأساسية حول الفعالية إلى تطوير طرق موحدة لاختيار وجرعات البروبيوتيك المخصصة لمختلف أنواع الأسماك والمحار تحت ظروف بيئية متنوعة. يقترحون الاستفادة من التقنيات المتقدمة مثل الميتاجينوميات والبروتيوميات لتوضيح آليات عمل البروبيوتيك ولإنشاء سلالات أكثر فعالية. بالإضافة إلى ذلك، تتطلب المخاوف المتعلقة بنقل الجينات الأفقي لجينات مقاومة المضادات الحيوية (ARGs) تحقيقات دقيقة، إلى جانب استكشاف تركيبات جديدة مثل السنبيوتيك والبوستبيوتيك. تدعو المراجعة إلى إجراء تحليلات تفصيلية للتكاليف والفوائد لتعزيز المبررات الاقتصادية لاستخدام البروبيوتيك، خاصة للمزارع الصغيرة، بهدف إنشاء بروتوكولات قابلة للتوسع ومجدية اقتصاديًا للتطبيق التجاري للبروبيوتيك في تربية الأحياء المائية.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على التحديات الملحة التي تفرضها الزيادة السكانية العالمية، خاصة من حيث الأمن الغذائي وندرة الموارد، مما جعل تربية الأحياء المائية قطاعًا حيويًا لتوفير غذاء غني بالبروتين ودعم التوظيف في جميع أنحاء العالم. مع وصول إنتاج تربية الأحياء المائية العالمية إلى 130.8 مليون طن في عام 2022، أصبحت أكبر قطاع لإنتاج الغذاء. ومع ذلك، تواجه الصناعة تحديات كبيرة في الاستدامة، بما في ذلك تفشي الأمراض، وعدم كفاءة استخدام الأعلاف، وتدهور جودة المياه، والإفراط في استخدام المضادات الحيوية، خاصة في البلدان النامية التي تعتمد على طرق الزراعة التقليدية. تؤدي هذه القضايا إلى خسائر اقتصادية كبيرة وتهدد الاستدامة طويلة الأجل لتربية الأحياء المائية.
لمعالجة هذه التحديات، تقترح المقدمة اعتماد مكملات البروبيوتيك كحل واعد. البروبيوتيك، وهي بكتيريا مفيدة تحارب مسببات الأمراض الشائعة في المياه العذبة مثل *Streptococcus spp.* و *Aeromonas spp.*، تعزز صحة الأسماك من خلال التنافس على الموارد، وإنتاج مركبات مضادة للميكروبات، وتحفيز استجابة المناعة لدى المضيف. كما أنها تحسن كفاءة الأعلاف وتساعد في الحفاظ على توازن ميكروبي صحي، مما يقلل من معدلات الوفيات في الأسماك المستزرعة ويقلل الاعتماد على المضادات الحيوية، وهو أمر حاسم في مكافحة مقاومة المضادات الحيوية. تهدف هذه المراجعة إلى تقديم نظرة شاملة على البروبيوتيك، بما في ذلك مصادرها، وعزلها، ومعايير الاختيار، وآلياتها، لدعم ممارسات تربية الأحياء المائية المستدامة التي تعزز صحة الأسماك، وتحسن جودة المياه، وتخفض تكاليف الإنتاج.
نقاش
تؤكد قسم النقاش في ورقة البحث على المصادر المتنوعة للبروبيوتيك، مشيرة إلى أن الميكروبات المفيدة يمكن عزلها من بيئات مختلفة، بما في ذلك الحيوانات المائية، والتربة، وحتى المصادر البشرية. تشير هذه التنوع إلى أن البروبيوتيك التي لها تطبيقات محتملة في تربية الأحياء المائية ليست مقصورة على البيئات المائية. ومع ذلك، لا تزال هناك تحديات كبيرة تتمثل في عدم وجود بروتوكولات موحدة لعزل وفحص هذه الميكروبات، مما يعقد مقارنة النتائج عبر الدراسات. يتم تقييم فعالية البروبيوتيك من خلال طرق مختلفة في المختبر، مثل اختبارات التنافس مع مسببات الأمراض، واختبارات التحلل، واختبارات الالتصاق، ولكن قد لا تعكس هذه الطرق بالكامل التفاعلات المعقدة داخل أمعاء المضيف الحي، مما يستدعي دراسات مكملة في الجسم الحي.
