Phần 2: Crom trong khẩu phần ăn có thể cải thiện sự tăng trưởng, khả năng chống oxy hóa, sự tích tụ crom trong các mô và biểu hiện của các gen liên quan đến quá trình chuyển hóa glucose và lipid ở cua con Scylla paramamosain

3.2 Nồng độ Cr trong mô

Như thể hiện trong Hình 2, nồng độ Cr trong gan tụy tăng đáng kể khi mức Cr trong khẩu phần ăn tăng từ 1.4 đến 3.7 mg. kg, cua được cho ăn khẩu phần ăn không bổ sung Cr có nồng độ Cr thấp nhất trong gan tụy trong số tất cả các khẩu phần ăn. Tuy nhiên, nồng độ Cr trong cơ và mai không bị ảnh hưởng đáng kể bởi mức Cr trong khẩu phần ăn (P > 0,05).

Hình 2. Ảnh hưởng của mức Cr trong khẩu phần ăn đến nồng độ Cr (mg/ kg, trọng lượng khô) trong các mô khác nhau của cua con Scylla paramamosain được cho ăn khẩu phần ăn có mức Cr khác nhau. Dữ liệu được trình bày dưới dạng giá trị trung bình ± S.E.M. của bốn lần lặp lại. Các giá trị trong cùng một hàng có chữ số mũ khác nhau thì khác biệt đáng kể (P < 0,05).

3.3 Thành phần trong cơ và gan tụy

Protein và vật chất khô trong cơ và gan tụy không bị ảnh hưởng đáng kể bởi mức Cr trong khẩu phần ăn (Bảng 4). Cua được cho ăn khẩu phần ăn có 2.6 mg/ kg Cr có lipid thô trong cơ thấp hơn so với cua được cho ăn khẩu phần ăn có 1.4, 1.7 và 3.7 mg/ kg Cr. Trong khi đó, hàm lượng lipid thấp nhất trong gan tụy xảy ra ở những con cua được cho ăn khẩu phần ăn có 2.2 mg/ kg Cr.

Bảng 4 Thành phần trong mô của cua con Scylla paramamosain được cho ăn khẩu phần ăn có hàm lượng Cr khác nhau (%, trọng lượng ướt).

Dữ liệu được báo cáo là giá trị trung bình ± SEM của bốn bản sao (n = 4). Các giá trị trong cùng một hàng có chữ số mũ khác nhau thì khác biệt đáng kể (P < 0,05).

3.4 Phân tích sinh hóa hemolymp

ALB, Glu, GPT và GOT trong hemolymp bị ảnh hưởng đáng kể bởi nồng độ Cr trong khẩu phần ăn (P < 0,05, Bảng 5). Tuy nhiên, không có sự khác biệt đáng kể nào về TP, TG, T-CHO, HDL-C và LDL-C trong hemolymp (P > 0,05). Cua được cho ăn khẩu phần ăn có 2.2 và 2.6 mg/ kg Cr có ALB trong hemolymp thấp hơn đáng kể so với những con được cho ăn các khẩu phần ăn khác và Glu, GPT và GOT cao nhất trong hemolymp xảy ra ở những con cua được cho ăn khẩu phần ăn không bổ sung Cr.

Bảng 5 Các thông số sinh hóa hemolymp của cua con Scylla paramamosain được cho ăn khẩu phần ăn có hàm lượng Cr khác nhau.

Dữ liệu được báo cáo là giá trị trung bình ± SEM của bốn bản sao (n = 4). Các giá trị trong cùng một hàng có chữ số mũ khác nhau thì khác biệt đáng kể (P < 0,05). ALB, albumin; TP, tổng protein; TG, triglyceride; GLU, glucose; T-CHO, tổng cholesterol; GPT, alanine aminotransferase; GOT, aspartate aminotransferase; HDL-C, lipoprotein-cholesterol tỷ trọng cao; LDL-C, lipoprotein-cholesterol tỷ trọng thấp.

3.5 Các thông số oxy hóa và chống oxy hóa

Nồng độ Cr trong khẩu phần ăn ảnh hưởng đáng kể đến hoạt tính của các enzyme chống oxy hóa (SOD, T-AOC, GOT, GPT, SCHR) và nồng độ các sản phẩm oxy hóa (GSH, MDA) trong gan tụy và hemolymp (Hình 3 và 4) (P < 0,05). Như thể hiện trong Hình 3, cua được cho ăn khẩu phần ăn có 2.2, 2.6 và 3.7 mg/ kg Cr có SCHR và GSH trong hemolymp cao hơn so với những con được cho ăn khẩu phần ăn khác. Cua được cho ăn khẩu phần ăn có 2.0 mg/ kg Cr có hoạt tính T-AOC trong hemolymp cao hơn so với những con được cho ăn khẩu phần ăn khác. Hoạt tính SOD cao nhất trong hemolymp được quan sát thấy ở những con cua được cho ăn khẩu phần ăn có 2.2 mg/ kg Cr, và những con cua được cho ăn 3.7 mg/ kg Cr có hoạt tính SOD thấp nhất trong hemolymp trong số tất cả các nghiệm thức. Trong khi đó, những con cua được cho ăn khẩu phần ăn có 2.2 mg/ kg Cr có MDA trong hemolymp thấp nhất so với những con được cho ăn khẩu phần ăn khác.

