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Optimising sperm quality in flatfish through algae blend fish feed supplementation
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Authors
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Abstract(s)
Flatfish production is a growing sector in the Atlantic region, with turbot (Scophthalmus maximus) and Senegalese Sole (Solea senegalensis) being two important species with high market value in southern European countries. However, reproductive dysfunctions like the inability of captive bred individuals spawning spontaneously, poor sperm quality and quantity, still affect the obtention of progeny. Broodstock nutrition impacts reproductive performance, determining gonadal maturation, fecundity and larval survival. Sustainable supplements like micro and macroalgae, rich in essential compounds like vitamins and carotenoids are used in aquafeeds as they are known to enhance sperm quality and antioxidant defences. This study aimed to determine the effects of an algae blend supplementation on turbot and sole breeders’ diet, particularly on sperm quality. Two broodstocks of each species were fed either a control or an algae-supplemented diet for 3 months. For turbot, the algae diet was supplemented with 1% Laminaria digitata and 5% Arthrospira platensis, whereas sole’s diet was supplemented with 3% of Gracilaria birdiae and 3% of Phaeodactylum tricornutum. Sperm quality was evaluated through the analysis of motility, DNA fragmentation and lipid peroxidation (MDA). Total antioxidant status and the circulating levels of sex steroids were assessed in blood plasma samples. The algae diet improved sperm quality in turbot by decreasing DNA fragmentation and enhancing curvilinear and straight-line velocity. However, total motility and 11-ketotestosterone levels decreased, with an increase in malondialdehyde levels, indicating a possible shortening of the spawning cycle. In S. senegalensis the supplemented diet positively affected oxidative stress markers and showed normal oscillations of sperm kinetic parameters and DNA fragmentation. Nonetheless, testosterone levels decreased in the algae group, suggesting a shortening of the steroid cycle. Further studies should perform a deeper analysis by increasing the number of samplings, analyse antioxidant enzymes and algae’s specific compounds effects on each species.
A produção de peixes planos é um sector em crescimento na região Atlântica, com o pregado (Scophtalmus maximus) e o linguado Senegalês (Solea senegalensis) a terem um elevado valor de mercado nos países do sul da Europa. No entanto, ambos apresentam disfunções reprodutivas em cativeiro, como a incapacidade de realizar posturas espontâneas e a fraca qualidade e quantidade de sémen, o que afeta a obtenção de juvenis. A nutrição dos reprodutores tem um impacto direto no seu desempenho reprodutivo, influenciando a maturação das gónadas, a taxa de fecundidade e a sobrevivência das larvas. Compostos essenciais, como as vitaminas e os carotenoides, são utilizados como suplementos na alimentação dos peixes para melhorar a qualidade do sémen e reforçar as defesas antioxidantes. Suplementos como a vitamina E e C, além de terem propriedades antioxidantes, ajudam na proteção do sémen durante a espermatogéneses e fertilização, sendo que a sua deficiência na dieta origina uma redução da motilidade espermática. Similarmente, carotenoides como a fucoxantina, demonstraram ter uma função inibidora de produção de espécies reativas de oxigénio e em consequência, uma redução do stress oxidativo. As micro e macroalgas são alternativas sustentáveis para incorporação em rações de reprodutores, sendo ricas em vitaminas e carotenoides, pelo que uma mistura de algas pode resultar numa combinação de benefícios. Este estudo teve como objetivo determinar os efeitos da suplementação de uma mistura de algas na dieta de reprodutores de pregado e linguado, em particular na melhoria da qualidade do sémen. Para este estudo, dois lotes de reprodutores de pregado e de linguado foram alimentados com uma dieta controlo ou com uma dieta suplementada com algas durante 3 meses. No caso do pregado, a dieta suplementada com algas foi constituída por 1% de Laminaria digitata e 5% de Arthrospira platensis, enquanto no caso do linguado, a dieta foi suplementada com 3% de Gracilaria gracilis e 3% de Phaeodactylum tricornutum. Em ambas as espécies foram recolhidas amostras de sémen e de plasma sanguíneo durante a época reprodutiva. A qualidade do sémen foi avaliada através da análise dos parâmetros de motilidade, da avaliação da percentagem de ADN fragmentado na cauda dos espermatozóides e da análise dos níveis de malondealdeído (MDA). Adicionalmente, a capacidade antioxidante (TAS) e os níveis de esteroides sexuais foram avaliados em amostras de plasma sanguíneo. Com esta análise de qualidade pretendeu-se identificar de que forma as