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Publication
Functional strategies in gilthead seabream (Sparus aurata) juvenile nutrition: dietary microalgae supplementation for higher resilience
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Advisor(s)
Abstract(s)
Gilthead seabream (Sparus aurata), a species of high commercial value, often faces stressors inherent to aquaculture practices, which can negatively affect health, leading to diseases and economic losses. Given the pivotal role of nutrition in addressing such challenges, this study aimed to evaluate the effects of Tetraselmis chui extracts as functional dietary supplements to enhance fish resilience during acute stress events. A feeding trial was performed in juvenile gilthead seabream where three dietary treatments were tested in triplicate: CTRL – commercial-like diet; LOW – commercial-like diet supplemented with 0.06 % of T. chui extract; and HIGH – commercial-like diet supplemented with 0.12 % of T. chui extract. Fish were randomly distributed among 9 tanks (n = 20 fish per tank). After three weeks of feeding, growth performance indicators and oxidative status biomarkers were assessed. Fish were then exposed to various stressors and tissue samples were collected 6 h post-challenge to evaluate antioxidant responses. Oxidative status was assessed by measuring lipid peroxidation, total antioxidant status, catalase activity and total glutathione content in liver before and after the challenge. Results showed that fish fed the LOW diet significantly improved total antioxidant status after stress. Additionally, lipid peroxidation levels between pre- and post-stress events were significantly lower in the LOW and HIGH treatments compared to the control. While no significant differences were found in the remaining biomarkers, trends indicated beneficial effects in LOW and HIGH fish. This indicates that the beneficial effects are mostly observed in the LOW treatment. LOW fish exhibit less variation in LPO before and after the challenge, and significantly higher total antioxidant capacity 6 h after the stress events. The HIGH fish showed either no beneficial effects or only minimal effects. In conclusion, the 0.06 % microalgal supplementation increased stress resilience in gilthead seabream.
A aquacultura tem revelado um desenvolvimento enorme para corresponder à crescente procura de produtos aquícolas saudáveis e nutritivos. Apesar dos avanços na sua produção, o bem-estar animal continua a ser um desafio, especialmente no que diz respeito à diminuição do stress induzido pelo cativeiro. Para superar este constrangimento, as dietas suplementadas com aditivos funcionais, como as microalgas, surgiram como uma estratégia para aumentar a resiliência dos peixes a fatores de stress e eventualmente melhorar o seu desempenho de crescimento. O conceito de dietas funcionais surgiu do conceito de alimentos funcionais na nutrição humana, cujos componentes dietéticos trazem benefícios adicionais além da nutrição básica. Assim, esta abordagem promissora foca-se em incluir compostos bioativos nas dietas de peixes e crustáceos, que os ajude a enfrentar os desafios recorrentes na produção animal, como a mitigação do stress, em vez de se focar unicamente no desempenho do crescimento. É amplamente reconhecido que a nutrição adequada é fundamental para melhorar o desempenho dos peixes e a sua resistência às doenças. Estudos recentes têm-se focado em métodos sustentáveis para melhorar as respostas antioxidantes nos peixes. As microalgas desempenham um papel fundamental nesta estratégia, dada a sua produtividade, composição rica em nutrientes (lípidos, proteínas e carboidratos) e em compostos bioativos (carotenóides, ácidos gordos poli-insaturados e vitaminas) com propriedades anti-inflamatórias, imunomoduladoras, antioxidantes e antibacterianas. Coletivamente, estes atributos tornam as microalgas candidatas ideais para corresponder às necessidades nutricionais dos animais. A Tetraselmis chui é uma microalga marinha unicelular, com benefícios nutricionais consideráveis resultantes dos seus altos níveis de proteínas, lípidos e carboidratos, além de compostos bioativos como α-tocoferol (vitamina E), carotenóides (fucoxantina e β-caroteno), que apresentam propriedades antioxidantes. Dado o papel crucial da nutrição na resolução destes desafios, o presente estudo visa explorar o efeito de um extrato de Tetraselmis chui como suplemento funcional. Para isso, três tratamentos dietéticos foram testados para determinar se os juvenis de dourada alimentados com dietas suplementadas com microalgas seriam mais resilientes ao stress. O tecido escolhido para a análise do estado antioxidante dos peixes foi o fígado, conhecido pelo seu papel crucial na defesa antioxidante, servindo como o principal órgão desintoxicante. O estudo consistiu num ensaio de alimentação seguido de um ensaio de desafio. O ensaio de alimentação foi realizado num sistema de aquacultura de recirculação (RAS) e cada tratamento (CTRL – dieta comercial; LOW – dieta controlo suplementada com 0.06 % de extrato de Tetraselmis chui e HIGH – dieta controlo suplementada com 0.12 % de extrato) foi testado em triplicado, durante um período de três semanas. Os juvenis de dourada (18,54 ± 2,48 g) foram distribuídos aleatoriamente em nove tanques, a uma densidade de 3,7 kg m-3 (n = 20 peixes por tanque). A temperatura da água foi mantida a 21,0 ± 0,2 °C; a salinidade a 33,7 ± 0,6 ppm; e o oxigénio dissolvido a 98,6 ± 1,3 % de saturação. O pH da água e os compostos azotados foram monitorizados diariamente e ajustados quando necessário. No final do ensaio de alimentação, todos os peixes permaneceram 24 horas em jejum e três peixes de cada tanque foram eutanasiados. Estes peixes foram pesados e as amostras de fígado individuais foram congeladas de imediato em azoto líquido e armazenadas a -80 °C para posterior avaliação da resposta antioxidante. Os restantes peixes de cada tanque foram pesados para calcular os índices de desempenho de crescimento e a taxa de conversão de alimento. Posteriormente, os restantes peixes foram expostos ao ensaio de desafio, que consistiu numa sequência de estímulos indutores de stress. Seis horas após o início do desafio as amostras de fígado foram recolhidas e congeladas imediatamente em azoto líquido e armazenadas a -80 °C, para posterior avaliação da resposta antioxidante. O estado oxidativo dos juvenis foi avaliado medindo a peroxidação lipídica (LPO), o estado antioxidante total (TAS), a atividade da catalase (CAT) e o conteúdo total de glutationa (tGSH) nas amostras de fígado individuais, antes e depois do ensaio de desafio. As diferenças estatísticas entre os tratamentos e a análise da variação delta dos indicadores entre pré e pós-stress foram calculadas pelo teste de análise de variância de uma via, usando o software IBM SPSS versão 29. Os resultados mostraram que o desempenho de crescimento dos peixes não foi negativamente afetado pelas dietas suplementadas com microalga. A suplementação dietética com extrato de Tetraselmis chui não teve efeito significativo nos indicadores de desempenho de crescimento nem nas taxas de sobrevivência. No final do ensaio de alimentação, também não foram observadas diferenças significativas entre os tratamentos nos marcadores de stress oxidativo. Após o desafio, os peixes alimentados com a dieta LOW apresentaram níveis de TAS significativamente mais elevados em relação aos peixes alimentados com dietas CTRL ou HIGH, enquanto que os níveis de LPO, CAT e tGSH não apresentaram diferenças significativas entre tratamentos. No entanto, a variação dos níveis de LPO entre os eventos de pré e pós-stress foi significativamente menor nos peixes alimentados com as dietas LOW ou HIGH em comparação com os peixes CTRL. Em conjunto, estes resultados demonstram a existência de efeitos benéficos nos juvenis alimentados com a dieta LOW, protegendo os peixes contra o stress oxidativo associado ao desafio. Esta observação sugere que a suplementação com o extrato de microalga mitigou os efeitos do stress nos juvenis de dourada, dado o papel protetor das moléculas bioativas presentes na Tetraselmis chui. Em conclusão, o presente estudo demonstrou que sob exposição a eventos de stress, os peixes alimentados com dietas suplementadas com 0.06 % extrato de Tetraselmis chui apresentaram variações de LPO menores, assim como um estado antioxidante total (TAS) superior aos peixes alimentados com a dieta CTRL. Assim, podemos concluir que estes peixes se tornaram mais resilientes aos danos oxidativos causados pelos eventos de stress.
A aquacultura tem revelado um desenvolvimento enorme para corresponder à crescente procura de produtos aquícolas saudáveis e nutritivos. Apesar dos avanços na sua produção, o bem-estar animal continua a ser um desafio, especialmente no que diz respeito à diminuição do stress induzido pelo cativeiro. Para superar este constrangimento, as dietas suplementadas com aditivos funcionais, como as microalgas, surgiram como uma estratégia para aumentar a resiliência dos peixes a fatores de stress e eventualmente melhorar o seu desempenho de crescimento. O conceito de dietas funcionais surgiu do conceito de alimentos funcionais na nutrição humana, cujos componentes dietéticos trazem benefícios adicionais além da nutrição básica. Assim, esta abordagem promissora foca-se em incluir compostos bioativos nas dietas de peixes e crustáceos, que os ajude a enfrentar os desafios recorrentes na produção animal, como a mitigação do stress, em vez de se focar unicamente no desempenho do crescimento. É amplamente reconhecido que a nutrição adequada é fundamental para melhorar o desempenho dos peixes e a sua resistência às doenças. Estudos recentes têm-se focado em métodos sustentáveis para melhorar as respostas antioxidantes nos peixes. As microalgas desempenham um papel fundamental nesta estratégia, dada a sua produtividade, composição rica em nutrientes (lípidos, proteínas e carboidratos) e em compostos bioativos (carotenóides, ácidos gordos poli-insaturados e vitaminas) com propriedades anti-inflamatórias, imunomoduladoras, antioxidantes e antibacterianas. Coletivamente, estes atributos tornam as microalgas candidatas ideais para corresponder às necessidades nutricionais dos animais. A Tetraselmis chui é uma microalga marinha unicelular, com benefícios nutricionais consideráveis resultantes dos seus altos níveis de proteínas, lípidos e carboidratos, além de compostos bioativos como α-tocoferol (vitamina E), carotenóides (fucoxantina e β-caroteno), que apresentam propriedades antioxidantes. Dado o papel crucial da nutrição na resolução destes desafios, o presente estudo visa explorar o efeito de um extrato de Tetraselmis chui como suplemento funcional. Para isso, três tratamentos dietéticos foram testados para determinar se os juvenis de dourada alimentados com dietas suplementadas com microalgas seriam mais resilientes ao stress. O tecido escolhido para a análise do estado antioxidante dos peixes foi o fígado, conhecido pelo seu papel crucial na defesa antioxidante, servindo como o principal órgão desintoxicante. O estudo consistiu num ensaio de alimentação seguido de um ensaio de desafio. O ensaio de alimentação foi realizado num sistema de aquacultura de recirculação (RAS) e cada tratamento (CTRL – dieta comercial; LOW – dieta controlo suplementada com 0.06 % de extrato de Tetraselmis chui e HIGH – dieta controlo suplementada com 0.12 % de extrato) foi testado em triplicado, durante um período de três semanas. Os juvenis de dourada (18,54 ± 2,48 g) foram distribuídos aleatoriamente em nove tanques, a uma densidade de 3,7 kg m-3 (n = 20 peixes por tanque). A temperatura da água foi mantida a 21,0 ± 0,2 °C; a salinidade a 33,7 ± 0,6 ppm; e o oxigénio dissolvido a 98,6 ± 1,3 % de saturação. O pH da água e os compostos azotados foram monitorizados diariamente e ajustados quando necessário. No final do ensaio de alimentação, todos os peixes permaneceram 24 horas em jejum e três peixes de cada tanque foram eutanasiados. Estes peixes foram pesados e as amostras de fígado individuais foram congeladas de imediato em azoto líquido e armazenadas a -80 °C para posterior avaliação da resposta antioxidante. Os restantes peixes de cada tanque foram pesados para calcular os índices de desempenho de crescimento e a taxa de conversão de alimento. Posteriormente, os restantes peixes foram expostos ao ensaio de desafio, que consistiu numa sequência de estímulos indutores de stress. Seis horas após o início do desafio as amostras de fígado foram recolhidas e congeladas imediatamente em azoto líquido e armazenadas a -80 °C, para posterior avaliação da resposta antioxidante. O estado oxidativo dos juvenis foi avaliado medindo a peroxidação lipídica (LPO), o estado antioxidante total (TAS), a atividade da catalase (CAT) e o conteúdo total de glutationa (tGSH) nas amostras de fígado individuais, antes e depois do ensaio de desafio. As diferenças estatísticas entre os tratamentos e a análise da variação delta dos indicadores entre pré e pós-stress foram calculadas pelo teste de análise de variância de uma via, usando o software IBM SPSS versão 29. Os resultados mostraram que o desempenho de crescimento dos peixes não foi negativamente afetado pelas dietas suplementadas com microalga. A suplementação dietética com extrato de Tetraselmis chui não teve efeito significativo nos indicadores de desempenho de crescimento nem nas taxas de sobrevivência. No final do ensaio de alimentação, também não foram observadas diferenças significativas entre os tratamentos nos marcadores de stress oxidativo. Após o desafio, os peixes alimentados com a dieta LOW apresentaram níveis de TAS significativamente mais elevados em relação aos peixes alimentados com dietas CTRL ou HIGH, enquanto que os níveis de LPO, CAT e tGSH não apresentaram diferenças significativas entre tratamentos. No entanto, a variação dos níveis de LPO entre os eventos de pré e pós-stress foi significativamente menor nos peixes alimentados com as dietas LOW ou HIGH em comparação com os peixes CTRL. Em conjunto, estes resultados demonstram a existência de efeitos benéficos nos juvenis alimentados com a dieta LOW, protegendo os peixes contra o stress oxidativo associado ao desafio. Esta observação sugere que a suplementação com o extrato de microalga mitigou os efeitos do stress nos juvenis de dourada, dado o papel protetor das moléculas bioativas presentes na Tetraselmis chui. Em conclusão, o presente estudo demonstrou que sob exposição a eventos de stress, os peixes alimentados com dietas suplementadas com 0.06 % extrato de Tetraselmis chui apresentaram variações de LPO menores, assim como um estado antioxidante total (TAS) superior aos peixes alimentados com a dieta CTRL. Assim, podemos concluir que estes peixes se tornaram mais resilientes aos danos oxidativos causados pelos eventos de stress.
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Keywords
Sparus aurata Functional feeds Redox-status Microalgae Aquaculture