English
中文 (中国)
Tóm tắt
Nghiên cứu này nhằm đánh giá tác động của các mức lipid khác nhau trong khẩu phần ăn đến sự tăng trưởng, sức khỏe và quá trình chuyển hóa của cua bùn non Scylla paramamosain. Ba khẩu phần ăn isonitrogenous với hàm lượng lipid khác nhau (4,87%, 10,75% và 16,10%) được thiết kế để nuôi cua trong 6 tuần. Kết quả cho thấy, khẩu phần ăn chứa 10,75% lipid giúp cua tăng trưởng tốt nhất, thể hiện qua các chỉ số tăng trọng, tốc độ tăng trưởng và hiệu quả sử dụng thức ăn cao hơn đáng kể so với các nhóm còn lại. Tuy nhiên, hàm lượng lipid quá cao (16,10%) lại gây ra tình trạng tích lũy mỡ ở gan tụy, giảm khả năng chống oxy hóa và ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình chuyển hóa lipid và glucose. Cụ thể, cua ăn khẩu phần 16,10% lipid có nồng độ malondialdehyde (MDA) cao nhất, chỉ số đánh giá stress oxy hóa, và biểu hiện gen liên quan đến quá trình tổng hợp chất béo tăng cao. Ngược lại, biểu hiện gen liên quan đến quá trình oxy hóa beta và vận chuyển glucose giảm, cho thấy khả năng chuyển hóa năng lượng bị hạn chế. Nghiên cứu này khẳng định tầm quan trọng của việc điều chỉnh hàm lượng lipid trong khẩu phần ăn để tối ưu hóa tăng trưởng và sức khỏe của cua bùn non. Mức lipid 10,75% là phù hợp nhất cho loài này, giúp cân bằng giữa tăng trưởng và sức khỏe. Việc bổ sung lipid quá mức có thể gây ra các vấn đề về chuyển hóa và sức khỏe cho cua.
Giới thiệu
Lipid trong khẩu phần ăn cũng đã được chứng minh là có tác dụng tiết kiệm protein, giúp giảm protein trong khẩu phần ăn dưới dạng chi tiêu năng lượng và thúc đẩy sự phát triển của động vật thủy sản (NRC, 2011. Hàm lượng lipid thích hợp trong khẩu phần ăn rất quan trọng để đạt được hiệu suất tăng trưởng tốt nhất của cá và giáp xác, đồng thời cũng rất quan trọng đối với việc xây dựng khẩu phần ăn và chất lượng sản phẩm cuối cùng (Shen và cộng sự, 2022). Lượng lipid quá mức hoặc thiếu hụt trong khẩu phần ăn sẽ dẫn đến giảm lượng thức ăn tiêu thụ và do đó, gây bất lợi cho sự tăng trưởng và sức khỏe (Jin và cộng sự, 2020; NRC, 2011). Ngoài ra, lượng lipid dư thừa trong khẩu phần ăn có thể làm tăng lắng đọng lipid và dẫn đến rối loạn chuyển hóa ở động vật thủy sản (Du và cộng sự, 2008; Lu và cộng sự, 2014; Shiau và Huang, 1990). Nhìn chung, các nghiên cứu trước đây chỉ ra rằng lipid thiếu hụt trong khẩu phần ăn không thể cung cấp đủ axit béo thiết yếu và năng lượng để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng và gây ra tình trạng giảm lượng lipid ăn vào và các chất dinh dưỡng thiết yếu khác, cuối cùng làm giảm hiệu suất tăng trưởng ở động vật giáp xác, chẳng hạn như cua bùn (Scylla paramamosain) (Zhao và cộng sự, 2015), tôm càng đỏ Úc (Cherax quadricarinatus) (CortES-Jacinto và cộng sự, 2005), tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) (Zhang và cộng sự, 2013) và ghẹ chấm (Portunus trituberculatus) (Sun và cộng sự, 2020). Các nghiên cứu trước đây đã chứng minh rằng nhu cầu lipid của cua bùn dao động từ 4,2% đến 13,8% (Han và cộng sự, 2013; Huo và cộng sự, 2014; Sheen và Wu, 1999; Sun và cộng sự, 2020; Zhao và cộng sự, 2015). Tuy nhiên, khi mức lipid trong khẩu phần ăn vượt quá 14,82%, tỷ lệ sống sót và tốc độ tăng trưởng riêng (SGR) của cua bùn giảm đáng kể (Xu và cộng sự, 2020). Dầu cá chứa một lượng lớn PUFA chuỗi dài (≥C20) (LC-PUFA) chiếm một tỷ lệ quan trọng trong thức ăn thủy sản và dễ bị oxy hóa để tạo ra peroxide (Monroig và Kabeya, 2018; Lazo và cộng sự, 2020). Do đó, peroxide lipid quá mức có thể gây ra stress oxy hóa (Abdel-Daim và cộng sự, 2019; Abdelkhalek và cộng sự, 2015). Trong các sinh vật, các loài oxy phản ứng (ROS) tác động lên lipid để tạo ra phản ứng peroxy hóa và gây độc tế bào (Halliwell và Chirico, 1993). Để ngăn ngừa tổn thương do peroxide, cá và động vật giáp xác sử dụng hệ thống chống oxy hóa của cơ thể (Lushchak, 2011; Mourente và cộng sự, 2007).
Nhìn chung, lipid trong khẩu phần ăn được tiêu hóa và một số axit béo bị oxy hóa để tạo ra năng lượng, và các axit béo dư thừa được este hóa thành TG và được lưu trữ trong các giọt lipid trong tế bào chất (NRC, 2011; Judge và Dodd, 2020. Quá trình này liên quan đến nhiều phản ứng sinh hóa, các enzyme chính và các chất điều hòa phiên mã liên quan (Iqbal và Hussain, 2009; Chen và cộng sự, 2015). Hầu hết các loài động vật thủy sinh sử dụng lipid tốt hơn carbohydrate (NRC, 2011. Tuy nhiên, thông tin về vai trò của lipid trong khẩu phần ăn trong quá trình chuyển hóa glucose còn rất khan hiếm. Ở động vật có vú, sự tích tụ quá nhiều mỡ trong cơ thể có thể gây ra một loạt các bất thường về chuyển hóa và bệnh tật, chẳng hạn như rối loạn chức năng tế bào β, rối loạn lipid máu, kháng insulin và tiểu đường loại 2 (Colditz và cộng sự, 1995; Klein và cộng sự, 2022). Nguyên nhân của những vấn đề này có liên quan chặt chẽ đến sự gia tăng nồng độ axit béo tự do (FFA) trong hemolymp (Boden và cộng sự, 1998). Ở động vật thủy sinh, mức độ hoặc loại lipid trong khẩu phần ăn ảnh hưởng đến mức glucose hemolymp và biểu hiện của gluts ở Salmo salar (Menoyo và cộng sự, 2006). Hơn nữa, các nghiên cứu trước đây đã báo cáo rằng lipid quá mức trong khẩu phần ăn có thể gây rối loạn cân bằng glucose ở một số loài cá (Barma và cộng sự, 2006; Figueiredo-Silva và cộng sự, 2012; Panserat và cộng sự, 2002; Zhang và cộng sự, 2018). Tuy nhiên, tác động của lipid quá mức trong khẩu phần ăn đối với quá trình chuyển hóa glucose ở giáp xác vẫn chưa được báo cáo. Do đó, vai trò của lipid trong khẩu phần ăn đối với cân bằng glucose ở giáp xác và khả năng dung nạp glucose cần được nghiên cứu thêm.
