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随着集约化大规模的养殖模式的推广,高密度的养殖导致水环境的恶化,并且应激反应增加,氧化应激和其他环境应激的因素包括环境改变、饮食、外源性致病菌和病毒。
水中溶解氧降低产生的低氧应激对水产动物生长以及生理状态产生负面影响,低氧应激也是大口黑鲈养殖过程中常见的问题。
在低氧应激条件下,生物体会产生过量的活性氧,活性氧的积累可能导致蛋白质结构变性、脂质过氧化以及细胞损伤,最终导致细胞凋亡,发生氧化损伤,刺激自身免疫系统。
在急性缺氧条件下尼罗罗非鱼的肌糖原和肝糖含量显著降低,乳酸脱氢酶(LDH)活性增加,并对生长和免疫产生负面影响。
慢性缺氧可导致欧洲舌齿鲈肝脏中的糖原含量降低,并增加乳酸含量,表明缺氧刺激了厌氧糖酵解途径。
低氧应激已被证明了可影响水产动物的健康,这一问题制约了大口黑鲈养殖的可持续发展。
短链脂肪酸( SCFAS,如甲酸、乙酸和丁酸等)进入肠道之后可改变肠道酸度并且可以影响矿物质的运输。
SCFAS还具有与元素整合形成复合物的能力,另外,可促进胃肠道黏膜上皮细胞增殖,增大营养吸收面积,促进生长。
丁酸梭菌(Clostridimm butyicum.CB)是一种严格厌氧细菌,产生的丁酸被广泛用于改善生长性能、抗氧化和免疫。
丁酸梭菌的主要代谢产物是丁酸、甲酸和乙酸等多种短链脂肪酸。
丁酸梭菌通过消化碳水化合物产生丁酸,可促进肠道结构发育、提高消化酶活性,通过降低肠道抑制致病菌的增殖,并且可刺激抗氧化酶和免疫球蛋白M的产生,进入细菌内扰乱细菌细胞代谢最终导致细菌死亡以及提高免疫相关基因的表达增强机体免疫。
在银鲳、大黄鱼、尼罗罗非鱼和罗氏沼虾中的研究发现,添加 10的7次方到10的11次方CFU/kg ,丁酸梭菌可显著改善生长性能和提高抗氧化能力。
丁酸是肠道上皮组织细胞再生和修复的主要营养物质和能量来源,在肠道上皮细胞的丁酸通过 B-氧化作用进行能量代谢。
研究发现,向水产动物投喂添加适量丁酸梭菌的配合饲料,能够较好地保障其肠道的状态。在细胞方面,丁酸不仅可以保障细胞的活力,还能够增加黏蛋白的分泌量;
在肠道黏膜方面,丁酸可以促进肠黏膜的修复并降低其通透性,有助于恢复生理功能。
肠道菌群具有许多重要功能,如病原菌置换、营养物质和受体结合位点的竞争、抗菌因子的产生、结构因子的发育以及代谢活动。
如果肠道微生物失调则会引发各种疾病,丁酸梭菌有利于益生菌的增殖,如双歧杆菌、乳酸菌和拟杆菌的增殖;
并抑制有害菌的繁殖,如葡萄球菌、念珠菌、克雷伯菌、弯曲杆菌、绿脓杆菌、大肠杆菌、痢疾杆菌、伤寒沙门菌和腐败菌,进而减少了生物体内有害物质的产生。
在杂交罗非鱼、虹鳟、鲤鱼、斑节对虾、罗氏沼虾、南美白对虾中的研究发现,丁酸梭菌在影响水生动物生长性能和生理生化指标、调节肠道微生物、提高免疫能力等方面起着重要作用。
水产动物的生长性能是机体代谢的综合性指标,研究表明,丁酸梭菌作为饲料添加剂能显著提高机体的生长性能和饲料利用率。
黄灵等研究发现,饲料中添加了丁酸梭菌显著提高了虎龙斑的末重、增重率、特定生长率以及肥满度。
水产研究社查阅资料发现,丁酸梭菌对银鲳肠道消化酶、非特异免疫酶的活性有促进作用,进而提高了其生长性能。这与斑节对虾、珍珠龙胆石斑鱼上的研究类似。
水产研究社通过查阅相关试验结果表明,饲粮中添加丁酸梭菌对卵形鲳鲹幼鱼的生长具有一定的促进用。
丁酸梭菌促进动物生长的原因可能是:丁酸梭菌的主要代谢产物是丁酸、甲酸、乙酸等多种短链脂肪酸,其中丁酸可为肠道上皮细胞的生命活动提供能量,降低肠道黏膜的通透性,促进肠道吸收营养物质;
丁酸梭菌能分泌多种消化酶以及多种维生素等营养物质,有利于宿主肠道健康。
除此以外,丁酸梭菌还能抑制肠道病原菌的生长促进有益菌如乳酸菌、双歧杆菌的生长。
丁酸梭菌提高了血清总蛋白和葡萄糖含量,刺激了卵形鲳鲹的蛋白质和葡萄糖能量周转代谢,有助于卵形鲳鲹吸收营养物质。
研究表明,丁酸梭菌能促进肠道双歧杆菌、乳酸杆菌等肠道有益菌群增殖,并且能够抑制致病菌(大肠杆菌等)的生长调节肠道微生物的平衡,优化宿主肠道内微生态环境的功能。
在水产动物中,Li等研究发现,丁酸梭菌增加了罗非鱼肠道中拟杆菌门、厚菌门,绿柔菌门(Chloronlexi)、氯菌门(Chlorobi)、酸杆菌门(Acidobacteria),螺旋体门(Spirochaetae)、硝化螺旋体门( Nitrospirae)、微囊菌门(Parcubacteria)和浮霉菌门(Planctomycetes)相对丰度。
丁酸梭菌显著提高了卵形鲳鲹幼鱼肠道菌群中放线菌门、厚譬菌门、拟杆菌门、蓝藻门和脱铁杆菌门相对丰度。