Hình 3. Ảnh hưởng của mức Cr trong khẩu phần ăn lên khả năng chống oxy hóa trong hemolymp của cua con Scylla paramamosain được cho ăn khẩu phần ăn có mức Cr khác nhau. Dữ liệu được trình bày dưới dạng giá trị trung bình ± S.E.M. của bốn lần lặp lại. Các giá trị trong cùng một hàng có chữ số mũ khác nhau thì khác biệt đáng kể (P < 0,05). SOD, superoxide dismutase; T-AOC, tổng khả năng chống oxy hóa; SCHR, khả năng dọn gốc tự do hydroxyl; GSH, glutathione; MDA, malondialdehyde.

Như thể hiện trong Hình 4, cua được cho ăn khẩu phần ăn có 1.7 và 2.0 mg/ kg Cr có hoạt tính GOT cao hơn đáng kể ở gan tụy so với những con được cho ăn các khẩu phần ăn khác. Cua được cho ăn khẩu phần ăn có 2.2 mg/ kg Cr có hoạt tính GPT thấp nhất ở gan tụy so với những con được cho ăn các khẩu phần ăn khác. Hoạt tính SCHR của gan tụy cao nhất ở khẩu phần ăn có 2.2 mg/ kg Cr, và hoạt tính T-AOC cao nhất ở khẩu phần ăn có 2.0 mg/ kg Cr. Cua được cho ăn khẩu phần ăn có 2.2 và 2.6 mg/ kg Cr có hàm lượng GSH cao hơn ở gan tụy so với những con được cho ăn các khẩu phần ăn khác, và cua được cho ăn 3.7 mg/ kg Cr có hoạt tính SOD thấp nhất ở gan tụy trong số tất cả các nghiệm thức. Cua được cho ăn khẩu phần ăn có 1.7 và 2.0 mg/ kg Cr có hàm lượng MDA trong gan tụy thấp hơn so với những con được cho ăn khẩu phần ăn khác.

Hình 4. Ảnh hưởng của mức Cr trong khẩu phần ăn lên hoạt tính của enzyme chống oxy hóa và các chất chuyển hóa oxy hóa trong gan tụy của cua con Scylla paramamosain được cho ăn khẩu phần ăn có mức Cr khác nhau. Dữ liệu được trình bày dưới dạng giá trị trung bình ± S.E.M. của bốn lần lặp lại. Các giá trị trong cùng một hàng có chữ số mũ khác nhau thì khác biệt đáng kể (P < 0,05). SOD, superoxide dismutase; T-AOC, tổng khả năng chống oxy hóa; GOT, aspartate aminotransferase; GPT, alanine aminotransferase; SCHR, khả năng dọn gốc tự do hydroxyl; GSH, glutathione; MDA, malondialdehyde.

3.6 Chất chuyển hóa glucose và các enzym chính

Ảnh hưởng của nồng độ Cr trong khẩu phần ăn lên hoạt tính của các enzym chính (HK, PFK, PK) và chất chuyển hóa (như CHH, ILP, Glycogen, PA) trong gan tụy và hemolymp được trình bày trong Hình 5. Cua được cho ăn khẩu phần ăn không bổ sung Cr có hoạt tính HK và PK thấp nhất trong gan tụy trong số tất cả các nghiệm thức, cua được cho ăn khẩu phần ăn có 1.7, 2.0 và 2.2 mg/ kg Cr có hoạt tính PFK cao hơn so với những con được cho ăn khẩu phần ăn khác. PA không bị ảnh hưởng đáng kể bởi nồng độ Cr trong khẩu phần ăn. Glycogen trong gan tụy bị ảnh hưởng đáng kể bởi mức Cr trong khẩu phần ăn, cua được cho ăn khẩu phần ăn có 3.7 mg/ kg Cr có glycogen trong gan tụy cao hơn so với những con được cho ăn các khẩu phần ăn khác và glycogen thấp nhất trong gan tụy xảy ra ở những con cua được cho ăn khẩu phần ăn có 2.2 mg/ kg Cr. Những con cua được cho ăn khẩu phần ăn không bổ sung Cr có CHH trong hemolymp cao hơn những con được cho ăn các khẩu phần ăn khác, không có sự khác biệt đáng kể nào về CHH khi mức Cr trong khẩu phần ăn vượt quá 2.0 mg/ kg. Những con cua được cho ăn khẩu phần ăn có 1.7 và 2.0 mg/ kg Cr có ILP trong hemolymp thấp hơn so với những con được cho ăn các khẩu phần ăn khác và ILP cao nhất trong hemolymp xảy ra ở những con cua được cho ăn khẩu phần ăn có 3.7 mg/ kg Cr. Tuy nhiên, PA trong hemolymp không bị ảnh hưởng đáng kể bởi mức Cr trong khẩu phần ăn.