Ở Trung Quốc, cua bùn (Scylla paramamosain) là một loài giáp xác quan trọng trong nuôi trồng thủy sản (Lin và cộng sự, 2017; Walton và cộng sự, 2006). Do chất lượng thịt ngon, tăng trưởng nhanh và giá trị kinh tế cao nên cua bùn rất được người tiêu dùng và nông dân ưa chuộng (Ma và cộng sự, 2006; Shi và cộng sự, 2019). Cho đến nay, các nghiên cứu về dinh dưỡng của cua bùn chủ yếu tập trung vào nhu cầu dinh dưỡng đa lượng chính như protein và lipid, và các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng mức lipid trong khẩu phần ăn tối ưu là 8,52% – 11,63% đối với cua bùn (Zhao và cộng sự, 2015). Cho đến nay, tác động của mức lipid trong khẩu phần ăn đối với quá trình chuyển hóa glucose và lipid cũng như hình thái mô của cua bùn vẫn chưa được nghiên cứu. Do đó, mục tiêu của nghiên cứu hiện tại là đánh giá tác động của mức lipid trong khẩu phần ăn đối với sự tăng trưởng, khả năng chống oxy hóa, hình thái mô và biểu hiện của các gen liên quan đến quá trình chuyển hóa lipid và glucose ở cua bùn. Kết quả có thể khám phá các cơ chế điều hòa khác biệt của mức lipid trong khẩu phần ăn đối với quá trình chuyển hóa glucose và lipid.
Vật liệu và phương pháp
Tuyên bố về đạo đức
Tất cả các quy trình thử nghiệm đều tuân thủ Quy trình vận hành tiêu chuẩn (SOP) của Hướng dẫn sử dụng động vật thí nghiệm của Đại học Ninh Ba. Nghiên cứu đã được Ủy ban khoa học đạo đức về thí nghiệm trên động vật của Đại học Ninh Ba chấp thuận.
Chuẩn bị khẩu phần ăn
Các khẩu phần ăn thử nghiệm (khoảng 41,0% protein) được xây dựng để chứa ba mức lipid và hàm lượng lipid được phân tích lần lượt là 4,87%, 10,75% và 16,1%. Bột cá Peru, protein đậu nành cô đặc, bột krill, bột globulin máu (sấy phun) và bột phụ phẩm gia cầm được sử dụng làm nguồn protein chính. Tinh bột ngô là nguồn carbohydrate duy nhất, xenlulo được sử dụng để cân bằng mức lipid trong khẩu phần ăn. Thành phần và hàm lượng axit béo của khẩu phần ăn thử nghiệm được trình bày trong Bảng 1 và Bảng 2. Các thành phần được trộn đều và sau đó được xử lý bằng máy đùn và máy tạo viên để tạo ra viên có hai kích thước (đường kính 2 mm và 4 mm). Khẩu phần ăn được sấy khô trong không khí đến độ ẩm 10% ở 60 ℃, niêm phong và bảo quản ở nhiệt độ -20 ℃ cho đến khi sử dụng.
Bảng 1 Thành phần và thành phần cơ bản của khẩu phần ăn thử nghiệm (trên cơ sở khô không khí, %).
a Ghi chú: Hỗn hợp khoáng chất và hỗn hợp vitamin được chuẩn bị theo Sun et al. (2020).
b Các thành phần cơ bản là các giá trị đo được.
Bảng 2 Thành phần axit béo của chế độ ăn thử nghiệm.
a SFA, axit béo bão hòa: 16:0, 14:0, 18:0, 17:0, 20:0, 21:0, 22:0;
b MUFA, axit béo không bão hòa đơn: 16:1 n, 18:1n-9, 20:1n-9, 22:1n-11;
c n-6 PUFA: 18:2n-6, 18:3n-6, 20:2n-6, 20:4n-6, 22:4n-6;
d n-3 PUFA: 18:3n-3, 18:4n-3, 20:4n-3, 20:5n-3, 22:5n-3, 22:6n-3;
e LC PUFA, axit béo không bão hòa đa chuỗi dài: 20:4n-6, 20:5n-3, 22:6n-3.
Nuôi cua và điều kiện thử nghiệm
Cua bùn được mua từ một trang trại thương mại (Xiangshan, Ninh Ba). Cơ sở Meishan của Đại học Ninh Ba (Ninh Ba, Trung Quốc) là địa điểm thử nghiệm cho ăn. Cua được nuôi trong bể nuôi tuần hoàn (RAS) 100 L (40 cm * 60 cm * 48 cm) trong hai tuần trước khi thử nghiệm cho ăn để thích nghi với môi trường. Tổng cộng 96 con cua bùn (trọng lượng cơ thể ban đầu là 5,10 ± 0,05 g) được phân bổ ngẫu nhiên vào 24 bể nuôi với bốn con cua trong mỗi bể và bể được chia thành bốn bể có 2 vách ngăn để ngăn cua cắn nhau. Để cho phép trao đổi không khí trong bể cá và nước biển, có nhiều lỗ trên các rào cản cấp thực phẩm. Mỗi nghiệm thức (khẩu phần ăn) bao gồm bốn lần lặp lại, tám con cua được nuôi trong mỗi lần lặp lại và được đặt ngẫu nhiên trong hai hệ thống nuôi trong bể cá. Mỗi con cua được nuôi trong một ngăn riêng trong mỗi bể cá. Trong thời gian thử nghiệm kéo dài 6 tuần, tỷ lệ cho ăn hàng ngày là khoảng 6% trọng lượng ướt và cua được cho ăn lúc 6:00 chiều hàng ngày. Phân và thức ăn thừa được loại bỏ vào mỗi buổi sáng. Các thông số chất lượng nước biển trong quá trình thử nghiệm như sau: nhiệt độ là 24–30 ℃, pH là 7,3–8,0, độ mặn là 25–29 ppt, oxy hòa tan là 6,5–7,0 mg/L.
Thu thập mẫu
Cua được cân và đếm sau thử nghiệm cho ăn kéo dài 6 tuần để xác định phần trăm tăng trọng (PWG), tốc độ tăng trưởng riêng (SGR) và tỷ lệ sống. Gây mê cua bằng đá. Theo quy trình được phác thảo bởi Jin et al. (2020), các mẫu hemolymp từ ba con cua trong mỗi nghiệm thức được lấy từ khoang màng ngoài tim bằng ống tiêm 1 mL, cho vào các ống ly tâm 1,5 mL và ly tâm ở 4℃, 3500 vòng/phút trong 10 phút bằng máy ly tâm (máy ly tâm Eppendorf 5810 R, Đức), thu thập phần dịch trong và bảo quản ở − 80℃ cho đến khi phân tích các đặc điểm huyết học và các thông số chống oxy hóa. Sau khi thu thập các mẫu hemolymp, gan tụy của ba con cua được nhanh chóng lấy ra và cho vào các ống ly tâm chứa dung dịch bảo vệ RNA (dung dịch bảo vệ RNA được mua từ Công ty TNHH Khoa học và Công nghệ Solarbio Bắc Kinh). Một trong những ống ly tâm này được nhanh chóng cho vào ống Eppendorf 1,5 mL, sau đó nhanh chóng đông lạnh bằng nitơ lỏng để ngăn chặn sự phân hủy RNA và giữ ở − 80℃ để phân tích biểu hiện gen. Ngoài ra, một phần nhỏ của cùng một đoạn gan tụy được đặt trong ống ly tâm 2 mL chứa dung dịch paraformaldehyde 4% từ mỗi lần sao chép, các ống được phủ bằng giấy bạc và bảo quản ở nhiệt độ -80℃ cho đến khi phân tích thêm các lát cắt kính hiển vi quang học. Các mẫu còn lại được sử dụng để phân tích hoạt động của enzyme và hàm lượng glycogen. Ngoài ra, cơ từ ba con cua mỗi nghiệm thức được lấy để phân tích hàm lượng glycogen và lipid.