dietas suplementadas afetam as caraterísticas do sémen, a capacidade antioxidante total e a produção de esteroides sexuais, determinando consequentemente se produzem um impacto positivo no desempenho reprodutivo destas espécies de peixes planos. No caso do pregado, a motilidade total dos espermatozoides, apresentou valores mais baixos no grupo alimentado com a dieta de algas na segunda amostragem, quando comparado com o controlo. Adicionalmente, a velocidade curvilínea e em linha reta dos espermatozoides do grupo das algas foi positivamente afetada na primeira amostragem, demonstrando uma descida na amostragem seguinte. Os parâmetros cinéticos do sémen apresentam habitualmente um padrão de melhoria de qualidade durante o início da época reprodutiva, seguindo-se de um decréscimo de qualidade para o final da época. Portanto, é possível que na segunda amostragem o grupo alimentado com a dieta suplementada já apresentava um padrão de decréscimo de qualidade característico do final da época de reprodução. Quanto ao linguado, os parâmetros de motilidade do sémen apresentaram uma oscilação, característica da espécie ao longo da época de reprodução, com um aumento de qualidade ao início seguido de um decréscimo da mesma. Apesar disto, a mobilidade progressiva e a velocidade curvilínea parecem ter sido afetadas negativamente pela dieta suplementada. Este resultado sugere uma possível falta de ATP intracelular no sémen e/ou um encurtamento da época reprodutiva. Em ambas as espécies as dietas suplementadas com algas tinham como objetivo melhorar a atividade antioxidante, através das vitaminas e carotenoides, combatendo o stress oxidativo. Todavia, este efeito não é observado quando olhamos para os resultados do pregado onde o grupo das algas apresenta uma maior concentração de malondealdeido no sémen e uma ausência de diferenças significativas quanto à capacidade antioxidante no plasma sanguíneo. Os resultados observados levam à hipótese que a suplementação de 1% de Laminaria digitata pode não ser suficiente para produzir um efeito positivo, dado que alguns compostos específicos como a laminaria aparentam ter um intervalo específico de ação que varia de espécie para espécie. Outra suposição com base na bibliografia existente é que as duas algas utilizadas para suplementar a dieta do pregado apresentam um efeito não sinergético quando combinadas. No caso do linguado, a dieta suplementada induziu uma resposta positiva, promovendo uma melhor resposta antioxidante quando comparado com o grupo controlo. Os resultados da última amostragem apresentam níveis de malondealdeido significativamente mais baixos que o controlo, enquanto que a capacidade antioxidante teve valores superiores. No que diz respeito à integridade do ADN do pregado, observou-se um efeito benéfico da dieta rica em algas, através da descida da percentagem de fragmentação. Este resultado deve-se muito provavelmente a uma melhoria da integridade da membrana plasmática do espermatozoide, relacionada com a presença de vitamina E na composição das algas suplementadas. No linguado, pelo contrário, os níveis de fragmentação do ADN apresentaram uma oscilação natural com uma subida gradual até ao fim da época de reprodução. Isto deve-se não só ao facto de o sémen sofrer um processo de envelhecimento natural que provoca o aumento da descondensação da cromatina, mas também ao aumento da temperatura que afeta diretamente este parâmetro em reprodutores. Quanto aos esteroides sexuais no pregado, o grupo alimentado com a dieta suplementada em algas não apresentou variações quanto aos níveis de testosterona, mas observou-se uma redução de 11-ketotestosterona da primeira para a segunda amostragem. Estes resultados diferem das oscilações apresentadas na bibliografia para a mesma espécie, o que nos leva a crer que a dieta pode ter de facto reduzido o ciclo reprodutivo. No que diz respeito à variação de hormonas sexuais no linguado, a 11-ketotestosterona não exibe efeitos da dieta, mas a testosterona no grupo das algas apresenta diferenças significativas com o controlo. Os linguados alimentados com a dieta suplementada com algas apresentaram valores de testosterona significativamente superiores ao controlo a meio do ensaio, com valores inferiores no final. Tendo em conta alguns parâmetros obtidos nesta tese, a suplementação com uma mistura de algas demonstra-se como uma abordagem promissora para utilizar em rações de reprodutores. Estudos futuros devem ter em conta a percentagem de inclusão de cada alga, considerando os efeitos específicos que cada composto tem nas espécies alvos. Adicionalmente, para verificar as hipóteses aqui apresentadas, experiências subsequentes necessitariam de análises adicionais, como por exemplo determinar a atividade de enzimas antioxidantes e os níveis de ATP intracelular, de forma a entender e otimizar o efeito da mistura de algas nos ciclos reprodutivos de peixes planos.
