Επίδραση των λιπαρών οξέων της τροφής στο κεντρικό νευρικό σύστημα, στην ανάπτυξη και στη σύσταση του σώματος του Ευρωπαϊκού λαβρακιού Dicentrarchus labrax L.

Abstract

In order to cover its sustainability goals, the aquaculture industry is in a continuous search for viable alternatives to fish oil. The alternative lipid sources need to cover the energy requirements for unhindered growth performance, while at the same time promote fish health and welfare. The ingredients that differentiate lipid sources are fatty acids. Marine carnivorous species require certain amounts of dietary fatty acids, that cannot be biosynthesized. As the fatty acid profile of fish oil alternatives lacks certain essential fatty acids, their metabolism is modulated according to the availability of other fatty acid groups, resulting to interactions that may be less beneficiary for the fish. The aim of this study was the assessment of the combined effects of different dietary n-3 long chain polyunsaturated fatty acid (n-3 LC PUFA) levels and saturated (SFA) to monounsaturated fatty acid (MUFA) ratios on European sea bass brain neurotransmitter activity, growth, fillet composition. In addition, blood parameters were also determined. Two levels of n-3 LC PUFA were selected (low at 5% and medium at 7% total identified fatty acids). Within each level, three SFA to MUFA ratios (0.4, 0.6 and 0.9) were achieved by adding alternative lipid sources mixtures. A 251-day experimental rearing took place, followed by a 99-day finisher-diet period. Neurotransmitter concentrations were measured in the telencephalon, mesencephalon and medulla Different responses to long term rearing on the experimental diets were observed in each section of the brain. Serotonin and dopamine metabolism was affected by SFA, MUFA, n-3 LC PUFA, as well as combinations thereof. From day 188 until day 350, the control group displayed superior growth, with no significant differences among the remaining treatments. Finisher period partially restored fillet fatty acid profile, resulting in a n-3/n-6 ratio >1. Fish fed on diets with low n-3 LC PUFA content, with 0.4 and 0.6 SFA/MUFA ratios, demonstrated relatively low FCR, plasma glucose and liver lipid levels. These diets may be viable selections, when followed by a finisher diet and contribute to fish welfare and quality. In conclusion, for long-term sea bass rearing using diets with fish oil substitution, the interactions among fatty acid groups, seem to regulate growth performance more effectively than their sheer contribution to the fatty acid profile. The aforementioned interactions were evident in the prediction models of neurotransmitter concentrations, based on 18:1n-9/n-3 LC PUFA and SFA/n-3 LC PUFA ratios of the fillet. According to the models, the accumulation of n-3 LC PUFA in the fillet, as a result of their non-use for neurotransmission was associated with the onset of stress symptoms, such as low serotonin concentration and high serotoninergic and dopaminergic activities. In addition, the increased ratio values were also associated with an overall stressful state of the organism. Therefore, alternative diets for sea bass may mediate a stress response and the implicated factors include the depletion of essential n-3 LC PUFAs, the interaction between fatty acid groups, overall fatty acid composition, as well as quantity of lipid resources used for fish oil replacement.