Thành phần cơ bản và thành phần axit béo
Hàm lượng protein thô, lipid thô, độ ẩm và tro trong khẩu phần ăn được xác định theo phương pháp của Hiệp hội các nhà hóa học phân tích chính thức (AOAC, 2006). Các phương pháp phân tích chi tiết được tham khảo từ nghiên cứu trước đây (Sun và cộng sự, 2015). Hàm lượng ẩm được đo bằng cách sấy mẫu đến khối lượng không đổi ở 105℃. Lipid thô được chiết xuất thông qua phương pháp chiết xuất ete sử dụng Hệ thống Soxtec HT (Hệ thống Soxtec HT6, Tecator, Thụy Điển). Protein thô (N × 6,25) được xác định theo phương pháp đốt Dumas với máy phân tích protein (FP-528, Leco, Hoa Kỳ) và hàm lượng tro được đo bằng lò nung ở 550℃ trong 8 giờ. Thành phần axit béo trong khẩu phần ăn được phân tích như đã mô tả chi tiết trước đây (Jin và cộng sự, 2015). Các mẫu khẩu phần ăn đông khô được cho vào ống thủy tinh vặn vít dung tích 12 mL có nắp đậy (chứa miếng đệm teflon). Sau đó, thêm 3 mL kali hydroxit metanol (1 N) và đun nóng ở 72℃ trong bồn nước trong 20 phút. Sau khi làm nguội, thêm 3 mL HCL-methanol (2 N) và đun nóng hỗn hợp ở 72℃ trong bồn nước trong 20 phút nữa. Các thử nghiệm trước đó đã được tiến hành để đảm bảo rằng tất cả các axit béo có thể được este hóa theo các quy trình trên. Cuối cùng, thêm 1 mL hexan vào hỗn hợp trên, lắc mạnh trong 1 phút, sau đó để tách thành hai lớp. Các metyl este của axit béo được tách ra và đo bằng GC–MS (Agilent technologies 7890B-5977A, Hoa Kỳ). Kết quả được hiển thị dưới dạng phần trăm TFA.
Phân tích đặc điểm huyết học và gan tụy
Nồng độ glucose huyết học và gan tụy (GLU) được thử nghiệm bằng phương pháp hexokinase; cholesterol toàn phần (TC), triglyceride toàn phần (TG) và lipoprotein tỷ trọng thấp (LDL) được đo bằng cholesterol oxidase (CHOD-PAP); pyruvate được xác định bằng phương pháp đo màu. Các bước chi tiết của các phương pháp này tuân theo hướng dẫn của nhà cung cấp (Viện Kỹ thuật sinh học Nam Kinh Jiancheng, Giang Tô, Trung Quốc). Axit béo tự do (FFA) có thể kết hợp với Cu2+ để tạo thành muối đồng axit béo và hòa tan trong cloroform. Muối đồng axit béo tỷ lệ thuận với FFA. Xác định hàm lượng Cu2+ bằng thuốc thử Cu, tham khảo hướng dẫn của nhà sản xuất để biết các bước vận hành cụ thể và ước tính hàm lượng FFA theo công thức (Viện Kỹ thuật sinh học Nam Kinh Jiancheng, Giang Tô, Trung Quốc). Peptide như insulin được xác định bằng xét nghiệm miễn dịch hấp thụ liên kết với enzyme sandwich một bước kháng thể kép (ELISA) sử dụng bộ dụng cụ (Công ty TNHH Công nghệ sinh học Thượng Hải Qiaodu, Trung Quốc). Thêm mẫu, tiêu chuẩn và kháng thể phát hiện được gắn nhãn HRP vào các giếng nhỏ phủ kháng thể peptide giống insulin đã tráng trước, ủ và rửa kỹ. Màu được phát triển bằng chất nền tetramethylbenzidine (TMB). TMB được chuyển thành màu xanh lam dưới sự xúc tác của peroxidase và thành màu vàng cuối cùng dưới tác động của axit. Cường độ màu có tương quan tích cực với glucagon trong mẫu. Đo độ hấp thụ (giá trị OD) bằng đầu đọc vi mạch ở bước sóng 450 nm để tính nồng độ mẫu. Hormone tăng đường huyết (CHH) được xác định bằng cùng phương pháp như peptide như insulin và sử dụng kháng thể hormone tăng đường huyết.
Xét nghiệm thông số chống oxy hóa gan tụy
Tổng khả năng chống oxy hóa (T-AOC) được đánh giá thông qua phương pháp ABTS, bằng cách đo độ hấp thụ của ABTS•+ ở 405 nm hoặc 734 nm và tính tổng khả năng chống oxy hóa của mẫu. Hoạt động của superoxide dismutase (SOD) được xác định bằng phương pháp xanthine oxidase, dựa trên khả năng ức chế quá trình oxy hóa hydroxylamine của hệ thống xanthine-xanthine oxidase. Malondialdehyde (MDA) được đánh giá bằng phương pháp đo màu. Hàm lượng glutathione (GSH) trong dịch nổi được đo bằng phản ứng với axit dithionitrobenzoic (DTNB) và theo dõi bằng độ hấp thụ ở 412 nm. Glutathione peroxidase (GSH-PX) được đánh giá bằng cách xác định mức tiêu thụ glutathione khử trong các phản ứng enzym. Các bước chi tiết của các phương pháp này tuân theo hướng dẫn của nhà cung cấp (Viện Kỹ thuật sinh học Jian cheng Nam Kinh, Giang Tô, Trung Quốc).
Xét nghiệm hàm lượng glycogen trong gan tụy, cơ và lipid cơ
Hàm lượng glycogen trong gan tụy và cơ được xác định bằng bộ dụng cụ thử nghiệm chẩn đoán (Viện Kỹ thuật sinh học Jian cheng Nam Kinh, Giang Tô, Trung Quốc) theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Hàm lượng lipid thô trong cơ được đo theo phương pháp của Hiệp hội các nhà hóa học phân tích chính thức (AOAC, 2006).
Phân tích PCR định lượng thời gian thực
Sử dụng thuốc thử Trizol, tổng RNA được phân lập từ mô gan tụy (Vazyme Biotech co., Ltd). Nồng độ và độ tinh khiết của tổng RNA sau đó được đánh giá bằng phương pháp điện di gel agarose biến tính 1% và máy quang phổ nano-Drop 2000 (NanoDrop Technologies, Hoa Kỳ). Sử dụng HiScript III RT SuperMix cho qPCR (Vazyme Biotech Co., Ltd.) để tổng hợp cDNA, 1000 ng RNA đã xử lý bằng DNAase đã được sử dụng. Phân tích gen tham chiếu sử dụng hai gen ứng cử viên được cho là β-actin và ef-1α. Gen tham chiếu được sử dụng để so sánh các mức độ biểu hiện gen tương đối được xác định là β-actin có độ ổn định cao. Bảng 3 hiển thị các đoạn mồi cụ thể. Hiệu quả khuếch đại của tất cả các gen đều gần bằng nhau và dao động từ 98% đến 108,3%. Quá trình khuếch đại RT-PCR sử dụng Lightcycler 96 (Roche) và các thành phần phản ứng và thông số chu kỳ của nó đã được trình bày chi tiết trong một công trình trước đây (Luo và cộng sự, 2021). Biểu hiện gen của nhóm khẩu phần ăn 4,87% lipid được đặt ở mức 1. Mức độ biểu hiện của gen mục tiêu được tính bằng phương pháp 2–ΔΔCt như Livak và Schmittgen mô tả (Livak và Schmittgen, 2002).