Hình 5. Ảnh hưởng của mức Cr trong khẩu phần ăn lên quá trình chuyển hóa glucose trong hemolymp (A) và gan tụy (B) của cua con Scylla paramamosain được cho ăn khẩu phần ăn có mức Cr khác nhau. Dữ liệu được trình bày dưới dạng giá trị trung bình ± S.E.M. của bốn lần lặp lại. Các giá trị trong cùng một hàng có chữ số mũ khác nhau thì khác biệt đáng kể (P < 0,05). CHH, hormone tăng đường huyết ở giáp xác; ILP, peptide giống insulin; PA, axit pyruvic; HK, hexokinase; PFK, phosphofructokinase; PK, pyruvate kinase; Glycogen, glycogen gan.

3.7 Biểu hiện của các gen liên quan đến chuyển hóa glucose và lipid

Ảnh hưởng của nồng độ Cr trong khẩu phần ăn đến mức độ biểu hiện của các gen liên quan đến chuyển hóa glyco được trình bày trong Hình 6 và 7. Nồng độ Cr trong khẩu phần ăn ảnh hưởng đáng kể đến biểu hiện của hexokinase (hk), phosphofruc tokinase (pfk), pyruvate kinase (pk), fructose (fbp) và phosphoenolpyruvate-carboxykinase (pepck) trong gan tụy (P < 0,05). Cua được cho ăn khẩu phần ăn có chứa 2.2 mg/ kg Cr có biểu hiện hk và pfk cao hơn trong gan tụy so với những con được cho ăn các khẩu phần ăn khác, cua được cho ăn khẩu phần ăn thiếu hoặc quá nhiều Cr có biểu hiện hk và pfk thấp hơn. Biểu hiện của pk tăng đáng kể khi mức Cr trong khẩu phần ăn tăng từ 1.4 mg/ kg lên 2.0 mg/ kg, sau đó giảm đáng kể khi mức Cr trong khẩu phần ăn tăng thêm. Cua được cho ăn khẩu phần ăn có chứa 2.0 và 2.2 mg/ kg Cr có biểu hiện fbp và pepck ở gan tụy thấp hơn so với những con được cho ăn các khẩu phần ăn khác.

Hình 6. Ảnh hưởng của mức Cr trong khẩu phần ăn lên biểu hiện của các gen liên quan đến quá trình tạo glycogen và tân tạo glucose ở gan tụy của cua con Scylla paramamosain được cho ăn khẩu phần ăn có mức Cr khác nhau. Dữ liệu được trình bày dưới dạng giá trị trung bình ± S.E.M. của bốn lần lặp lại. Các giá trị trong cùng một hàng có chữ số mũ khác nhau thì khác biệt đáng kể (P < 0,05). hk, hexokinase; pk, pyruvate kinase; pfk, phosphofructokinase; fbp, fructose 1,6-bisphosphatase; pepck, phosphoenolpyruvate-carboxykinase.

Ảnh hưởng của mức Cr trong khẩu phần ăn lên mức biểu hiện của các gen liên quan đến quá trình chuyển hóa lipid được trình bày trong Hình 7. Cua được cho ăn khẩu phần ăn có chứa 1.4, 1.7 và 2.0 mg/ kg Cr có biểu hiện cao hơn của acid béo synthase (fas) và acetyl-CoA carboxylase 1 (acc1) so với những con được cho ăn các khẩu phần ăn khác, biểu hiện của fas và acc1 giảm đáng kể khi mức Cr trong khẩu phần ăn tăng từ 2.0 lên 3.7 mg/ kg Cr. Biểu hiện thấp nhất của carnitine palmitoyltransferase 1 (cpt1) và lipase nhạy cảm với hormone (hsl) trong gan tụy xảy ra ở những con cua được cho ăn khẩu phần ăn có chứa 2.6 và 3.7 mg/ kg Cr.

