Organik Asitler Ve Otolize Maya Balıklarda Patojen Etkisini Azaltır


©istcokphoto.com, c1a1p1c1o1m1

Bakteriyel tehditler

Bakteriler; sulu ortamlarda, özellikle su sıcaklıkları yükseldiğinde veya üretim sistemleri dengesiz olduğunda hayatta kalmayı başarır ve önemli ekonomik kayıplara neden olurlar. Aeromonas, Edwardsiella, Pseudomonas, Streptococcus, Vibrio ve Yersinia cinsi bakterilerin hepsi suda yaşayan hayvanlar için patojen olabilirler. Su ürünleri yetiştiriciliğinde bakteriyel hastalık salgınlarını kontrol etmenin birçok yolu vardır ve en yaygın kontrol yöntemlerinden biri antibiyotik kullanmaktır. Bununla birlikte, su ürünleri üretiminde antibiyotik kullanımına karşı tüketicilerin artan farkındalığı, bazı üreticilerin ihracat pazarlarında yasaklanmasına dahi neden olmaktadır. Bu tür antimikrobiyallerin yaygın kullanımı, antibiyotiğe dirençli bakteri suşlarının gelişimi ve farklı bakteri türleri arasında dirençli genlerin aktarılması ile ilişkilidir. Patojenik-dirençli bakterilerin ortaya çıkması, sadece su ürünleri üzerinde değil, insan sağlığı üzerinde de olumsuz etkilere sahiptir. Ayrıca tüketici algısını olumsuz yönde etkiler. Bu nedenle, daha çevre dostu alternatiflere olan talep bugün her zamankinden daha fazladır. Organik asitler ve bitki özleri gibi anti-mikrobiyal maddeler, günümüzde balık yetiştiriciliği endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca; aşılar sadece uyarlanabilir (edinilmiş) bağışıklığı artırırken; maya hücresi duvarları gibi diğer çözeltiler, balığın doğal bağışıklık sistemini güçlendirerek hastalıkları önleyebilir.

Balıklarda patojenleri kontrol altına almak için organik asitler

Organik asitler veya asitlerin kombinasyonları, su ürünleri yetiştiriciliğinde büyüme performansını, bağırsak morfolojisini ve patojen kontrolünü geliştirmek için etkili bir araçtır. Son zamanlarda araştırmacılar, hastalıkları önleme ve kontrol altına alma konusunda büyük başarı gösteren organik asitlerin ve tuzlarının rolüne odaklandılar. Örneğin, propiyonat ve butirat gibi organik tuzlarla yapılan yem takviyesinin, hipoksi altında bağırsak morfolojisini geliştirdiği ve O. niloticus'taki enterit semptomlarını (yüksek soya fasulyesi unu yemlerinde) azalttığı gösterilmiştir (Tran-Ngoc et al., 2016). Benzer şekilde, bilim adamları Streptococcus agalactiae (Ng ve diğerleri, 2009) tehdidi altında organik asitlerin çok güçlü anti-mikrobiyal etki gösterdiklerini ve tilapyada büyüme, besin kullanımı ve hastalık direnci üzerinde faydalı etkilerde bulunma potansiyellerinin çok yüksek olduğunu ortaya koymuşlardır.

Organik asitlerin patojenik bakteriler üzerindeki etkileri henüz tam olarak bilinmemekle birlikte, organizmanın fizyolojik durumuna ve ortamın fizikokimyasal özelliklerine bağlı olarak bakteriyostatik veya bakterisit etki gösterebildikleri yaygın olarak görülmektedir. Ayrışmayan organik asitler lipofiliktir ve bakterilerin plazma zarını kolayca atlayabilir. PH seviyelerinin genellikle dış çevreden daha nötr olduğu hücrelerin içine girdikten sonra, organik asitler anyon ve protona ayrışırlar. Geleneksel olarak, bu mekanizmanın neden olduğu sitoplazmik pH düşüşünün organik asitlerin ana toksik faydası olduğu varsayılmıştır. Son zamanlarda, bu asitlerin sitoplazmik zar yapısına ve işlevselliğine müdahale etme kabiliyetinin yanı sıra; hücrelerin içinde besin/elektron taşıma ve makro moleküler sentez ile etkileşime girme gibi başka toksisite mekanizmaları da gösterilmiştir.