Bảng 3 Các đoạn mồi PCR định lượng thời gian thực cho quá trình chuyển hóa glucose và lipid và các gen liên quan đến con đường truyền tín hiệu insulin ở Scylla paramamosain.
Cắt mô và quan sát
Mô gan tụy được phân lập và cố định ngay trong paraformaldehyde 4% để chuẩn bị parafin và các phần đông lạnh (Servicebio, Hàng Châu, Trung Quốc). Gan tụy được cố định trong ít nhất 24 giờ và cắt thành các phần thích hợp trong tủ hút. Một mẫu gan tụy cố định được sử dụng để tạo các phần parafin. Nó được khử nước trong etanol với nồng độ tăng dần và loại bỏ trong xylen. Sau khi nhúng parafin, cắt thành các lát 4 µm bằng máy cắt. Tiến hành nhuộm bằng hematoxylin và eosin (H&E) và chụp ảnh dưới kính hiển vi (Nikon Eclipse CI, Tokyo, Nhật Bản). Một mẫu khác được sử dụng để tạo lát đông lạnh. Mẫu này được khử nước trong dung dịch sucrose với nồng độ tăng dần trong hơn 48 giờ, sau đó nhúng vào máy cắt đông lạnh và cắt thành lát khoảng 4 µm để nhuộm đỏ dầu O và chụp ảnh dưới kính hiển vi. Các lát cắt mô được nhuộm bằng dung dịch đỏ dầu O trong 8–10 phút ở nhiệt độ phòng và nhân tế bào được nhuộm ngược bằng dung dịch hematoxylin trong 3–5 phút. Sau khi nhuộm, các lát cắt được rửa dưới vòi nước đang chảy. Cuối cùng, cố định một tấm kính phủ lên phiến kính bằng dung dịch gắn thạch glycerol (Servicebio, Trung Quốc) và quan sát các giọt lipid bằng kính hiển vi quang học ở độ phóng đại 400 lần. Khu vực nhuộm bằng dung dịch đỏ dầu O được phân tích bằng phần mềm Image-Pro Plus 6.0 (Media Cybernetics, Rockville, MD, Hoa Kỳ).
Phân tích thống kê
Kết quả được thể hiện dưới dạng giá trị trung bình ± S.E.M. (n = 4). Tác động chính của việc thay đổi thức ăn được đánh giá bằng cách sử dụng phân tích phương sai một chiều (ANOVA). Giá trị trung bình của các nhóm được so sánh thêm bằng cách sử dụng các phép kiểm tra phạm vi đa biến LSD trong đó có sự khác biệt đáng kể (P < 0,05 và P < 0,01). Sử dụng SPSS 20.0, tất cả các phân tích thống kê đã được thực hiện. Graphpad prism 8 đã được sử dụng để lập biểu đồ. Các thông số sau đã được tính toán:
Tỷ lệ tăng trọng lượng (PWG, %) = 100* (trọng lượng cuối cùng – trọng lượng ban đầu) / trọng lượng ban đầu
Tỷ lệ sống (%) = 100* (số lượng cua cuối cùng) / (số lượng cua ban đầu)
Tỷ lệ tăng trưởng riêng (SGR, %/ ngày) = 100 × (Ln (trọng lượng cuối cùng) − Ln (trọng lượng ban đầu)) / t.
Hiệu quả thức ăn (FE) = tăng trọng cua (g) / tổng lượng thức ăn tiêu thụ (g)
Tỷ lệ hiệu quả protein (PER) = tăng trọng (g, trọng lượng ướt) / lượng protein tiêu thụ (g, trọng lượng khô).
Kết quả
Hiệu suất tăng trưởng và sử dụng thức ăn
Tác động của mức lipid trong khẩu phần ăn lên hiệu suất tăng trưởng và sử dụng thức ăn được thể hiện trong Bảng 4. Cua được cho ăn khẩu phần ăn có 10,75% lipid có FW, PWG và SGR cao nhất trong số tất cả các nghiệm thức (P < 0,05). Cua được cho ăn khẩu phần ăn có 4,87% lipid có PER và FE thấp hơn so với cua được cho ăn khẩu phần ăn có 10,75% và 16,1% lipid (P > 0,05). Tỷ lệ sống không bị ảnh hưởng đáng kể bởi mức lipid trong khẩu phần ăn.
Bảng 4 Hiệu suất tăng trưởng và sử dụng thức ăn của Scylla paramamosain được cho ăn khẩu phần ăn có mức lipid khác nhau.
Dữ liệu được biểu diễn dưới dạng giá trị trung bình ± S.E.M. của bốn lần lặp lại (n = 4). Các giá trị trung bình trong cùng một hàng có chữ số mũ khác nhau thì khác biệt đáng kể (P < 0,05). PWG, phần trăm tăng trọng; SGR, tốc độ tăng trưởng riêng; PER, tỷ lệ hiệu quả protein; FE, hiệu quả thức ăn.
Chỉ số sinh hóa hemolymp và gan tụy
Các chỉ số sinh hóa trong máu và gan tụy của cua bùn được cho ăn các mức lipid khác nhau trong khẩu phần ăn được trình bày trong Bảng 5. Trong hemolymp, nồng độ glucose, triglyceride (TG), cholesterol toàn phần (TCHO), lipoprotein tỷ trọng thấp (LDL), axit béo tự do (FFA) và pyruvate tăng đáng kể khi mức lipid trong khẩu phần ăn tăng từ 4,87% lên 16,10% (P < 0,05), trong khi hormone tăng đường huyết ở giáp xác (CHH) không bị ảnh hưởng đáng kể bởi mức lipid trong khẩu phần ăn (P > 0,05). Cua được cho ăn khẩu phần ăn có 16,1% lipid biểu hiện nồng độ insulin (INS) thấp hơn so với những con được cho ăn các khẩu phần ăn khác (P < 0,05). Nồng độ TG, TCHO, LDL, FFA và pyruvate trong gan tụy tăng đáng kể khi mức lipid trong khẩu phần ăn tăng từ 4,87% lên 16,1% (P < 0,05), mặc dù CHH giảm mạnh khi mức lipid trong khẩu phần ăn tăng.
Bảng 5 Chỉ số sinh hóa hemolymp và gan tụy của Scylla paramamosain được cho ăn khẩu phần ăn có nhiều lipid khác nhau.
Dữ liệu được biểu diễn dưới dạng giá trị trung bình ± S.E.M. của bốn lần lặp lại (n = 4). Các giá trị trung bình trong cùng một hàng có chữ số mũ khác nhau thì khác biệt đáng kể (P < 0,05). GLU, glucose; TG, triglyceride; TCHO, tổng cholesterol; LDL, lipoprotein mức thấp; FFA, axit béo tự do; CHH, hormone tăng đường huyết ở giáp xác; INS, giống insulin.