Hình 7. Ảnh hưởng của mức Cr trong khẩu phần ăn lên biểu hiện của các gen liên quan đến quá trình chuyển hóa lipid trong gan tụy của cua con Scylla paramamosain non được cho ăn khẩu phần ăn có mức Cr khác nhau. Dữ liệu được trình bày dưới dạng giá trị trung bình ± S.E.M. của bốn lần lặp lại. Các giá trị trong cùng một hàng có chữ số mũ khác nhau thì khác biệt đáng kể (P < 0,05). fas, fatty acid synthase; acc1, acetyl-CoA carboxylase 1; cpt1, carnitine palmitoyltransferase 1; hsl, hormone-sensitive lipase.

3.8 Biểu hiện gen của con đường truyền tín hiệu insulin và chất vận chuyển glucose

Để nghiên cứu sâu hơn về vai trò của Cr trong quá trình chuyển hóa glycolipid, biểu hiện của các gen liên quan đến con đường insulin và chất vận chuyển glucose đã được phân tích (Hình 8). Mức biểu hiện cao nhất của chất nền thụ thể insulin (irs), phosphatidylinositol 3-kinase (pi3k) và protein Kinase b (akt) trong gan tụy đã được quan sát thấy ở những con cua được cho ăn khẩu phần ăn 2.0 mg/ kg Cr, và biểu hiện của irs, pi3k và akt trong gan tụy giảm đáng kể khi mức Cr trong khẩu phần ăn vượt quá 2.2 mg/ kg.

Hình 8. Tác động của mức Cr trong khẩu phần ăn lên biểu hiện của các gen liên quan đến con đường truyền tín hiệu insulin và chất vận chuyển glucose trong gan tụy của cua con Scylla par amamosain được cho ăn khẩu phần ăn có mức Cr khác nhau. Dữ liệu được trình bày dưới dạng giá trị trung bình ± S.E.M. của bốn lần lặp lại. Các giá trị trong cùng một hàng có chữ số mũ khác nhau thì khác biệt đáng kể (P < 0,05). irs, chất nền thụ thể insulin; pi3k, phosphatidylinositol 3-kinase; akt, protein Kinase b; glut1, chất vận chuyển glucose loại 1; glut4, chất vận chuyển glucose loại 4.

Biểu hiện của glut1 tăng đáng kể khi mức Cr trong khẩu phần ăn tăng từ 1.4 lên 2.2 mg/ kg , và sau đó giảm đáng kể khi mức Cr trong khẩu phần ăn tăng từ 2.2 lên 3.7 mg/ kg, và mức biểu hiện cao nhất của chất vận chuyển glucose loại 1 (glut1) xảy ra ở những con cua được cho ăn khẩu phần ăn có chứa 2.2 mg/ kg Cr. Những con cua được cho ăn khẩu phần ăn có chứa 2.6 và 3.7 mg/ kg Cr có biểu hiện chất vận chuyển glucose loại 4 (glut4) thấp hơn những con được cho ăn các khẩu phần ăn khác, tuy nhiên, không có sự khác biệt đáng kể nào về biểu hiện của glut4 giữa những con cua được cho ăn khẩu phần ăn có chứa 1.4, 1.7, 2.0 và 2.2 mg/ kg Cr.