A produção de peixes planos é um sector em crescimento na região Atlântica, com o pregado (Scophtalmus maximus) e o linguado Senegalês (Solea senegalensis) a terem um elevado valor de mercado nos países do sul da Europa. No entanto, ambos apresentam disfunções reprodutivas em cativeiro, como a incapacidade de realizar posturas espontâneas e a fraca qualidade e quantidade de sémen, o que afeta a obtenção de juvenis. A nutrição dos reprodutores tem um impacto direto no seu desempenho reprodutivo, influenciando a maturação das gónadas, a taxa de fecundidade e a sobrevivência das larvas. Compostos essenciais, como as vitaminas e os carotenoides, são utilizados como suplementos na alimentação dos peixes para melhorar a qualidade do sémen e reforçar as defesas antioxidantes. Suplementos como a vitamina E e C, além de terem propriedades antioxidantes, ajudam na proteção do sémen durante a espermatogéneses e fertilização, sendo que a sua deficiência na dieta origina uma redução da motilidade espermática. Similarmente, carotenoides como a fucoxantina, demonstraram ter uma função inibidora de produção de espécies reativas de oxigénio e em consequência, uma redução do stress oxidativo. As micro e macroalgas são alternativas sustentáveis para incorporação em rações de reprodutores, sendo ricas em vitaminas e carotenoides, pelo que uma mistura de algas pode resultar numa combinação de benefícios. Este estudo teve como objetivo determinar os efeitos da suplementação de uma mistura de algas na dieta de reprodutores de pregado e linguado, em particular na melhoria da qualidade do sémen. Para este estudo, dois lotes de reprodutores de pregado e de linguado foram alimentados com uma dieta controlo ou com uma dieta suplementada com algas durante 3 meses. No caso do pregado, a dieta suplementada com algas foi constituída por 1% de Laminaria digitata e 5% de Arthrospira platensis, enquanto no caso do linguado, a dieta foi suplementada com 3% de Gracilaria gracilis e 3% de Phaeodactylum tricornutum. Em ambas as espécies foram recolhidas amostras de sémen e de plasma sanguíneo durante a época reprodutiva. A qualidade do sémen foi avaliada através da análise dos parâmetros de motilidade, da avaliação da percentagem de ADN fragmentado na cauda dos espermatozóides e da análise dos níveis de malondealdeído (MDA). Adicionalmente, a capacidade antioxidante (TAS) e os níveis de esteroides sexuais foram avaliados em amostras de plasma sanguíneo. Com esta análise de qualidade pretendeu-se identificar de que forma as dietas suplementadas afetam as caraterísticas do sémen, a capacidade antioxidante total e a produção de esteroides sexuais, determinando consequentemente se produzem um impacto positivo no desempenho reprodutivo destas espécies de peixes planos. No caso do pregado, a motilidade total dos espermatozoides, apresentou valores mais baixos no grupo alimentado com a dieta de algas na segunda amostragem, quando comparado com o controlo. Adicionalmente, a velocidade curvilínea e em linha reta dos espermatozoides do grupo das algas foi positivamente afetada na primeira amostragem, demonstrando uma descida na amostragem seguinte. Os parâmetros cinéticos do sémen apresentam habitualmente um padrão de melhoria de qualidade durante o início da época reprodutiva, seguindo-se de um decréscimo de qualidade para o final da época. Portanto, é possível que na segunda amostragem o grupo alimentado com a dieta suplementada já apresentava um padrão de decréscimo de qualidade característico do final da época de reprodução. Quanto ao linguado, os parâmetros de motilidade do sémen apresentaram uma oscilação, característica da espécie ao longo da época de reprodução, com um aumento de qualidade ao início seguido de um decréscimo da mesma. Apesar disto, a mobilidade progressiva