Chỉ số chống oxy hóa trong gan tụy
Chỉ số chống oxy hóa trong gan tụy được thể hiện trong Bảng 6. Cua được cho ăn khẩu phần ăn có 16,10% lipid biểu hiện hoạt động GSH-Px thấp hơn so với những con được cho ăn khẩu phần ăn có 4,87% và 10,75% lipid (P < 0,05). Cua được cho ăn khẩu phần ăn có 16,19% lipid biểu hiện nồng độ MDA trong gan tụy cao hơn đáng kể so với những con được cho ăn các khẩu phần ăn khác (P < 0,05). Nồng độ GSH và hoạt động của T-AOC và SOD trong gan tụy không bị ảnh hưởng đáng kể bởi mức lipid trong khẩu phần ăn (P > 0,05).
Bảng 6 Chỉ số chống oxy hóa trong gan tụy của Scylla paramamosain được nuôi bằng khẩu phần ăn lipid khác nhau.
Dữ liệu được biểu diễn dưới dạng giá trị trung bình ± S.E.M. của bốn lần lặp lại (n = 4). Các giá trị trung bình trong cùng một hàng có chữ số mũ khác nhau thì khác biệt đáng kể (P < 0,05). T-AOC, tổng khả năng chống oxy hóa; SOD, superoxide dismutase; GSH, glutathione; GSH-Px, glutathione peroxidase; MDA, malondialdehyde.
Nồng độ glycogen và lipid trong mô
Nồng độ glycogen trong gan tụy, glycogen và lipid trong cơ của cua bùn được cho ăn các mức lipid khác nhau trong khẩu phần ăn được trình bày trong Hình 1 (A), Hình 1 (B) và Hình 1 (C). Nồng độ glycogen trong gan tụy và cơ tăng đáng kể khi mức lipid trong khẩu phần ăn tăng (P < 0,05, Hình 1 (A) và Hình 1 (B)). Cua được cho ăn khẩu phần ăn có 16,1% lipid có nồng độ lipid trong cơ cao hơn so với những con được cho ăn các khẩu phần ăn khác (P < 0,05, Hình 1 (C)).
Hình 1. Nồng độ glycogen trong gan tụy, glycogen trong cơ và lipid trong cơ ở cua bùn non Scylla paramamosain được nuôi bằng các khẩu phần ăn lipid khác nhau. (A) nồng độ glycogen trong gan tụy. (B) nồng độ glycogen trong cơ. (C) nồng độ lipid trong cơ.
Mức mRNA trong gan tụy
Mức độ biểu hiện của các gen liên quan đến chuyển hóa lipid
Biểu hiện tương đối của các gen liên quan đến chuyển hóa lipid, bao gồm tổng hợp lipid (fas, acc1, srebp1 và g6pd), phân giải lipid (cpt1, cpt2, acox1 và fabp4) và sinh tổng hợp LC-PUFA (elovl4 và elovl5) được trình bày trong Hình 2 (A), Hình 2 (B) và Hình 2 (C). Biểu hiện của các gen tổng hợp lipid, chẳng hạn như fas, acc1, srebp1 và g6pd, bị giảm đáng kể ở những con cua được cho ăn khẩu phần ăn có 10,75% và 16,10% lipid so với những con được cho ăn khẩu phần ăn có 4,87% lipid (P < 0,05, Hình 2 (A)). Khi phân giải lipid, biểu hiện mRNA của cpt1 được điều chỉnh lại đáng kể ở những con cua được cho ăn khẩu phần ăn có 10,75% và 16,1% lipid, tuy nhiên, mức độ biểu hiện của cpt2, acox1 và fabp4 bị điều chỉnh xuống đáng kể ở những con cua được cho ăn khẩu phần ăn có 10,75% và 16,1% lipid (P < 0,05, Hình 2 (B)). Khi sinh tổng hợp LC-PUFA, biểu hiện của elovl4 bị điều chỉnh xuống đáng kể với mức lipid trong khẩu phần ăn tăng từ 4,87% lên 16,1% (P < 0,05, Hình 2 (C)).
Hình 2. Mức độ biểu hiện của các gen liên quan đến chuyển hóa lipid trong gan tụy của cua bùn Scylla paramamosain được cho ăn các khẩu phần ăn có lipid khác nhau. (A) tổng hợp lipid. (B) phân giải lipid. (C) sinh tổng hợp LC-PUFA. Dữ liệu được báo cáo dưới dạng trung bình và SEM (n = 4). Các giá trị trên cùng một dòng với các chữ số mũ khác nhau thì khác biệt đáng kể (P ˂ 0,05). Biểu hiện gen của nhóm khẩu phần ăn 4,87% lipid được đặt ở mức 1. fas, fatty acid synthase; acc1, acetyl-CoA carboxylase 1; srebp1, sterol regulator element-binding protein; g6pd, glucose 6-phosphate dehydrogenase. cpt1, carnitine palmitoyltransferase 1; cpt2, carnitine palmitoyltransferase 2; acox1, Acy-CoA oxidase 1; fabp4, fatty acid-binding protein. elovl4, sự kéo dài của protein axit béo chuỗi rất dài 4; elovl5, sự kéo dài của protein axit béo chuỗi rất dài 5.
Mức độ biểu hiện của các gen liên quan đến quá trình chuyển hóa glucose
Biểu hiện tương đối của các gen liên quan đến quá trình chuyển hóa glucose, bao gồm đường phân (gk và pfk), tân tạo glucose (pepck và foxo) và chất vận chuyển glucose (glut1 và glut4) được trình bày trong Hình 3 (A) và Hình 3 (B). Biểu hiện mRNA thấp nhất của gk và pfk trong gan tụy xảy ra ở những con cua được cho ăn khẩu phần ăn có 16,10% lipid (P < 0,05, Hình 3 (A)), biểu hiện của các gen liên quan đến tân tạo glucose như pepck và foxo bị giảm đáng kể ở những con cua được cho ăn khẩu phần ăn có 10,75% và 16,10% lipid (P < 0,05, Hình 3 (A)). Những con cua được cho ăn khẩu phần ăn có 16,10% lipid biểu hiện mRNA thấp hơn đáng kể của glut1 và glut4 so với những con được cho ăn khẩu phần ăn có 4,87% lipid (P < 0,05, Hình 3 (B)).
Hình 3. Mức độ biểu hiện của các gen liên quan đến chuyển hóa glucose trong gan tụy của cua bùn non Scylla paramamosain được cho ăn các khẩu phần ăn có lipid khác nhau. (A) đường phân và tân tạo glucose. (B) chất vận chuyển glucose. Dữ liệu được báo cáo dưới dạng trung bình và SEM (n = 4). Các giá trị trên cùng một dòng với các chữ số mũ khác nhau là khác biệt đáng kể (P ˂ 0,05). Biểu hiện gen của nhóm khẩu phần ăn 4,87% lipid được đặt ở mức 1. pk, pyruvate kinase; pfk, Phosphofructokinase; pepck, Phosphoenolpyruvate carboxykinase; foxo, forkhead Box O. glut1, chất vận chuyển glucose 1; glut4, chất vận chuyển glucose 4.