4. Thảo luận

Cr là một nguyên tố vi lượng thiết yếu có cả tác dụng dinh dưỡng có lợi như một nguyên tố vi lượng thiết yếu và tác dụng có hại của một kim loại độc hại (Vincent, 2013; Shi và cộng sự, 2021). Trong nghiên cứu hiện tại, dựa trên phân tích hồi quy hai độ dốc của phần trăm tăng trọng so với mức Cr trong khẩu phần ăn, nhu cầu Cr tối ưu được ước tính là 2,34 mg/ kg đối với cua con, tuy nhiên, mức Cr trong khẩu phần ăn không đủ hoặc quá nhiều sẽ dẫn đến ức chế tăng trưởng. Kết quả của nghiên cứu hiện tại phù hợp với nghiên cứu trước đây báo cáo rằng tôm thẻ chân trắng được cho ăn khẩu phần ăn có 1.01 hoặc 1,22 mg/ kg Cr cho thấy sự cải thiện đáng kể về hiệu suất tăng trưởng, không có lợi ích bổ sung nào ở mức Cr trong khẩu phần ăn cao hơn (Shi và cộng sự, 2021). Có một số ít nghiên cứu về nhu cầu Cr tối ưu đối với động vật có vỏ, nhưng có nhiều nghiên cứu về dinh dưỡng Cr đối với cá vây (Hội đồng nghiên cứu quốc gia (NRC), 2011). Liu và cộng sự (2010) báo cáo rằng PWG tăng khi Cr trong khẩu phần ăn (dưới dạng Cr pico linate hữu cơ) tăng từ 0,26 đến 0,94 mg/ kg, nhưng giảm khi Cr trong khẩu phần ăn tăng lên 3,38 mg/ kg đối với cá trắm cỏ. Tương tự như vậy, việc bổ sung Cr trong khẩu phần ăn (Cr chelat methionine, Zinpro Corp., Hoa Kỳ) có thể cải thiện sự tăng trưởng và sử dụng thức ăn cũng như có tác động đáng kể đến việc sử dụng carbohydrate của cá chép con được cho ăn khẩu phần ăn có nhiều dextrin và mức Cr tối ưu trong khẩu phần ăn được ước tính là 1,09 mg/ kg (Cui et al., 2018). Đối với cùng loài cá, một nghiên cứu trước đây chỉ ra rằng cá chép được cho ăn khẩu phần ăn có chứa 0,5 mg/ kg Cr có PWG cao hơn những cá được cho ăn các khẩu phần ăn khác và giảm đáng kể khi cá được cho ăn khẩu phần ăn có 2 mg/ kg Cr (Lin et al., 2003). Hơn nữa, một nghiên cứu với cá chép thông thường chỉ ra rằng cá được cho ăn khẩu phần ăn có 0,5–1,0 mg/ kg Cr (Cr clorua) thúc đẩy tăng trưởng, nhưng cá được cho ăn khẩu phần ăn có hàm lượng Cr cao nhất lại làm suy giảm tăng trưởng và biểu hiện dấu hiệu ngộ độc (Ahmed et al., 2013). Ở cá chép Ấn Độ lớn (Labeo rohita), PWG và SGR cao nhất xảy ra ở khẩu phần ăn có 0,8 mg/ kg Cr (Cr picolinate), nhưng giảm đáng kể ở cá được cho ăn 1,2 mg/ kg Cr (Giri et al., 2014). Theo kết quả của các nghiên cứu hiện có, động vật giáp xác dường như có nhu cầu Cr cao hơn các loài cá, lý do cần được nghiên cứu thêm. Trong khi đó, nhu cầu tối ưu về các nguyên tố vi lượng của động vật thủy sinh bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, chẳng hạn như bột cá có nguồn gốc từ biển và các sản phẩm phụ chế biến từ động vật trên cạn như bột thịt và xương, bột thịt và bột lông vũ, rất giàu các nguyên tố vi lượng. Hơn nữa, dạng hóa học (độ hòa tan), trạng thái hóa trị của các nguyên tố vi lượng và khả dụng sinh học của các nguyên tố vi lượng được chelat hóa thành các phân tử hữu cơ hoặc vô cơ, các nguồn nguyên tố vi lượng khác nhau cũng như các thành phần khác trong khẩu phần ăn uống sẽ ảnh hưởng đến nhu cầu tối ưu của các nguyên tố vi lượng đối với động vật thủy sinh (Hội đồng nghiên cứu quốc gia (NRC), 2011).

Trong nghiên cứu này, kết quả cho thấy nồng độ Cr trong gan tuỵ có mối tương quan tích cực với mức Cr trong khẩu phần ăn, trong khi nồng độ Cr trong cơ và mai không bị ảnh hưởng đáng kể bởi mức Cr trong khẩu phần ăn. Hơn nữa, ở cá chép, nồng độ Cr trong gan tăng khi Cr trong khẩu phần ăn tăng từ 0,5 đến 2.0 mg/ kg (Ahmed et al., 2012), trong khi nồng độ Cr trong toàn bộ cơ thể tăng khi tăng Cr trong khẩu phần ăn lên đến 1.5 mg/ kg (Ahmed et al., 2013). Tuy nhiên, những phát hiện trước đây của chúng tôi về tôm thẻ chân trắng đã chứng minh rằng việc tăng Cr trong khẩu phần ăn làm tăng đáng kể nồng độ Cr trong gan, tụy, cơ và mai, và không đạt đến mức ổn định, cho thấy Cr tích tụ trong các mô có mối tương quan tích cực với mức Cr trong khẩu phần ăn (Shi và cộng sự, 2021). Những kết quả này phù hợp với các nghiên cứu trước đây báo cáo rằng Cr có thể tích tụ trong các mô động vật sau một thời gian cho ăn khẩu phần ăn có chứa Cr (Tacon và Beveridge, 1982; Küçükbay và cộng sự, 2006; Ahmed và cộng sự, 2012, 2013). Sự khác biệt về tích tụ Cr trong các mô có thể là do loài và kích thước của động vật thủy sinh và dạng hoá trị Cr bổ sung trong khẩu phần ăn. Việc bổ sung quá nhiều Cr trong khẩu phần ăn có thể dẫn đến tích tụ Cr quá mức trong các mô, có thể gây ra cả độc tính ở động vật cũng như các vấn đề về an toàn thực phẩm cho người tiêu dùng, do đó cần phải đánh giá an ninh sâu rộng.