e a velocidade curvilínea parecem ter sido afetadas negativamente pela dieta suplementada. Este resultado sugere uma possível falta de ATP intracelular no sémen e/ou um encurtamento da época reprodutiva. Em ambas as espécies as dietas suplementadas com algas tinham como objetivo melhorar a atividade antioxidante, através das vitaminas e carotenoides, combatendo o stress oxidativo. Todavia, este efeito não é observado quando olhamos para os resultados do pregado onde o grupo das algas apresenta uma maior concentração de malondealdeido no sémen e uma ausência de diferenças significativas quanto à capacidade antioxidante no plasma sanguíneo. Os resultados observados levam à hipótese que a suplementação de 1% de Laminaria digitata pode não ser suficiente para produzir um efeito positivo, dado que alguns compostos específicos como a laminaria aparentam ter um intervalo específico de ação que varia de espécie para espécie. Outra suposição com base na bibliografia existente é que as duas algas utilizadas para suplementar a dieta do pregado apresentam um efeito não sinergético quando combinadas. No caso do linguado, a dieta suplementada induziu uma resposta positiva, promovendo uma melhor resposta antioxidante quando comparado com o grupo controlo. Os resultados da última amostragem apresentam níveis de malondealdeido significativamente mais baixos que o controlo, enquanto que a capacidade antioxidante teve valores superiores. No que diz respeito à integridade do ADN do pregado, observou-se um efeito benéfico da dieta rica em algas, através da descida da percentagem de fragmentação. Este resultado deve-se muito provavelmente a uma melhoria da integridade da membrana plasmática do espermatozoide, relacionada com a presença de vitamina E na composição das algas suplementadas. No linguado, pelo contrário, os níveis de fragmentação do ADN apresentaram uma oscilação natural com uma subida gradual até ao fim da época de reprodução. Isto deve-se não só ao facto de o sémen sofrer um processo de envelhecimento natural que provoca o aumento da descondensação da cromatina, mas também ao aumento da temperatura que afeta diretamente este parâmetro em reprodutores. Quanto aos esteroides sexuais no pregado, o grupo alimentado com a dieta suplementada em algas não apresentou variações quanto aos níveis de testosterona, mas observou-se uma redução de 11-ketotestosterona da primeira para a segunda amostragem. Estes resultados diferem das oscilações apresentadas na bibliografia para a mesma espécie, o que nos leva a crer que a dieta pode ter de facto reduzido o ciclo reprodutivo. No que diz respeito à variação de hormonas sexuais no linguado, a 11-ketotestosterona não exibe efeitos da dieta, mas a testosterona no grupo das algas apresenta diferenças significativas com o controlo. Os linguados alimentados com a dieta suplementada com algas apresentaram valores de testosterona significativamente superiores ao controlo a meio do ensaio, com valores inferiores no final. Tendo em conta alguns parâmetros obtidos nesta tese, a suplementação com uma mistura de algas demonstra-se como uma abordagem promissora para utilizar em rações de reprodutores. Estudos futuros devem ter em conta a percentagem de inclusão de cada alga, considerando os efeitos específicos que cada composto tem nas espécies alvos. Adicionalmente, para verificar as hipóteses aqui apresentadas, experiências subsequentes necessitariam de análises adicionais, como por exemplo determinar a atividade de enzimas antioxidantes e os níveis de ATP intracelular, de forma a entender e otimizar o efeito da mistura de algas nos ciclos reprodutivos de peixes planos.
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linguado senegalês pregado qualidade seminal algas antioxidante nutrição de reprodutores