Mức độ biểu hiện của mRNA liên quan đến con đường insulin Biểu hiện tương đối của các gen liên quan đến con đường tín hiệu insulin (như akt, pi3k và irs) được trình bày trong Hình 4. Biểu hiện mRNA thấp nhất của pi3k và irs trong gan tụy được quan sát thấy ở những con cua được cho ăn khẩu phần ăn có 10,75% lipid (P < 0,05). Tuy nhiên, biểu hiện của akt không bị ảnh hưởng đáng kể bởi mức lipid trong khẩu phần ăn.
Hình 4. Mức độ biểu hiện của các gen liên quan đến con đường insulin trong gan tụy của cua bùn non Scylla paramamosain được nuôi bằng các khẩu phần ăn lipid khác nhau. Dữ liệu được báo cáo dưới dạng giá trị trung bình và SEM (n = 4). Các giá trị trên cùng một dòng với các chữ số mũ khác nhau thì khác biệt đáng kể (P ˂ 0,05). Biểu hiện gen của nhóm khẩu phần ăn lipid 4,87% được đặt ở mức 1. akt, protein kinase B; pi3k, phosphoinositol 3 kinase; irs, chất nền thụ thể insulin.
Phân tích mô học gan tụy
Cấu trúc kính hiển vi quang học của gan tụy với hematoxylin & eosin, nhuộm đỏ dầu O và vùng đỏ dầu dương tính. được trình bày trong Hình 5 (A), Hình 5 (B) và Hình 5 (C). Số lượng các giọt lipid và không bào cao trong ống gan tăng đáng kể khi mức lipid trong khẩu phần ăn tăng. Màng đáy bong ra (Bm) được quan sát thấy ở những con cua được cho ăn khẩu phần ăn có 16,10% lipid (Hình 5 (A)). Nhuộm Oil Red-O cho thấy sự gia tăng đáng kể ở vùng lắng đọng lipid (vùng dầu đỏ dương tính) với mức lipid trong khẩu phần ăn (Hình 5 (B) và Hình 5 (C), P < 0,05).
Hình 5. Mô học gan tụy ở cua bùn Scylla paramamosain non được nuôi bằng các khẩu phần ăn lipid khác nhau. (A) Nhuộm H&E làm tăng độ tương phản (400X). (B) Nhuộm Oil Red O làm tăng độ tương phản (400X). (C) Vùng dương tính với Oil red. a, khẩu phần ăn có 4,87% lipid; b, khẩu phần ăn có 10,75% lipid; c, khẩu phần ăn có 16,10% lipid. Ghi chú trong hình ảnh: F, tế bào fbrillar; B, tế bào giống mụn nước; R, tế bào hấp thụ; Lu, lòng ống.
Thảo luận
Nghiên cứu trước đây đã chứng minh rằng nhu cầu lipid tối ưu dao động từ 9% – 11,63% (Zhao và cộng sự, 2015). Kết quả của nghiên cứu hiện tại chỉ ra rằng mức lipid quá mức hoặc thiếu hụt trong khẩu phần ăn ảnh hưởng tiêu cực đến PWG và SGR, điều này phù hợp với các nghiên cứu trước đây về ghẹ chấm (Portunus trituberculatus) (Sun và cộng sự, 2020) và Scylla paramamosain (Xu và cộng sự, 2020; Zhao và cộng sự, 2015). Các nghiên cứu trước đây chỉ ra rằng mức lipid thấp hơn trong khẩu phần ăn có thể dẫn đến hiệu suất tăng trưởng kém hơn ở động vật giáp xác (Alava và cộng sự, 2007; Valipour và cộng sự, 2012; Zhao và cộng sự, 2015). Kết quả nghiên cứu hiện tại cũng cho thấy cua được cho ăn khẩu phần ăn có 4,87% lipid có trọng lượng cuối cùng, PWG, SGR và FE thấp nhất trong tất cả các khẩu phần ăn. Kết quả này có thể là do khẩu phần ăn có hàm lượng lipid thấp không cung cấp đủ chất dinh dưỡng (đặc biệt là axit béo thiết yếu) và năng lượng để đáp ứng nhu cầu của giáp xác về tăng trưởng, phát triển và lột xác (Xu et al., 2020). Hơn nữa, trong nghiên cứu hiện tại, cua được cho ăn khẩu phần ăn có 10,75% và 16,1% lipid biểu hiện PER cao hơn so với cua được cho ăn khẩu phần ăn có 4,87% lipid, kết quả cho thấy mức lipid trong khẩu phần ăn có thể thúc đẩy hiệu quả sử dụng protein và thúc đẩy sự tăng trưởng của cua bùn (Wu et al., 2020).
Các chỉ số sinh hóa máu và gan tụy thường được sử dụng để đánh giá sức khỏe tổng thể của cơ thể (Lee và cộng sự, 2020). Trong các nghiên cứu trước đây, lượng lipid dư thừa trong khẩu phần ăn có khả năng làm giảm chất chống oxy hóa, ảnh hưởng đến các thông số sinh hóa huyết thanh và gây hại cho sức khỏe của cua bùn (Zhao và cộng sự, 2015). Khi cơ thể hấp thụ quá nhiều lipid, nó có thể dẫn đến tích tụ lipid quá mức trong các mô và rối loạn chuyển hóa (Xie và cộng sự, 2021). Kết quả tương tự cũng được quan sát thấy trong nghiên cứu này, cua được cho ăn khẩu phần ăn có 16,10% lipid biểu hiện hàm lượng lipid trong cơ cao hơn so với những con được cho ăn các khẩu phần ăn khác. Trong nghiên cứu này, cua được cho ăn khẩu phần ăn có 10,75% và 16,10% lipid cho thấy nồng độ TG cao hơn trong hemolymp và gan tụy so với những con được cho ăn khẩu phần ăn có 4,87% lipid. Kết quả của nghiên cứu này chứng minh rằng chất béo cao trong khẩu phần ăn không chỉ dẫn đến tăng mức chất béo trong các mô mà còn dẫn đến tăng nồng độ triglyceride (TG) trong các mô. Sự tích tụ TG trong tế bào gan báo hiệu sự thoái hóa mỡ gan hoặc gan tụy (Shen và cộng sự, 2022; Zhang và cộng sự, 2018). Các nghiên cứu trước đây cũng phát hiện ra rằng sự gia tăng hàm lượng TCHO luôn đi kèm với sự gia tăng TG, phản ánh chung tình trạng dinh dưỡng của cơ thể (Chen và cộng sự, 2023; Xu và cộng sự, 2019). Tăng tổng hợp TG có thể liên quan đến tăng vận chuyển hoặc nguồn FFA (chuyển hóa từ thức ăn hoặc mô mỡ) (Eslam và cộng sự, 2020). Pyruvate chuyển hóa glucose, lipid và axit amin trong cơ thể thông qua chu trình acetyl CoA và axit tricarboxylic, đóng vai trò quan trọng trong kết nối chuyển hóa của ba chất dinh dưỡng (Lao-On và cộng sự, 2018). Tiêu thụ nhiều chất béo trong thời gian dài có thể dẫn đến sự tích tụ pyruvate (Morigny và cộng sự, 2021). Trong nghiên cứu này, nồng độ pyruvate, FFA, LDL và TCHO tăng đáng kể khi mức lipid trong khẩu phần ăn tăng từ 4,87% lên 16,10%, điều này có thể dẫn đến tích tụ lipid quá mức trong gan tụy và máu. Tuy nhiên, tình trạng dư thừa FFA trong thời gian dài có thể gây ra “độc tính lipid” của tế bào, từ đó dẫn đến quá trình apoptosis của các tế bào đảo và ức chế tiết insulin do glucose gây ra ở động vật có vú (Rada và cộng sự, 2020; Sun và cộng sự, 2017; Zhang và cộng sự, 2018). Đồng thời, béo phì do dinh dưỡng quá mức cũng có thể gây tăng đường huyết và kháng insulin (Liu và cộng sự, 2021; Sun và cộng sự, 2017; Zhang và cộng sự, 2018). Ở chuột, việc cho ăn khẩu phần ăn nhiều chất béo cũng có thể làm tăng glycogen gan, ảnh hưởng đến cân bằng glucose (Lu và cộng sự, 2014b). Những phát hiện tương tự đã được quan sát thấy trong nghiên cứu hiện tại, nồng độ glycogen trong cơ và gan tụy tăng lên khi lượng chất béo trong khẩu phần ăn tăng lên. Sự gia tăng mức lipid trong khẩu phần ăn có liên quan chặt chẽ đến sự gia tăng nồng độ glucose trong máu. Đồng thời, nồng độ INS trong máu và CHH trong gan tụy giảm đáng kể khi lượng lipid trong khẩu phần ăn tăng lên, điều này có thể là do apoptosis gây ra bởi FFA và glucose tăng lên.