Lượng Cr quá mức có thể gây ra stress oxy hóa theo nhiều cách, ví dụ, lượng Cr quá mức trong khẩu phần ăn có thể sản xuất các loài oxy phản ứng (ROS), chẳng hạn như hydrogen peroxide, gốc hydroxyl và gốc superoxide gây ra stress oxy hóa (Dautremepuits và cộng sự, 2004; Kim và Kang, 2015; Shi và cộng sự, 2021). Cr cũng có thể gây ra stress oxy hóa bằng cách khử glutathione, tạo ra các gốc tự do như hydrogen peroxide (DesMarias và Costa, 2019). Một số nghiên cứu đã chứng minh rằng MDA có thể ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của các phân tử sinh học liên quan đến màng, vì vậy MDA có thể được sử dụng để đánh giá sức khỏe của các sinh vật (Zhang và cộng sự, 2019). Wei và Yang (2015) cũng chứng minh rằng peroxy hóa lipid (được xác định là MDA) là con đường chính gây tổn thương mô do ROS gây ra, nghĩa là MDA được coi là một dấu ấn sinh học của tổn thương oxy hóa. Nhìn chung, stress oxy hóa xảy ra trong quá trình cân bằng sản xuất ROS và phòng thủ chống oxy hóa (Pena-Llopis et al., 2003). Sau khi sản xuất ROS trong cơ thể, hệ thống phòng thủ chống oxy hóa sẽ được kích hoạt và hoạt động của các enzyme chống oxy hóa (như superoxide dismutase, glutamate transaminase, glutamic oxalacetic transaminase, v.v.) sẽ được tăng lên. SOD là một enzyme chống oxy hóa quan trọng xúc tác quá trình chuyển đổi các gốc superoxide thành hydrogen peroxide (Halliwell, 2007). GSH chuyển đổi các peroxide độc ​​hại thành các hợp chất hydroxyl ít độc hơn trong cơ thể, làm giảm độc tính và ngăn ngừa hiệu quả sự tích tụ ROS (Doyotte et al., 1997; Jiang et al., 2017). Ngoài ra, một chỉ số quan trọng khác về khả năng chống lại stress oxy hóa của cơ thể là khả năng SCHR (Oowada et al., 2012). T-AOC có thể phản ánh mức độ chống oxy hóa tổng thể của các chất chống oxy hóa và enzyme chống oxy hóa trong cơ thể. GPT và GOT cũng có thể được sử dụng làm chỉ số của tổn thương gan (Talesa và cộng sự, 1992). Các nguyên tố vi lượng ở liều ngắn hạn và/hoặc thấp có thể kích hoạt hệ thống chống oxy hóa của sinh vật và tăng hoạt động của các enzyme chống oxy hóa (Zhang và cộng sự, 2019). Tuy nhiên, sự hiện diện của các nguyên tố vi lượng ở liều dài hạn và/hoặc cao có thể ức chế hệ thống chống oxy hóa của cơ thể và làm giảm hoạt tính của các enzyme chống oxy hóa (Das và cộng sự, 2019; Ding và cộng sự, 2019). Trong nghiên cứu này, cua được cho ăn khẩu phần ăn có hàm lượng Cr vượt quá 2.2 mg/ kg có hoạt tính GSH và SCHR trong hemolymp và gan tụy cao hơn so với những con được cho ăn khẩu phần ăn có hàm lượng Cr thấp hơn. Hơn nữa, cua được cho ăn khẩu phần ăn có 2.2 mg/ kg Cr có hàm lượng MDA trong hemolymp thấp hơn so với những con được cho ăn khẩu phần ăn có 1.4 mg/ kg Cr. Kết quả nghiên cứu trước đây chỉ ra rằng mức Cr quá mức trong khẩu phần ăn gây ra stress oxy hóa, kích hoạt hệ thống chống oxy hóa và làm tăng hoạt tính của các enzyme chống oxy hóa. Các kết quả tương tự đã được báo cáo rằng tôm được cho ăn mức Cr quá mức có hoạt động SOD, catalase (CAT) và glutathione peroxidase (GPX-PX) cao hơn, chỉ ra rằng mức Cr quá mức trong khẩu phần ăn gây ra stress oxy hóa ở tôm thẻ chân trắng (Shi và cộng sự, 2021). Các nghiên cứu trước đây cũng đã báo cáo rằng mức Cr quá mức trong khẩu phần ăn hoặc nước ngọt có thể gây ra stress oxy hóa ở các loài cá như cá mú (Sebastes schlegelii) (Kim và Kang, 2016), lươn châu Âu (Anguilla anguilla L.) (Ahmad và cộng sự, 2006) và cua đồng nước ngọt (Barytelphusa guerini) (Sridevi và cộng sự, 1998).

