Affiliations Aquaculture and Fisheries Group, Wageningen Institute of Animal Sciences (WIAS), Wageningen University, Wageningen, the Netherlands, Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), UR1067, Хранене, метаболизъм и аквакултури (NuMeA), Pôle d'Hydrobiologie INRA, Сен Пе сюр Нивел, Франция

прием

Група за аквакултури и рибарство, Институт по животновъдство в Wageningen (WIAS), Университет Wageningen, Wageningen, Холандия

Affiliation Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), UR1067, Хранене, метаболизъм и аквакултури (NuMeA), Pôle d'Hydrobiologie INRA, Saint Pée-sur-Nivelle, Франция

Affiliation Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), UR1067, Хранене, метаболизъм и аквакултури (NuMeA), Pôle d'Hydrobiologie INRA, Saint Pée-sur-Nivelle, Франция

Група за аквакултури и рибарство, Институт по животновъдство в Wageningen (WIAS), Университет Wageningen, Wageningen, Холандия

Affiliation Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), UR1067, Хранене, метаболизъм и аквакултури (NuMeA), Pôle d'Hydrobiologie INRA, Saint Pée-sur-Nivelle, Франция

  • Субрамански Сараванан,
  • Йохан В. Шрама,
  • А. Клаудия Фигейредо-Силва,
  • Садасивам Й. Каушик,
  • Йохан А. J. ​​Verreth,
  • Инге Гердън

Фигури

Резюме

Изпробвана е хипотезата, че рибите, хранени до насищане с изоенергични диети, различаващи се по състав на макроелементи, ще имат различен прием на усвоима енергия (DEI), но подобно общо производство на топлина. Формулирани са четири изоенергийни диети (2 × 2 факториален дизайн) с контраст в i) съотношението протеин към енергия (P/E): високо (HP/E) срещу ниско (LP/E) и ii) тип източник на непротеинова енергия (NPE): мазнини срещу въглехидрати, които се обменят изоенергийно. Трикратни групи (35 риби/резервоар) от дъгова пъстърва са хранени на ръка всяка диета два пъти дневно до насищане в продължение на 6 седмици при неограничаващи условия на кислород във вода. Приемът на фураж (FI), DEI (kJ kg -0,8 d -1) и растежът (g kg -0,8 d -1) на пъстърва са повлияни от взаимодействието между съотношението P/E и NPE източника на диетата (P 0,05). Нашите данни предполагат, че контролът на DEI в пъстърва може да е функция на производството на топлина, което от своя страна може да отразява физиологична граница, свързана с окислителния метаболизъм.

Цитат: Saravanan S, Schrama JW, Figueiredo-Silva AC, Kaushik SJ, Verreth JAJ, Geurden I (2012) Ограничения за енергийния прием в рибите: Връзката между диетичния състав, енергийния метаболизъм и енергийния прием в дъговата пъстърва PLoS ONE 7 (4): e34743. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0034743

Редактор: Стефан Блан, Институт по плудисциплина Хуберт Кюриен, Франция

Получено: 18 ноември 2011 г .; Прието: 5 март 2012 г .; Публикувано: 9 април 2012 г.

Финансиране: Това проучване е финансирано от институционални фондове от INRA (Institut National de Recherche Agronomique) в рамките на платформата за аквакултури INRA/WUR (Wageningen University Research). Финансистите не са играли роля в дизайна на проучването, събирането и анализа на данни, решението за публикуване или подготовката на ръкописа.

Конкуриращи се интереси: Авторите са декларирали, че не съществуват конкуриращи се интереси.

Въведение

Рибите при условия на отглеждане се хранят предимно с предварително зададени количества от един вид фураж, така че рибите не могат да компенсират приема на фураж (FI) за евентуална липса на определено хранително вещество или за енергийно съдържание, което може да доведе до намален растеж. По този начин, прогнозирането на фуражната дажба, близка до доброволното ниво на FI за риба, като функция от състава на диетата и условията на култивиране, е от съществено значение за максимизиране на скоростта на растеж и използване на фуражите, а също и за свеждане до минимум на загубата на фураж във водната среда. Това изисква по-добро разбиране на хранителните, физиологичните и екологичните фактори, влияещи на FI и техните механизми.

В сравнение с бозайниците, механизмите, контролиращи FI, са сравнително по-малко изследвани при рибите. Беше заявено, че „рибите като другите животни се хранят, за да задоволят своите енергийни нужди“ [1]. В действителност, сред хранителните фактори, съдържанието на усвоима енергия (DE) се предполага, че е основен определящ фактор за контрол на FI при няколко видове риби, като дъгова пъстърва, Oncorhynchus mykiss [2], [3], [4], [ 5], атлантическа сьомга, Salmo salar [6], атлантическа треска, Gadus morhua [7], европейски лаврак, Dicentrarchus labrax [8], калкан, Scophthalmus maximus [9] и сом от канал, Ictalurus punctatus [10].