Ở giáp xác, gan tụy là cơ quan chính chịu trách nhiệm hấp thụ và lưu trữ các chất được đưa vào (Vogt, 2021; Johnston và cộng sự, 1998). Các phân tích bệnh học mô học của gan tụy đã xác nhận thêm rằng lượng lipid dư thừa trong khẩu phần ăn gây ra sự tích tụ và tổn thương lipid, chẳng hạn như trong nhuộm H & E, số lượng tế bào giống như mụn nước (tế bào B) và tế bào hấp thụ (tế bào R) tăng đáng kể khi lượng lipid trong khẩu phần ăn tăng lên. Hơn nữa, cấu trúc sao của ống gan tụy bị mờ và cấu trúc tế bào bị tổn thương ở những con cua được cho ăn khẩu phần ăn có 16,10% lipid. Tế bào B thường được đặc trưng bởi một túi đỉnh lớn có chức năng tiêu hóa và tiết (Vogt, 2021). Quá trình tổng hợp và tiết các enzym tiêu hóa trong gan tụy có thể hoạt động mạnh hơn (Xu và cộng sự, 2018). Tế bào R chiếm ưu thế trong gan tụy vì chúng giàu các giọt lipid, hòa tan sau khi bị mất nước bởi cồn và để lại nhiều không bào trong tế bào (Al-Mohanna, Nott, 1989; Johnston và cộng sự, 1998; Jones và cộng sự, 1997; Xie và cộng sự, 2021). Do đó, sự gia tăng số lượng không bào biểu thị sự gia tăng dần dần sự tích tụ lipid. Nhuộm dầu đỏ O phù hợp với nhuộm H & E, số lượng nhuộm đỏ tăng đáng kể khi mức lipid tăng. Nhìn chung, dữ liệu thu được trong nghiên cứu này chỉ ra rằng khẩu phần ăn nhiều lipid có thể gây tích tụ lipid trong gan tụy.
Khẩu phần ăn nhiều lipid trong thời gian dài sẽ gây tích tụ lipid quá mức trong mô, làm tăng các chất năng lượng nội bào (như axit béo tự do, glucose, v.v.), đẩy nhanh quá trình trao đổi chất của ty thể, tăng sản sinh các gốc tự do oxy, phá hủy sự cân bằng oxy hóa-chống oxy hóa của cơ thể, sau đó gây ra stress oxy hóa (Guo và cộng sự, 2013). Các loài oxy phản ứng quá mức (ROS) sẽ tác động lên ty thể, làm hỏng chức năng của chúng và làm trầm trọng thêm stress oxy hóa của cơ thể (Shen và cộng sự, 2022). MDA, sản phẩm cuối cùng của quá trình oxy hóa các gốc tự do oxy và lipid, có thể phản ánh trực tiếp mức độ tổn thương do stress oxy hóa (Xu và cộng sự, 2020). SOD có thể phân biệt superoxide thành oxy (O2) và hydro peroxide (H2O2) để loại bỏ superoxide (Abdel-Moneim và cộng sự, 2021). GSH-px chứa selen như một cofactor xúc tác quá trình chuyển đổi H2O2 thành H2O (Nazıroglu et al., 2017). Trong nghiên cứu hiện tại, như mong đợi, nồng độ MDA trong gan tụy đạt đỉnh ở cua được cho ăn khẩu phần ăn có 16,1% lipid. Hơn nữa, GSH-px trong gan tụy giảm đáng kể khi mức lipid trong khẩu phần ăn tăng từ 4,87% lên 16,1%. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu trước đây về giáp xác (Xu et al., 2020; Zhang et al., 2013). Những phát hiện này làm sáng tỏ rằng lượng lipid trong khẩu phần ăn quá mức có thể gây ra stress oxy hóa (Shen et al., 2022).
Trong các nghiên cứu trước đây, việc cho ăn khẩu phần ăn nhiều lipid trong thời gian dài dẫn đến sự tích tụ và lắng đọng lipid bất thường trong cơ thể, liên quan đến sự mất cân bằng giữa quá trình sinh tổng hợp lipid và phân giải lipid (Alves Martins et al., 2012; Zhao et al., 2019). Gan tụy là cơ quan chính của quá trình chuyển hóa lipid ở giáp xác. Các gen như fas, acc1, srebp1 và g6pd đóng vai trò quan trọng trong quá trình đồng hóa mô mỡ. Các nghiên cứu trước đây đã chứng minh rằng lượng lipid dư thừa trong khẩu phần ăn có thể ức chế hoạt động và biểu hiện của các gen liên quan đến lipid synthase trên ghẹ chấm (Sun và cộng sự, 2020), cá mú vàng lớn (Larimichthys crocea) (Yan và cộng sự, 2015) và cá tráp mõm tù (Megalobrama amblycephala) (Lu và cộng sự, 2014a). Các nghiên cứu trước đây chỉ ra rằng lượng lipid dư thừa trong khẩu phần ăn ức chế đáng kể sự biểu hiện của các gen liên quan đến quá trình tổng hợp lipid như fas, acc1, srebp1, g6pd và elovl4 trong nghiên cứu này. Nguyên nhân có thể là do tích tụ mỡ quá mức trong gan tụy, dẫn đến cơ thể điều chỉnh thông qua phản hồi tiêu cực (Alves-Bezerra và Cohen, 2017; Guo và cộng sự, 2019). Hơn nữa, là một trong những nguồn lipid chính trong khẩu phần ăn trong nghiên cứu này, dầu cá rất giàu n-3 LC-PUFA, có thể ức chế sự biểu hiện của các gen liên quan đến quá trình tổng hợp LC-PUFA (Lin và cộng sự, 2018; Wu và cộng sự, 2018).