Προκειμένου να καλυφθούν οι στόχοι αειφορίας, η βιομηχανία βρίσκεται σε μία συνεχή αναζήτηση βιώσιμων εναλλακτικών του ιχθυέλαιου. Οι εναλλακτικές πηγές λίπους πρέπει να καλύπτουν τις ενεργειακές ανάγκες για ανεμπόδιστη ανάπτυξη, ενώ ταυτόχρονα να προάγουν την υγεία και την ευζωία των ψαριών. Τα συστατικά που διαφοροποιούν τις πηγές λίπους είναι τα λιπαρά οξέα. Τα θαλάσσια σαρκοβόρα είδη απαιτούν συγκεκριμένες ποσότητες λιπαρών οξέων, που δεν μπορούν να βιοσυντεθούν. Καθώς η σύσταση των λιπαρών οξέων των εναλλακτικών του ιχθυέλαιου είναι ελλιπής για συγκεκριμένα απαραίτητα λιπαρά οξέα, ο μεταβολισμός τους τροποποιείται ανάλογα με τη διαθεσιμότητα άλλων ομάδων, με αποτέλεσμα την παρουσία αλληλεπιδράσεων που μπορεί να μην είναι ωφέλιμες για τα ψάρια. Ο σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η εκτίμηση των συνδυασμένων επιδράσεων διαφορετικών επιπέδων n-3 πολυακόρεστων λιπαρών οξέων μακράς αλυσίδας (n-3 LC PUFA) και λόγων κορεσμένων (SFA) προς μονοακόρεστα λιπαρά οξέα (MUFA) στη δραστηριότητα των νευροδιαβιβαστών του εγκεφάλου, στην ανάπτυξη και στη σύσταση του φιλέτου του ευρωπαϊκού λαβρακιού. Συμπληρωματικά προσδιορίστηκαν και αιματολογικές παράμετροι. Επιλέχθηκαν δύο επίπεδα n-3 LC PUFA (χαμηλό στο 5% και μέσο στο 7% των συνολικά ταυτοποιημένων λιπαρών οξέων). Σε κάθε επίπεδο, επιτεύχθηκαν τρεις αναλογίες SFA προς MUFA (0,4, 0,6 και 0,9) μετά από προσθήκη μειγμάτων εναλλακτικών πηγών λιπιδίων. Πραγματοποιήθηκε πειραματική εκτροφή 251 ημερών, ακολουθούμενη από περίοδο τελικής διατροφής 99 ημερών. Οι συγκεντρώσεις νευροδιαβιβαστών μετρήθηκαν στο τελικό, τον μέσο και το ρομβοειδή εγκέφαλο. Σε κάθε τμήμα του εγκεφάλου παρατηρήθηκαν διαφορετικές αποκρίσεις στη μακροχρόνια εκτροφή με τις πειραματικές ιχθυοτροφές. Ο μεταβολισμός της σεροτονίνης και της ντοπαμίνης επηρεάστηκε από τα SFA, τα MUFA, τα n-3 LC PUFA, καθώς και από συνδυασμούς τους. Από την ημέρα 188 έως την ημέρα 350, η ομάδα του μάρτυρα εμφάνισε ανώτερη ανάπτυξη, χωρίς σημαντικές διαφορές μεταξύ των υπόλοιπων χειρισμών. Η περίοδος τελικής διατροφής αποκατέστησε μερικώς τη σύσταση των λιπαρών οξέων του φιλέτου, με αποτέλεσμα την αναλογία n-3 / n-6> 1. Τα ψάρια που τρέφονταν με τροφές χαμηλού επιπέδου n-3 LC PUFA και λόγων SFA/MUFA 0.4 και 0.6 παρουσίασαν σχετικά χαμηλά επίπεδα FCR, λιπίδια του ήπατος και γλυκόζη στο πλάσμα. Αυτές οι τροφές μπορεί να είναι βιώσιμες επιλογές, όταν ακολουθούνται από μια τελική διατροφή και συμβάλλουν στην ευζωία και την ποιότητα των ψαριών. Συμπερασματικά, κατά τη σύνθεση ιχθυοτροφών με υποκατάσταση ιχθυελαίου για μακροχρόνια εκτροφή λαβρακιού, πρέπει να λαμβάνονται υπόψη οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ ομάδων λιπαρών οξέων, περισσότερο από την καθαρή συμβολή τους στο προφίλ λιπαρών οξέων, αφού φαίνεται να ρυθμίζουν την απόδοση της ανάπτυξης πιο αποτελεσματικά. Η συμβολή των αλληλεπιδράσεων μεταξύ ομάδων λιπαρών οξέων φαίνεται επίσης και από τα μοντέλα πρόβλεψης των συγκεντρώσεων των νευροδιαβιβαστών μέσω των λόγων 18:1n-9/n-3 LC PUFA και SFA/n-3 LC PUFA του φιλέτου. Σύμφωνα με αυτά, η συσσώρευση n-3 LC PUFA στο φιλέτο, συνδέθηκε με εμφάνιση συμπτωμάτων stress, όπως χαμηλή συγκέντρωση σεροτονίνης και υψηλή σεροτονινεργική και ντοπαμινεργική δραστηριότητα. Επιπλέον, οι αυξημένες τιμές των λόγων, συνδέθηκαν επίσης με στρεσσογόνο κατάσταση του οργανισμού. Συνεπώς, οι εναλλακτικές ιχθυοτροφές για λαβράκι μπορεί να προκαλέσουν μια απόκριση στο stress. Οι εμπλεκόμενοι παράγοντες περιλαμβάνουν την εξάντληση των απαραίτητων n-3 LC PUFA, την αλληλεπίδραση μεταξύ των ομάδων λιπαρών οξέων, τη συνολική σύσταση του λίπους σε λιπαρά οξέα, καθώς και την ποσότητα των πρώτων υλών που χρησιμοποιούνται για την αντικατάσταση ιχθυέλαιου.