Bilim adamları, BIOMIN'in geliştirdiği organik asit Biotronic® Top3 içeren ve içermeyen büyüme ortamında birkaç patojen kültürledi. Patojenler, yaygın bir hastalığa ve yüksek ekonomik kayıplara neden olma kabiliyetlerine dayanarak seçildi ve Aeromonas spp., Edwardsiella s., Pseudomonas s., Streptococcus s., Vibrio spp.ve Yersinia sp içerdiler. Araştırmacılar Biotronic® Top3'ün tüm patojenlerin büyümesini etkili bir şekilde azalttığını gözlemledi (Şekil 1).

Streptococcus'un inhibisyonunun gözlemlenmesine rağmen Gram negatif patojenlere karşı en etkili olan Biotronic® Top3 olmuştur. Bu şaşırtıcı değildir, çünkü formülasyon Gram-negatif bakterilerin dış zarını zayıflatmak için olarak tasarlanmış özel bir BIOMIN® Geçirgenleştirici Kompleks içerir.

Şekil 1. Su patojenlerinin Biotronic® Top3 ‘te büyüme inhibisyonu
Şekil 1. Su patojenlerinin Biotronic® Top3 ‘te büyüme inhibisyonu

Bilim destekli bir çözüm seçme

Su ürünleri yetiştiriciliğindeki organik asit pazarı çok geniştir ve doğru çözümü seçmek bazen kafa karıştırıcı olabilir. Ürünlerin hem in vitro hem de in vivo modeller kullanılarak değerlendirilmesi önemlidir. Hakemli bir yayın organı, yeni bir asitleştirici olan Biotronic® Top3'ün patojenleri azaltmak ve hastalık direncini artırmak için nasıl kullanılabileceğini göstermiştir (Menanteau-Ledouble ve ark. 2017).

Bir in vivo çalışmada, spesifik patojensiz (SPF) gökkuşağı alabalığı (Oncorhynchus mykiss) iki gruba ayrıldı ve bir gruba ticari yemden, diğer gruba Biotronic® Top3 eklenmiş aynı yemden verildi. 25 hafta sonra balıklar ölüm oranlarını hesaplamak amacıyla yapay olarak Aeromonas salmonicida ile intraperitoneal (IP) enjeksiyon, daldırma ve kohabitasyon ile enfekte edildi. Enfeksiyon seyrini takiben hayatta kalma oranı hesaplandı (Şekil 2).  Kontrol tanklarında patojenin virülansını gösteren ani ölümler gözlendi. Biotronic® Top3 tedavisinde, enfeksiyonun azaldığını gösteren çok daha yavaş ölüm oranları görüldü. Bu, balık üreticilerine büyük kayıplara neden olmadan önce hastalıkları tanımlayabilmeleri ve tedavi etmeleri açısından önemli faydalar sağlar. 35 günlük çalışmanın ardından, Biotronic® Top3 takviyeli balıklar, Biotronic® Top3'ün koruyucu özelliklerini gösterir şekilde, kontrol tanklarındaki % 60'a kıyasla oldukça yüksek bir hayatta kalma oranı (% 80) göstermiştir. Ayrıca, Biotronic® Top3'ü alan gökkuşağı alabalığının IP enjeksiyonu ile zorlandığında takviye almayanlardan (% 25) önemli ölçüde daha yüksek bir hayatta kalma oranı (% 70) gösterdiği görüldü.

Şekil 2. Patojen tehdidi sırasında balığın hayatta kalma eğrileri. Veriler, üç enfeksiyon yolundaki ortalama mortiliteyi temsil eder.
Şekil 2. Patojen tehdidi sırasında balığın hayatta kalma eğrileri. Veriler, üç enfeksiyon yolundaki ortalama mortiliteyi temsil eder.