Материали и методи

Експериментите са проведени в съответствие с насоките на националното законодателство за грижата за животните на френското министерство на научните изследвания (Указ 2001-464 от 29 май 2001 г.) и са одобрени от Комитета по етика на INRA (съгласно INRA 2002-36 от 14 април, 2002).

Диети

Четири диети бяха формулирани във 2 × 2 факториален дизайн с съотношение протеин към енергия (P/E) и непротеинов източник на енергия (NPE) като основни фактори, всеки от които се състои от две нива, като „високо“ срещу „ниско“ и съответно „мазнини“ срещу „въглехидрати“. Формулировката и съставът на диетите са показани в Таблица 1. За да има еднаква хранителна и енергийна плътност между диетите, 15% от целулозата е включена в мастните диети. По този начин имахме четири диети (Таблица 1), а именно, високо съотношение P/E с мазнини като източник на енергия (HP/EF), високо съотношение P/E с въглехидрати като източник на енергия (HP/EC), ниско съотношение P/E с мазнини като източник на енергия (LP/EF) и ниско съотношение P/E с въглехидрати като източник на енергия (LP/EC). Както се очакваше, и четирите диети доведоха до подобно смилаемо смилаемо енергийно съдържание (~ 18 kJ g -1) и контраст в съотношението P/E между диети HP/E (~ 26 mg kJ -1) и диети LP/E (~ 14 mg kJ) -1). Смесите от съставките на всяка диета се екструдират през 2 mm матрица, изсушават се, пресяват се и се съхраняват в найлонови торбички (завод за екструдиране на фуражи, INRA Donzacq, Франция). Анализираните хранителни състави на четирите диети са подробно описани в Таблица 1.

Проба за хранене и вземане на проби

Изследване на смилаемостта

Успоредно с 6-седмичното изпитване за хранене, беше проведено отделно 4-седмично проучване за смилаемост в звеното за отглеждане на риба INRA (St Pée-sur-Nivelle, Франция) с дъгова пъстърва от същия запас, както в проучването за прием на фураж. Петнадесет риби (средно телесно тегло, 65 g) са били складирани в 12 цилиндрично-конични резервоара (60 L), свързани към устройство за автоматично събиране на фекалии [17], диетите са разпределени произволно между резервоари в три екземпляра. Резервоарите получават непрекъснато подаване на вода (14 ± 1 ° C; средно ± SD) от системата за рециркулационна вода и се поддържат в еднакви условия през целия експеримент. Преди събирането на изпражненията рибите се аклиматизират за една седмица спрямо експерименталните условия и към съответните им експериментални диети. Диамол (неразтворима в киселина пепел, AIA) се добавя към фуража като инертен маркер за определяне на смилаемостта. Рибите се хранеха два пъти дневно (1,5% от телесното тегло) и изпражненията се събират два пъти дневно в продължение на 3 седмици, обединяват се в резервоар и се съхраняват при −20 ° C.

Химически анализи

Цели риби от всеки резервоар се смилат, обединяват и се определя съдържанието на свежа влага. Впоследствие рибите и изпражненията бяха лиофилизирани преди по-нататъшни анализи. Хранителните състави на рибите, диетата и фекалиите бяха анализирани съгласно следните процедури. Проби от фуражи, изпражнения и цялото тяло бяха анализирани за сухо вещество (105 ° C за 24 часа), протеини (Kjeldahl; N × 6,25) след разграждане с киселина, съдържание на мазнини във фуражите и изпражненията [18] с използване на дихлорометан вместо хлороформ и мазнини съдържание на риба чрез извличане на петролен етер (Soxhlet; 40–60 ° C) и брутно енергийно съдържание чрез адиабатен бомбен калориметър (IKA-Werke C5000). Съдържанието на пепел се определя чрез горене в муфелна пещ (550 ° С в продължение на 12 часа). За определяне на неразтворима в киселина пепел са използвани същите проби пепел от фураж и изпражнения [19]. Съдържанието на скорбяла се определя като глюкоза, като се използва методът амилоглюкозидаза/хексокиназа/глюкоза-6-фосфат дехидрогеназа след екстракция с етанол (40%) и разграждане на нишестето в диметилсулфоксид/НС1 [20]. Плазмената глюкоза и триглицеридите се определят съгласно процедурите, предвидени в търговските комплекти, Glucose RTU (n ° 61269) и Triglycérides (PAP 150 n ° 61236) от Bio-Mérieux, Marcy-L'Etoile, Франция.