Các nghiên cứu trước đây đã chứng minh rằng Cr trong khẩu phần ăn đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hóa carbohydrate và lipid (Hội đồng nghiên cứu quốc gia (NRC), 2011; Cui và cộng sự, 2018; Shi và cộng sự, 2021). Đường phân và tân tạo glucose là hai con đường chính của quá trình chuyển hóa glucose được điều chỉnh bởi nhiều loại enzyme và hormone, trong đó insulin và glucagon là hai chất điều hòa phổ biến nhất (Koeslag và cộng sự, 2003; Shi và cộng sự, 2021). Cua không có các yếu tố điều hòa insulin và glucagon, một nghiên cứu trước đây trên tôm càng xanh (Macrobrachium rosenbergii) đã báo cáo rằng CHH làm tăng lượng đường trong hemolymp và được điều chỉnh bởi cơ chế phản hồi tiêu cực thông qua ILP, tương tự như các chức năng điển hình của glucagon và insulin ở động vật có xương sống (Jiang và cộng sự, 2020). Có ba loại enzyme chính để điều chỉnh quá trình chuyển hóa glucose, chẳng hạn như HK, PFK và PK, xúc tác ba phản ứng không thể đảo ngược của quá trình đường phân (Stryer, 1995). GLU được chuyển đổi thành pyruvate thông qua quá trình đường phân, do đó quá trình chuyển hóa glucose có thể được đo bằng cách phân tích hàm lượng glucose trong hemolymp của một sinh vật (Mulukutla và cộng sự, 2014). Ngoài ra, khi nồng độ glucose trong hemolymp của động vật giáp xác quá thấp, quá trình thủy phân glycogen trong cơ và gan tụy sẽ tiết glucose vào hemolymp, do đó quá trình chuyển hóa glucose cũng có thể được phản ánh bằng cách phát hiện hàm lượng glycogen (Liu và cộng sự, 2019). Trong nghiên cứu hiện tại, những con cua được cho ăn khẩu phần ăn có 1.7, 2.0 và 2.2 mg/ kg Cr có hoạt tính của PFK cao hơn những con được cho ăn khẩu phần ăn khác. Hoạt tính thấp nhất của HK và PK trong gan tụy và nồng độ CHH cao nhất trong hemolymp được quan sát thấy ở những con cua được cho ăn khẩu phần ăn không bổ sung Cr (1.4 mg/ kg Cr), tuy nhiên, nồng độ ILP trong hemolymp tăng đáng kể khi mức Cr trong khẩu phần ăn tăng từ 1.7 đến 3.7 mg/ kg, trong khi đó, những con cua được cho ăn khẩu phần ăn không bổ sung Cr có lượng glucose trong hemolymp cao hơn những con được cho ăn khẩu phần ăn có bổ sung Cr. Kết quả của nghiên cứu hiện tại chỉ ra rằng mức Cr thích hợp trong khẩu phần ăn có thể giúp giảm hàm lượng glucose trong hemolymp. Shi và cộng sự (2021) đã báo cáo rằng tôm thẻ chân trắng được cho ăn khẩu phần ăn 1.63 mg/ kg Cr có nồng độ CHH và ILP trong hemolymp thấp nhất, hoạt tính của HK, PFK và PK tăng cao và PEPCK giảm ở những con tôm được cho ăn khẩu phần ăn bổ sung Cr, điều này chỉ ra rằng Cr thúc đẩy quá trình đường phân và ức chế quá trình tân tạo glucose. Các nghiên cứu trước đây trên các loài cá đã chứng minh rằng nồng độ glucose trong huyết thanh giảm khi tăng nồng độ Cr trong khẩu phần ăn (Hertz và cộng sự, 1989; Pan và cộng sự, 2002; Küçükbay và cộng sự, 2006; Ahmed và cộng sự, 2013). Wang và cộng sự (2019) cũng phát hiện ra rằng hoạt tính HK và PK ở gan thường được tăng cường trong quá trình bổ sung Cr (Cr polynicotinate) so với khẩu phần ăn đối chứng. Trong nghiên cứu hiện tại, nồng độ glycogen trong gan tụy giảm đáng kể khi tăng nồng độ Cr trong khẩu phần ăn từ 1.4 đến 2.2 mg/ kg, sau đó tăng đáng kể theo nồng độ Cr trong khẩu phần ăn khi ttăng nồng độ Cr trong khẩu phần ăn.

