Delivery vectors for minerals at early life stages of marine fish larvae ("Sparus aurata")

Abstract

La cría larvario sigue siendo uno de los cuellos de botella en la producción acuícola de los peces marinos, eso es debido principalmente, al escaso desarrollo larvario, las altas mortalidades larvarias y la debilidad de las larvas a la hora de eclosionar. A pesar de la importancia de los minerales como ingredientes esenciales en la dieta de los peces, se sabe poco sobre sus requerimientos en la dieta de las larvas de peces marinos. La función fisiológica de los elementos traza: hierro, manganeso, selenio y zinc, es bien reconocida, son componentes de los fluidos corporales, cofactores en las reacciones enzimáticas, y constituyen las unidades estructurales de macromoléculas no enzimáticas, etc. El objetivo general de este estudio fue determinar el efecto de la inclusión de cuatro minerales (Fe, Mn, Se y Zn), estos oligoelementos fueron suministrados a las larvas de cuatro formas diferentes: orgánicos, inorgánicos, nanometales o encapsulados por su mejor disponibilidad para las larvas, reduciendo también su lixiviación y su pérdida en el agua. Los resultados demostraron que se requiere añadir Zn, Mn, Se y Fe a las microdietas para promover el crecimiento de las larvas, la mineralización ósea y la prevención de las anomalías esqueléticas. También, la no suplementación de estos minerales conduce a la baja regulación de la osteocalcina y de los genes Cu-ZnSOD y MnSOD, que denotan la deficiencia en Zn o Mn. La inclusión de Zn, Mn, Se y Fe bajo la forma orgánica (aminoácido quelato) promovió un máximo crecimiento, aumentó las reservas lipídicas, condujo a una temprana mineralización y previnieron las deformidades de los arcos branquiales. En general, la adición de los minerales en forma orgánica, inorgánica o nanometales redujeron considerablemente la supervivencia de las larvas, mientras que los minerales encapsulados sólo causaron bajas mortalidades. Estos resultados sugieren un efecto tóxico de alguno de estos minerales. Por otra parte, la mortalidad de las larvas se correlacionó con el contenido de la dieta en Mn o Zn. La toxicidad alimentaria del Mn es poco común en los peces y, en el presente estudio, una alta expresión del gene MnSOD denotó una mejor asimilación de Mn en los peces alimentados con la dieta encapsulada, la cual no mostró ninguna diferencia significativa en la supervivencia larvaria, en comparación con los larvas alimentadas con la microdieta no suplementada, lo que sugiere que la toxicidad no se relaciona con el Mn.

The hatchery phase remains as one of the production bottlenecks in marine fish aquaculture, mainly due to the poor development, high mortality rates and weakness of fish larvae at hatching. Despite the importance of trace minerals as essential ingredients in fish diets, little is known on mineral nutrition in marine fish larvae. Among trace elements, the physiological role of iron, manganese, selenium and zinc is well recognized, as components of body fluids, cofactors in enzymatic reactions, and structural units of non-enzymatic macromolecules, etc. The overall objective of this study was to determine the effect of the inclusion of four minerals (Fe, Mn, Se and Zn) considering four types of delivery forms to supplement these trace elements: organic, inorganic, nanometals or encapsulated in order to increase their availability for the larvae and prevent leaching and water loss in the culture medium. The results demonstrated that it is required to supplement early weaning diets with Zn, Mn, Se and Fe lead to promote larval growth, bone mineralization and prevention of skeleton anomalies. Non-supplementation of these minerals also leads to down-regulation of osteocalcin, Cu-ZnSOD and MnSOD genes, denoting the deficiency in Zn or Mn. The inclusion of Zn, Mn, Se and Fe in an organic form (amino acid-chelate) promoted maximum growth, increased larval lipid reserves, enhanced early mineralization and prevented branchial arches deformities. In general, addition of minerals in the form of organic, inorganic or nanometals forms markedly reduced fish survival, whereas encapsulated minerals only caused low mortalities. These results suggest the toxic effect of one or more of these minerals. Moreover, larval mortality was correlated with the dietary Mn or Zn contents. Dietary Mn toxicity is rare in fish and, in the present study, a higher MnSOD gene expression denoting a better assimilation of Mn was found in fish fed the encapsulated diet, which did not showed a significantly low survival, in comparison to the fish fed non-supplemented diet, suggesting that the toxicity was not related to the Mn.