Изчисления

Получено е средното индивидуално първоначално (Wi) и окончателно (Wf) телесно тегло на рибата, разделящо общата първоначална и крайна биомаса на рибата в резервоара на броя на рибите, присъстващи в резервоара съответно в началото и в края на изследването. Абсолютният растеж на рибата (в g d -1) се изчислява като разлика между средното индивидуално крайно (Wf) и първоначалното (Wi) телесно тегло на риба на резервоар, разделена на продължителността на експерименталния период (t). Средното геометрично телесно тегло (WG; в g) се изчислява като, от което средното метаболитно телесно тегло (MBWG; в kg 0.8) се изчислява като (WG/1000) 0.8. Скоростта на растеж върху метаболитното телесно тегло (GRMBW; в g kg −0.8 d -1) се изчислява като (Wf − Wi)/(MBWG × t). Ежедневният коефициент на растеж (DGC, в% d −1) се изчислява като 100 × (Wf 1/3 −Wi 1/3)/t.

Абсолютният прием на фураж (FIABS; g DM риба -1 d -1) се изчислява на база сухо вещество (DM) като FItot/(n × t), където FItot е общият прием на фураж на резервоар (в g DM) за експериментален период, n е броят на рибите в резервоара, а t е експерименталният период. FI при хранене (g риба -1 d -1) се изчислява по подобен начин като FIABS, но на база на хранене. Приемът на фураж от риба, изразен като процент от телесното тегло (FIPCT;% d -1), се изчислява като (FIABS/WG) × 100/t и приемът на фураж на метаболитно телесно тегло (FIMBW; g DM kg −0,8 d -1) се изчислява като FIABS/MBWG. Съотношението на притока на фураж (FGR; прием на сухо вещество/наддаване на мокро тегло) се изчислява на база DM като FIMBW/GRMBW.

Явните коефициенти на смилаемост (ADC, в%) на сухо вещество, суров протеин, сурови мазнини, общ въглехидрат, брутна енергия и пепел бяха изчислени за всеки резервоар, като се използва неразтворима в киселина пепел (AIA) като инертен маркер, както е описано по-горе [16]. Явните коефициенти на смилаемост са изчислени като ADCX = (1− (AIAdiet/AIAfaeces) × (Xfaeces/Xdiet)) × 100, където X представлява сухо вещество, суров протеин, сурови мазнини, общ въглехидрат, брутна енергия и пепел, AIAdiet и AIA изпражненията са съдържанието на AIA в диетата и изпражненията, съответно и Xdiet и X изпражненията са съответно количеството X в храната и изпражненията.

Статистическа процедура

Статистическите анализи бяха извършени с помощта на SAS 9.2 (SAS Institute, Cary, NC, USA). Данните бяха анализирани за ефекта на съотношението Р/Е, вида на NPE източника и тяхното взаимодействие чрез двупосочна ANOVA (PROC GLM). Нормалното разпределение на остатъците беше проверено с помощта на теста на Колмогоров-Смирнов (PROC UNIVARIATE). Загубата на мазнини във фекалиите (FF) отмени предположението за нормално разпределение (P -1 d -1, g DM риба -1 d -1,% d -1, и g DM kg -1.8 d -1), растеж (в gd -1 и g kg −0,8 d -1, и коефициентът на прибавяне на фураж (FGR) бяха значително повлияни от съотношението P/E и от NPE източника на диетата със силно значимо взаимодействие между двата фактора (Таблица 2).

Състав на тялото

Първоначалният и окончателният телесен състав на пъстървата са показани в Таблица 3. С изключение на сухото вещество, бяха засегнати и други параметри (протеини, мазнини, пепел и енергия) на крайния телесен състав (P Таблица 3. Ефект от диетичните лечения върху крайното тяло състав (на база прясно тегло) от дъгова пъстърва, хранена с експериментални диети в продължение на 6 седмици 1 .

Азотен, мастен и енергиен баланс

Таблица 4 представя очевидните коефициенти на смилаемост на хранителни вещества и енергия (ADC), използвани за изчисляване на параметрите на азот, мазнини и енергиен баланс, представени в таблица 5. Прием на смилаеми хранителни вещества по отношение на прием на смилаем азот (DNI), прием на смилаеми мазнини (DFI) и DEI са били различни между диетичните групи. DNI беше засегнат (P 0.3). DNI е 54% по-висок при HP/E от LP/E диети и 18% по-нисък при диети с въглехидрати в сравнение с мазнините като източник на NPE. Въпреки разликите в DNI между двете HP/E диети, RN е сходен при пъстървите, хранени с HP/EF и HP/EC диетите. Въпреки това, при диетите LP/E, задържаният азот (RN) се различава значително в съответствие с техния DNI. DFI е засегнат (P Таблица 4. Явен коефициент на смилаемост на хранителните вещества (%; ADC) при дъгова пъстърва, хранена с четири експериментални диети 1 .