Con đường truyền tín hiệu insulin đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì cân bằng glucose ở động vật thông qua việc tăng hấp thu và giảm tổng hợp glucose ở gan hoặc gan tụy (Rhoads, 2001). Thụ thể insulin (IR) là thụ thể tyrosine kinase (TK), tồn tại rộng rãi trong nhiều sinh vật khác nhau và đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì cân bằng glucose ở các sinh vật (Kitamura và cộng sự, 2003). Insulin liên kết với IR trên màng plasma để kích hoạt một protein kinase tyrosine nội tại có tác dụng phosphoryl hóa thụ thể và các chất nền hạ lưu (Beale, 2013). Nhiều nghiên cứu đã phát hiện ra rằng PI3K là một bước quan trọng trong quá trình chuyển hóa do insulin trung gian. Hoạt tính của PI3K chủ yếu được kích thích bởi sự liên kết của IR được hoạt hóa với chất nền của thụ thể insulin. 3, 4, 5-phosphatidy linositol (PIP3) kích hoạt protein kinase-1 phụ thuộc 3-phosphoinositol (PDK1), phosphoryl hóa AKT và kích hoạt AKT, liên kết với một số chất nền hạ lưu để ảnh hưởng đến nhiều quá trình chuyển hóa khác nhau (Hirsch và cộng sự, 2007). AKT liên kết với glycogen synthase kinase (GSK), yếu tố phiên mã hộp forkhead lớp O1 (FOXO1) và protein liên kết yếu tố điều hòa sterol (SREBP) để ảnh hưởng đến các quá trình chuyển hóa như tân tạo glucose, sinh glycogen và sinh mỡ (Beale, 2013). Các protein phosphoryl hóa GSK3 thường ức chế hoạt động của glycogen synthase. GSK3 được điều chỉnh bởi AKT và việc kích hoạt AKT sẽ ức chế hoạt tính của GSK3. Do đó, việc kích hoạt AKT dẫn đến bất hoạt GSK3, từ đó kích hoạt glycogen synthase và cuối cùng dẫn đến tổng hợp glycogen (Woodgett, 1994). AKT liên kết với FOXO1 làm phân hủy FOXO1, dẫn đến bất hoạt FOXO1 (Matsuzaki và cộng sự, 2003; Tikhanovich và cộng sự, 2013). Khi FOXO1 bị bất hoạt, nó không thể liên kết với một số gen mục tiêu, chẳng hạn như FBP và PEPCK, do đó ức chế quá trình tạo glucose (Nakae và cộng sự, 2008). Trong nghiên cứu hiện tại, nồng độ Cr tối ưu trong khẩu phần ăn (1.7–2.0 mg/ kg ) có thể kích hoạt con đường truyền tín hiệu insulin bằng cách điều chỉnh tăng biểu hiện của irs, pi3k, akt, glut1, glut4, hk, pfk, pk, fas và acc1, điều chỉnh giảm biểu hiện của fbp, pepck, cpt1 và hsl. Kết quả của nghiên cứu hiện tại chỉ ra rằng nồng độ Cr tối ưu trong khẩu phần ăn có thể thúc đẩy quá trình đường phân và tổng hợp lipid, ức chế quá trình tạo glucose và phân hủy lipid.

5. Kết luận

Tóm lại, kết quả nghiên cứu hiện tại chứng minh rằng nhu cầu Cr tối ưu được ước tính là 2.34 mg/ kg đối với cua con, nồng độ Cr quá mức trong khẩu phần ăn (hơn 2.34 mg/ kg) gây ức chế tăng trưởng. Nồng độ Cr thích hợp điều chỉnh con đường truyền tín hiệu insulin để kích hoạt quá trình đường phân và glycogenesis và ức chế quá trình tân tạo glucose để duy trì cân bằng glucose. Nồng độ Cr quá mức làm tăng các sản phẩm oxy hóa, làm giảm hàm lượng chất chống oxy hóa trong tế bào và kích hoạt biểu hiện của gen họ caspase dẫn đến stress oxy hóa. Do đó, kết quả nhấn mạnh rằng nồng độ Cr thích hợp mang lại tác dụng có lợi cho tăng trưởng và cân bằng glucose, trong khi Cr quá mức gây ra tổn thương oxy hóa và suy giảm tăng trưởng.

Theo Yingying Zhang, Jiaxiang Luo, Tingting Zhu, Xiangsheng Zhang, Min Jin, Lefei Jiao, Fanyi Meng, Claudia Figueiredo-Silva, Yucong Hong, Qicun Zhou

Nguồn: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352513422000849

Biên dịch: Nguyễn Thị Quyên – Tôm Giống Gia Hoá Bình Minh

TÔM GIỐNG GIA HÓA – CHÌA KHÓA THÀNH CÔNG

Xem thêm:

• Các chất hóa học thực vật bromelain có thể tăng cường sự phát triển và cung cấp khả năng bảo vệ lâu dài cho tôm chống lại AHPND
• Tác dụng của taurine trong khẩu phần ăn đối với sự trưởng thành và tình trạng sức khỏe của tôm thẻ chân trắng bố mẹ
• Tận Dụng Chất Thải Vỏ Tôm Làm Nguyên Liệu Thay Thế Cho Nuôi Trồng Thủy Sản