Autolyzed yeast to enhance marine fish immunity (Lates calcarifer)

Bağışıklık sistemi, vücudu mikroorganizmalar, toksinler veya malign hücreleri gibi yabancı maddelere karşı korumak için kullanılan bir dizi hücresel ve humoral bileşendir. Bağışıklık sistemini harekete geçiren endojen veya eksojen bileşenler gibi faktörlere cevap verir. Balıkların bağışıklık sistemi, hem hücre aracılı savunma hem de hümoral faktörlere (çözünür maddeler) ayrılan doğal ve uyarlanabilir (hafıza) bağışıklık olarak ikiye ayrılmıştır. Bugün, bu sistemlerin işgalcileri yok etmek veya savunma süreçlerini tetiklemek için birlikte çalıştığı bilinmektedir. Doğal sistem, patolojik ajanın ortaya çıkmasından önce vücutta bulunan tüm bileşenleri içerir ve spesifik sistemden daha hızlı tepki veren ilk savunma hattı olarak işlev görür. Bu bileşenler arasında fiziksel bir bariyer olarak cilt, kompleman sistemi, antimikrobiyal enzimler, interlökinler, interferonlar, granülositler, monositler, makrofajlar ve doğal öldürücü hücreler gibi organik savunma hücreleri bulunur (Bayne ve Gerwick, 2001; Ellis, 1999; Magnadottir ve diğerleri, 2011).

Otolize maya (hücre duvarlarını ve uygun besinleri içerir) bağışıklık savunma mekanizmalarını desteklemek için su ürünleri endüstrisinde iyi bilinmektedir. Otolize maya, ölmesine ve parçalanmasına izin verilen maya hücrelerinin konsantrasyonlarından oluşur, böylece mayanın endojen enzimleri, proteinlerini daha sonra hayvanlar için mevcut olan daha basit bileşiklere (örneğin, amino asitler, peptitler, nükleotitler) parçalar. Otolize maya hücresi duvarları 
mannan-oligosakaritler (MOS), β1,3 ve β1,6 glukan, kitin ve nükleotitler içerir. β-glukanlar, su ürünlerinde bağışıklık uyarıcı etkiye sahip glukoz bazlı polisakaritlerdir. Makrofajlar, nötrofiller, monositler, doğal öldürücü hücreler ve dendritik hücreler dahil olmak üzere birçok bağışıklık sistemini aktive ederler. MOS üç ana etki mekanizmasına sahiptir: gastrointestinal sağlığın iyileştirilmesi, bağışıklık sisteminin modülasyonu ve patojen emilimi.

Şekil 3. Asya levreği (Lates calcarifer)
Şekil 3. Asya levreği (Lates calcarifer)

Asya levreklerinde çeşitli immün uyarıcıların etkisini değerlendirmek için bir çalışma yapıldı (Lates calcarifer; Şekil 3). Toplam dört işlev test edildi: bir kontrol yemi (ticari yem), Levabon®Aquagrow (otolize maya) ile desteklenen ticari yem, β-glukan ile desteklenen ticari yem ve nükleotitlerle desteklenmiş ticari yem. Sekiz hafta sonra balıklar yapay olarak IP enjeksiyonuyla 107 CFU / ml Streptococcus iniae ile enfekte edildi. Sonuçlar, kontrol tanklarında hayatta kalma oranının, tehditten 11 gün sonra sadece % 37 olduğunu gösterdi. Otolize maya Levabon® Aquagrow içeren uygulama % 57 ile en yüksek sağ kalım oranını olarak vermiştir. Tek bağışıklık uyarıcı maddeler (β-glukan ve nükleotitler) % 43'lük bir sağ kalım oranı göstermiştir (Şekil 4).

Levabon® Aquagrow ile beslenen balıklarda dolaşımdaki beyaz kan hücrelerinin daha yüksek olduğu görüldü (Şekil 5). Lökositlerin oynadığı önemli koruyucu rol göz önüne alındığında bu,  bağışıklık hücreleri daha fazla olan balıkların patojenlerle daha etkili bir şekilde savaşıp hayatta kalmaları şaşırtıcı değildir.