Количеството доброволно DEI, доставено от различните хранителни макронутриенти, е показано на фиг. 1. DEI паралелно приема на сухо вещество, показващо значително взаимодействие между диетичното съотношение P/E и източника на NPE (Таблица 5). Най-ниският DEI се наблюдава в групите, хранени с LP/EC, докато DEI на диетата, хранена с пъстърва LP/EF, не се различава значително от тези в групите с HP/E. Няма значителна разлика в метаболизирания енергиен прием (MEI) между групите HP/EF и LP/EF, като и двете са по-високи, отколкото в групите, хранени с въглехидрати като източник на NPE. Въпреки това, задържаната енергия (RE) е различна и значително се влияе както от съотношението P/E, така и от източника на диета NPE, като е по-ниска при пъстърва, хранена с LP/E- спрямо HP/E-диети и при пъстърва, хранена с въглехидрати спрямо мазнини като NPE източник. Въпреки че DEI и RE е различно, общото производство на топлина (H) не се влияе (P> 0,05) от съотношението P/E, източника на NPE и тяхното взаимодействие (Фиг. 2).

Рибите са хранени до насищане с изоенергични диети с различен състав на макроелементи, имащи контраст в съотношението P/E (високо, HP/E спрямо ниско, LP/E) и източник на NPE (мазнини, F срещу въглехидрати, C) за 6 седмици. Баровете показват количеството DEI, получено от смилаемия протеин, мазнини и общ въглехидрат (екстракт без азот) за всяка диетична група. Различните индекси показват значителни разлики в общия DEI.

Производство на топлина (H; средно най-малките квадрати ± SD) в дъгова пъстърва, хранени до насищане, изоенергийните диети с различен състав на макроелементи с контраст в съотношението P/E (високо, HP/E спрямо ниско, LP/E) и източник на NPE (мазнини, F срещу въглехидрати, C). H не се влияе от съотношението P/E, източника на NPE и техния ефект на взаимодействие (P> 0,05).

Нива на циркулиране на глюкоза и триглицериди след хранене

Фигура 3 изобразява 7-часовите плазмени нива на глюкоза и триглицериди (TAG) в дъговата пъстърва, хранени с четирите експериментални диети. Плазмената глюкоза (g L -1) е била повлияна (P 0,05) от съотношението P/E. Не е имало взаимодействие между съотношението P/E и източника на NPE върху плазмената TAG.

Седем часа след прандиални плазмени нива (най-малките квадрати означават ± SD) на глюкоза и триглицериди (TAG) на диетата, хранена с дъгова пъстърва с контраст в съотношението P/E и източника на NPE. Глюкозата е била повлияна от съотношението P/E с храната, източника на NPE и тяхното взаимодействие (P 0,05).

Дискусия

В настоящото проучване доброволното FI успоредява DEI поради сходното съдържание на DE на формулираните диети. Съобщава се, че FI при дъговата пъстърва, както и при някои други видове риби, се регулира от общото съдържание на DE в диетата [3], [4]. Настоящите данни показват, че при условия на сито хранене дъговата пъстърва е консумирала различни количества DE, в зависимост от състава на диетата. Тези открития се съгласяват с предишни доклади в дъговата пъстърва [11], [12], [22], подчертавайки противоречието относно това дали FI е коригиран, за да поддържа постоянен DEI при рибите. В допълнение, тези открития допълнително предполагат участието на диетични или физиологични фактори, различни от диетичното съдържание на DE само в регулирането на FI.

Според липостатичната теория за регулиране на FI [31], неуспехът на диетата, хранена с пъстърва с LP/E, да увеличи DEI и следователно да компенсира DNI може да бъде причинен от по-високото относително ниво на телесна тлъстина на рибите, хранени с LP/E, в сравнение с HP/Е диети. Отрицателният ефект на високото съдържание на телесни мазнини върху FI или DEI [31], медииран чрез механизма за обратна връзка на лептина, е добре документиран при бозайници [32]. Съобщава се и за контрол на адипостатичната обратна връзка при FI при риби сьомга [29], [33], [34]. Въпреки това, индуцираното от диетата увеличение на относителното ниво на затлъстяване, което освен това варира в зависимост от размера на тялото [35], не намалява непременно апетита или приема на енергия в дъговата пъстърва [11], [36]. По същия начин, наблюдението на подобни DEI при диети с HP/EC и LP/EF, хранени с пъстърва, въпреки разликата в затлъстяването (съответно 61 и 111 g kg -1), предполага нисък контрол на обратната връзка на относителната телесна мазнина при DEI.