Quá trình oxy hóa β axit béo xảy ra trong ty thể thông qua carnitine, và acylCoA oxidase1 (ACOX1) và CPT là các enzyme chính trong quá trình này (Fan và cộng sự, 2022). ACOX1 là enzyme khởi đầu quá trình oxy hóa β. Gen acox1 là dấu hiệu cho sự tăng sinh oxy hóa của peroxidase (Shen và cộng sự, 2020). LC-PUFA, là chất cung cấp năng lượng chính, không thể đi vào ty thể thông qua quá trình khuếch tán tự do và cần CPT để hỗ trợ quá trình đi vào ty thể để thực hiện chức năng oxy hóa (Bosch và cộng sự, 2020). Màng ty thể bên ngoài là nơi tìm thấy CPT1, trong khi màng ty thể bên trong là nơi tìm thấy CPT2. CPT-1 đóng vai trò chính trong việc vận chuyển axit béo vào ty thể và được định nghĩa là một cảm biến nhiên liệu bật và tắt quá trình oxy hóa β tùy thuộc vào nhu cầu năng lượng của mô (Bosch và cộng sự, 2020; Eaton, 2002). Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng khẩu phần ăn nhiều lipid gây tích tụ lipid ở gan và gan nhiễm mỡ ở chuột (Song và cộng sự, 2016). Một nghiên cứu khác đã hỗ trợ cho phát hiện trước đó rằng khẩu phần ăn nhiều lipid làm giảm đáng kể biểu hiện của protein ACOX1 trong gan, từ đó tác động đến quá trình phân giải mỡ ở tế bào gan chuột (Gonzalez-Manan et al., 2017). Kết quả của nghiên cứu hiện tại có thể so sánh với các nghiên cứu trước đây về cá mú vàng khổng lồ và ghẹ chấm, và biểu hiện của cpt1 được điều chỉnh tăng đáng kể trong nghiên cứu hiện tại khi mức lipid trong khẩu phần ăn tăng (Sun và cộng sự, 2020; Yan và cộng sự, 2015). Trong khi đó, biểu hiện của acox1 và cpt2 cũng bị điều chỉnh giảm đáng kể. Điều này có thể là do lượng lớn LC-PUFA trong khẩu phần ăn nhiều lipid, ức chế quá trình oxy hóa β trong ty thể và peroxisome (Sun và cộng sự, 2020). Giảm quá trình oxy hóa β sẽ dẫn đến lắng đọng một lượng lớn chất béo trong gan tụy của cua. Bằng cách di chuyển các axit béo hoặc chất nền axit béo đến nhân để kiểm soát phiên mã, di chuyển ty thể đến ty thể để oxy hóa và lưu trữ các giọt lipid dưới dạng triglyceride, FABP4 có tác động đến quá trình chuyển hóa lipid nội bào (Floresta và cộng sự, 2022; Scifres và cộng sự, 2011; Storch và Thumser, 2000). Tuy nhiên, trong nhóm lipid cao, lượng LC-PUFA hấp thụ quá mức sẽ ức chế sự biểu hiện của fabp4, từ đó ức chế quá trình vận chuyển và hấp thụ axit béo.
Axit béo được chuyển hóa khi chúng xâm nhập vào tế bào gan. Khi trạng thái sinh lý và bệnh lý thay đổi, sự đóng góp tương đối của axit béo vào các con đường chuyển hóa khác nhau, đặc biệt là tổng hợp TG và oxy hóa axit béo, theo đó cũng thay đổi và do đó điều chỉnh tác dụng của insulin đối với quá trình chuyển hóa glucose ở gan (Morigny và cộng sự, 2021). Trong nghiên cứu, mức lipid trong khẩu phần ăn có thể ảnh hưởng đến biểu hiện của các gen liên quan đến quá trình chuyển hóa glucose và các con đường truyền tín hiệu insulin. Lý do có thể là khi cơ thể được cung cấp khẩu phần ăn ít lipid, cơ thể sẽ ở trong tình trạng thiếu hụt năng lượng trong thời kỳ quanh sinh. Để đáp ứng nguồn cung cấp năng lượng của chính cơ thể, tín hiệu insulin thúc đẩy quá trình hấp thụ glucose bằng cách kích hoạt các con đường truyền tín hiệu nội bào tạo điều kiện cho quá trình vận chuyển glucose GLUT4 đến màng hemolymp (Ezeh và cộng sự, 2020; Herman và cộng sự, 2022; Tan và cộng sự, 2011). Tình trạng đói có thể tăng cường hoạt động trao đổi chất ở cá Caenorhabditis elegans đực trưởng thành thông qua tín hiệu thụ thể Insulin/IGF-1 (Tan và cộng sự, 2011). Tuy nhiên, lượng lipid nạp vào quá nhiều có thể gây ra tình trạng kháng insulin trong cơ thể (Tsuru và cộng sự, 2020). Trong các nghiên cứu trên động vật có vú, người ta đã phát hiện ra rằng sự gia tăng FFA nội bào do khẩu phần ăn nhiều lipid có thể dẫn đến sự cạnh tranh giữa glucose để oxy hóa chất nền, dẫn đến một loạt ức chế hoạt động của PFK và GK trong quá trình chuyển hóa glucose (Morigny và cộng sự, 2021). Ngoài ra, tình trạng kháng insulin cũng đã được tìm thấy ở nhiều loài động vật thủy sinh khác nhau, chẳng hạn như cá hồi cầu vồng và cá tráp đen (Figueiredo-Silva và cộng sự, 2012; Zhang và cộng sự, 2018). Theo quan điểm này, tác động của mức lipid trong khẩu phần ăn đối với quá trình chuyển hóa glucose và con đường insulin rất đáng được nghiên cứu thêm đối với cua bùn.
Kết luận
Kết quả nghiên cứu hiện tại chỉ ra rằng mức lipid trong khẩu phần ăn có tác động đáng kể đến hiệu suất tăng trưởng, sử dụng thức ăn và khả năng chống oxy hóa của cua bùn. Hàm lượng lipid 10,75% trong khẩu phần ăn có thể thúc đẩy tăng trưởng và sử dụng thức ăn, tuy nhiên, hàm lượng lipid quá thấp (4,87%) hoặc quá cao (16,10%) có thể dẫn đến giảm hiệu suất tăng trưởng và sử dụng thức ăn. Hơn nữa, hàm lượng lipid trong khẩu phần ăn cao có thể gây ra quá trình oxy hóa, dẫn đến tổn thương oxy hóa ở gan tụy. Mức lipid trong khẩu phần ăn có thể điều chỉnh quá trình chuyển hóa lipid và glucose thông qua biểu hiện của các gen liên quan đến quá trình tổng hợp và dị hóa lipid và glucose. Hàm lượng lipid quá mức trong khẩu phần ăn làm tăng lắng đọng lipid ở gan tụy, giảm tổng hợp lipid, cản trở quá trình oxy hóa peroxisome và chuyển hóa glucose, và có thể dẫn đến kháng insulin. Nghiên cứu hiện tại cung cấp những hiểu biết mới về quá trình chuyển hóa dinh dưỡng lipid ở cua bùn.
Theo Wenli Zhao, Jiaxiang Luo, Fang Fang, Tingting Zhu, Shichao Xie, Zheng Yang, Chen Guo, Yuhang Yang, Xiangkai Li, Lefei Jiao, Qicun Zhou, Min Jin
Nguồn: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352513423000595
Biên dịch: Nguyễn Thị Quyên – Tôm Giống Gia Hóa Bình Minh
TÔM GIỐNG GIA HÓA – CHÌA KHÓA THÀNH CÔNG
Xem thêm:
- Nghiên cứu: Nuôi tôm với hàu và rong biển giúp cắt giảm lượng nitơ thải ra
- Phân tích kinh tế nuôi tôm thẻ chân trắng Ecoshrimp (Litopenaeus vannamei) trong ao nhựa, Indonesia
- Thông số di truyền và so sánh đặc tính chống chịu stress ở các dòng tôm thẻ chân trắng khác nhau