يناقش القسم أيضًا أهمية تقييم سلالات البروبيوتيك بناءً على سلامتها، وقدرات الالتصاق، والقدرة على تحمل الظروف المعوية، مثل مستويات الحموضة المختلفة وتركيزات أملاح الصفراء. تظهر البروبيوتيك تأثيرات مضادة لمسببات الأمراض، مما يساهم في التوازن الميكروبي ومقاومة الأمراض في الأسماك. بالإضافة إلى ذلك، تسلط الورقة الضوء على التأثير الإيجابي للبروبيوتيك على أداء نمو الأسماك، وصحتها، ومقاومة الإجهاد، مشيرة إلى أنها يمكن أن تعزز امتصاص المغذيات، وتحسن الاستجابات المناعية، وحتى تؤثر على الصحة الإنجابية من خلال تعديل مستويات الهرمونات. كما يتم التأكيد على دور البروبيوتيك في تحسين جودة المياه، حيث يمكن أن تساعد في الحفاظ على مستويات الأمونيا المقبولة وتقليل المركبات النيتروجينية غير العضوية الضارة في أنظمة تربية الأحياء المائية. بشكل عام، بينما الفوائد المحتملة للبروبيوتيك في تربية الأحياء المائية كبيرة، هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتوضيح الآليات المحددة لعملها ولإقامة بروتوكولات سلامة وفعالية طويلة الأجل.
DOI: https://doi.org/10.1186/s13213-025-01825-7
Publication Date: 2025-11-14
Author(s): Sanaa R. Elsegeny et al.
Primary Topic: Aquaculture disease management and microbiota
Overview
The review emphasizes the critical role of probiotics in aquaculture, addressing significant sustainability challenges such as disease outbreaks, inefficient feed utilization, and environmental impacts. Probiotics are highlighted for their ability to enhance fish growth, immunity, and disease resistance while reducing reliance on antibiotics. Key parameters for evaluating probiotics include their safety, functional characteristics, and the specific benefits they provide to aquatic organisms and their environments. The review notes that probiotics can improve water quality and biological processes by altering microbial communities in aquaculture systems, although challenges remain in establishing consistent and species-specific dosing strategies for large-scale applications.
Looking forward, the authors advocate for future research to move beyond basic efficacy studies to develop standardized methods for selecting and dosing probiotics tailored to various fish and shellfish species under diverse environmental conditions. They suggest leveraging advanced technologies such as metagenomics and proteomics to elucidate the mechanisms of probiotic action and to create more effective strains. Additionally, concerns regarding the horizontal gene transfer of antibiotic resistance genes (ARGs) necessitate thorough investigations, alongside the exploration of new formulations like synbiotics and postbiotics. The review calls for detailed cost-benefit analyses to strengthen the economic rationale for probiotic use, particularly for small-scale farms, ultimately aiming to establish scalable and economically viable protocols for the commercial application of probiotics in aquaculture.
Introduction
The introduction highlights the pressing challenges posed by the growing global population, particularly in terms of food security and resource scarcity, which have made aquaculture a crucial sector for providing protein-rich food and supporting employment worldwide. With global aquaculture production reaching 130.8 million tonnes in 2022, it has become the largest food-production sector. However, the industry faces significant sustainability challenges, including disease outbreaks, inefficient feed utilization, water quality degradation, and antibiotic overuse, particularly in developing countries that rely on traditional farming methods. These issues lead to substantial economic losses and threaten the long-term viability of aquaculture.
To address these challenges, the introduction proposes the adoption of probiotic supplements as a promising solution. Probiotics, beneficial bacteria that combat common freshwater pathogens such as *Streptococcus spp.* and *Aeromonas spp.*, enhance fish health by competing for resources, producing antimicrobial compounds, and stimulating the host immune response. They also improve feed efficiency and help maintain a healthy microbial balance, thereby reducing mortality rates in farmed fish and decreasing reliance on antibiotics, which is critical in combating antimicrobial resistance. This review aims to provide a comprehensive overview of probiotics, including their sources, isolation, selection criteria, and mechanisms, to support sustainable aquaculture practices that enhance fish health, improve water quality, and lower production costs.
Discussion
The discussion section of the research paper emphasizes the diverse sources of probiotics, highlighting that beneficial microbes can be isolated from various environments, including aquatic animals, soil, and even human sources. This diversity suggests that probiotics with potential applications in aquaculture are not limited to aquatic environments. However, a significant challenge remains in the form of a lack of standardized protocols for isolating and screening these microbes, which complicates the comparison of results across studies. The efficacy of probiotics is evaluated through various in vitro methods, such as pathogen antagonism tests, hemolysis assays, and adherence tests, but these methods may not fully replicate the complex interactions within a live host’s gut, necessitating complementary in vivo studies.
The section further discusses the importance of evaluating probiotic strains based on their safety, adherence capabilities, and ability to withstand gastrointestinal conditions, such as varying pH levels and bile salt concentrations. Probiotics exhibit antagonistic effects against pathogens, contributing to microbial balance and disease resistance in fish. Additionally, the paper highlights the positive impact of probiotics on fish growth performance, health, and stress resistance, noting that they can enhance nutrient absorption, improve immune responses, and even influence reproductive health by modulating hormone levels. The role of probiotics in improving water quality is also underscored, as they can help maintain acceptable ammonia levels and reduce harmful inorganic nitrogen compounds in aquaculture systems. Overall, while the potential benefits of probiotics in aquaculture are substantial, further research is needed to elucidate the specific mechanisms of action and to establish long-term safety and efficacy protocols.