 

Şekil 4. S. iniae tehdidinden sonra Levrek (Lates calcarifer) sağ 
Şekil 4. S. iniae tehdidinden sonra Levrek (Lates calcarifer) sağ

Şekil 5. Sekiz haftalık deneysel beslemeden sonra ve patojen tehdidinden önce dolaşımdaki lökositler (beyaz kan hücreleri) 
Şekil 5. Sekiz haftalık deneysel beslemeden sonra ve patojen tehdidinden önce dolaşımdaki lökositler (beyaz kan

Sonuç

Hastalık salgınları,su ürünleri çiftlikleri için kalıcı bir tehdittir. Organik asit karışımı Biotronic® Top3 ile yapılan yem takviyesi; Aeromonas salmonicida ile yapılan bir mücadele sırasında alabalıkta sağ kalımı artırır ve daha geniş bir yelpazedeki Gram-negatif ve Gram-pozitif bakteri patojenlerin büyümesini de engeller. Asitleyiciler bağırsak sağlığını iyileştirir, patojen yükünü azaltarak besin kullanımını artırır ve büyüme performansından ödün vermeden hastalık direncini geliştirir.

Ayrıca birkaç bağışıklık uyarıcı maddenin Streptococcus iniae ile bakteriyel bir hastalık mücadelesinden sonra Asya levreklerinin hayatta kalma oranlarına olumlu etkisi olmuştur. Bu çalışmada, bağışıklık-uyarıcıların tam karışımını içeren otolize maya Levabon® Aquagrow, sadece β-glukan veya nükleotit uygulamasından çok daha iyi bir etkinlik göstermiştir. Antibiyotiklerin alt terapötik kullanımından kaçınmak isteyen su ürünleri üreticileri için, Biotronic® Top3 ve otolize maya Levabon® Aquagrow, geleneksel patojen kontrol ilaçlarına karşın cazip bir alternatif sunarak, daha yüksek karlılığı destekler.

Kısaca

•    Su ürünleri üretiminde antibiyotik kullanımı müşteri talebine bağlı olarak her geçen gün düşmekte, buna karşın hastalıktan kaynaklanan ekonomik kayıp tehdidi ise devam etmektedir.

•    Antibiyotiklere alternatifler arasında organik asitler, otolize maya ve bitki özleri bulunur.

•    Organik asitler, hastalığı kontrol eden ve önleyen antimikrobiyal özelliklere sahiptir.

•    Otolize maya, bağışıklık savunma sistemlerini destekler.

•    Deneme sonuçlarının gösterdiği üzere, Biotronic® Top3 ve Levabon® Aquagrow, geleneksel patojen kontrol ilaçlarına karşın oldukça cazip alternatiflerdir.

REFERANSLAR

Bayne, C.J. and Gerwick, L. (2001). The acute phase response and innate immunity of fish. Dev Comp Immunol. 25(8-9). 725-743.

Ellis, A.E. 1999. Immunity to bacteria in fish. Fish Shellfish Immunol. 9. 291-308.

Magnadottir, B., Audunsdottir, S.S., Bragason, B.T.H., Gisladottir, B., Jonsson, Z.O. and Gudmundsdottir, S. (2011). The acute phase response of Atlantic cod (Gadus morhua): Humoral and cellular responses. Fish Shellfish Immunol. 30. 1124-1130.

Menanteau-Ledouble, S., Krauss, I., Gonçalves, R.A., Weber, B., Santos, G.A. and El-Matbouli, M. (2017). Antimicrobial effect of Biotronic® Top3 supplement and efficacy in protecting rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) from infection by Aeromonas salmonicida subsp. salmonicida. Research in Veterinary Science. 114.

Ng, W-K., Koh, C-B., Sudesh, K. and Siti-Zahrah, A. (2009). Effects of dietary organic acids on growth, nutrient digestibility and gut microflora of red hybrid tilapia, Oreochromis sp., and subsequent survival during a challenge test with Streptococcus agalactiae. Aquaculture Research, 40(13). 1490-1500.

Tran-Ngoc, K.T., Haidar, M.N., Roem, A.J., Verreth, J.A.J. and Schrama, J.W. (2016). Effects of feed ingredients on nutrient digestibility, nitrogen/energy balance and morphology changes in the intestine of Nile tilapia (Oreochromis niloticus). Aquaculture. Submitted.