Effects of Dietary Supplementation with Glycyrrhiza Polysaccharides on Growth Performance, Histomorphology, Immunity, and Oxidative Stress in Largemouth Bass (Micropterus salmoides)

In der Welt der Aquakultur ist die Aufzucht von Fischen ein empfindlicher Balanceakt zwischen der Bereitstellung genügend Nahrung für schnelles Wachstum und dem Schutz der Tiere vor den harten Realitäten ihrer Umgebung. Gezüchtete Fische stehen oft vor Herausforderungen, denen Wildpopulationen nicht ausgesetzt sind, wie etwa beengten Lebensbedingungen und Wasser, das durch industrielle Schadstoffe verunreinigt ist. Einer der häufigsten und gefährlichsten Schadstoffe ist Cadmium, ein Schwermetall, das in Gewässer sickert und in die Körper von Fischen gelangt, was unsichtbare Schäden auf zellulärer Ebene verursacht. Wenn ein Fisch Cadmium ausgesetzt ist, produziert sein internes System einen Überschuss an schädlichen Molekülen, die gesunde Zellen angreifen – ein Prozess, der als oxidativer Stress bekannt ist. Um dies zu bekämpfen, verlassen sich Fische auf ein natürliches Abwehrsystem aus Enzymen und Proteinen, die diese Bedrohungen neutralisieren. Wenn die Verschmutzung jedoch zu stark ist, kann dieses Abwehrsystem zusammenbrechen, was zu schlechtem Wachstum, geschädigten Organen und Krankheiten führt. Wissenschaftler suchen seit langem in der Natur nach Lösungen und untersuchen, ob bestimmte Pflanzenextrakte als Schild dienen könnten, um die eigenen Abwehrkräfte des Fisches zu stärken, ohne die Nebenwirkungen chemischer Medikamente zu verursachen.

Ein Forschungsteam der Henan University of Science and Technology beschloss, diese Idee am USchen Barsch (Largemouth Bass) zu testen, einem beliebten und wertvollen Süßwasserfisch in China. Sie konzentrierten sich auf eine spezifische Substanz, die aus der Süßholzwurzel gewonnen wird, bekannt als Glycyrrhiza-Polysaccharid. Diese natürliche Verbindung besteht aus langen Ketten von Zuckermolekülen und ist in der traditionellen Medizin für ihre Fähigkeit bekannt, Entzündungen zu lindern und oxidative Schäden zu bekämpfen. Die Forscher wollten sehen, ob die Zugabe dieses Lakritzextrakts zum Futter den Fischen helfen würde, besser zu wachsen, gesünder zu bleiben und dem Stress durch Schwermetallverschmutzung standzuhalten. Sie richteten ein kontrolliertes Experiment mit 450 jungen Barschen ein und teilten sie in fünf Gruppen auf. Eine Gruppe erhielt eine Standarddiät, während die anderen vier Gruppen dieselbe Diät erhielten, jedoch mit unterschiedlichen Mengen des Lakritzextrakts versetzt: 500, 1000, 1500 oder 2000 Milligramm pro Kilogramm Futter. Die Fische wurden acht Wochen lang aufgezogen, ein Zeitraum, der lang genug war, um zu sehen, wie sich ihre Körper als Reaktion auf die neuen Inhaltsstoffe veränderten.

Die Ergebnisse der achtwöchigen Fütterungsstudie waren eindeutig und deuteten auf einen spezifischen „Sweet Spot“ für das Supplement hin. Die Fische, die das Lakritzextrakt erhielten, wuchsen im Allgemeinen schneller und schwerer als die Fische mit der Standarddiät. Die signifikantesten Verbesserungen zeigten sich in den Gruppen, die mit 1000 und 1500 Milligramm des Extrakts pro Kilogramm Futter gefüttert wurden. Diese Fische nahmen am meisten Gewicht zu und verwandelten ihr Futter am effizientesten in Körpermasse. Auch ihre Muskeln veränderten sich; die Fische in der 1000-Milligramm-Gruppe hatten einen höheren Proteingehalt, während die Fische in der 1500-Milligramm-Gruppe einen niedrigeren Fettgehalt aufwiesen, was darauf hindeutet, dass das Supplement den Fischen half, schlanke Muskeln aufzubauen, anstatt überschüssige Energie als Fett zu speichern. Die Vorteile nahmen jedoch bei höheren Dosen nicht weiter zu. Die Gruppe, die die höchste Menge von 2000 Milligramm erhielt, schnitt tatsächlich schlechter ab als die mittleren Gruppen. Ihr Wachstum verlangsamte sich und ihre Körper zeigten Anzeichen von Belastung, was darauf hindeutete, dass zu viel des Guten schädlich werden kann.

Um zu verstehen, warum dies geschah, untersuchten die Wissenschaftler die Fische auf zellulärer Ebene. Sie untersuchten die Leber und den Darm, zwei Organe, die entscheidend für die Verdauung und Entgiftung sind. In den Fischen, die die optimale Menge des Extrakts erhielten, sahen die Gewebe gesund und gut organisiert aus. Die Leberzellen waren ordentlich angeordnet und die winzigen fingerartigen Ausstülpungen im Darm, die Nährstoffe absorbieren, waren lang und intakt. Im Gegensatz dazu zeigten die Fische, die mit der höchsten Dosis von 2000 Milligramm gefüttert wurden, geschädigte Leberzellen mit leeren Räumen im Inneren, ein Zeichen für zellulären Stress und Dysfunktion. Auch ihre Darmwände zeigten Anzeichen von Abnutzung, wobei Zellen abblätterten. Dieser physische Schaden erklärte, warum die Hochdosis-Gruppe nicht so gut wuchs; ihre Körper kämpften damit, die Nahrung zu verarbeiten und die metabolische Last zu bewältigen.

Die Forscher maßen auch die chemische Aktivität innerhalb der Fische, um zu sehen, wie das Supplement ihre internen Abwehrsysteme beeinflusste. Sie fanden heraus, dass die Fische, die mit moderaten Dosen des Lakritzextrakts gefüttert wurden, deutlich höhere Werte an Antioxidationsenzymen aufwiesen. Dies sind die Proteine, die als die „Aufräumtrupps“ des Körpers fungieren und die schädlichen Moleküle neutralisieren, die Schäden verursachen. Die Fische hatten zudem niedrigere Werte eines Stoffes namens Malondialdehyd, einem Marker für Schäden durch Oxidation. Im Wesentlichen drehte das Supplement die Lautstärke der natürlichen Immun- und Reparatursysteme der Fische höher. Die Studie führte diesen Effekt auf einen spezifischen genetischen Signalweg in der Leber zurück, bekannt als Nrf2-Keap1-Signalweg. Vereinfacht gesagt half das Supplement dabei, die Gene zu aktivieren, die die Antioxidationsenzyme produzціeren, während es gleichzeitig die Gene ausschaltete, die diese normalerweise unterdrücken würden. Dieser molekulare Schalter funktionierte am besten bei einer Dosierung von 1000 bis 1500 Milligramm und lieferte eine klare biologische Begründung für die verbesserte Gesundheit und das verbesserte Wachstum in diesen Gruppen.

Um die Widerstandsfähigkeit dieser Fische zu testen, setzten die Forscher sie einer abschließenden Herausforderung aus: der Exposition gegenüber Wasser, das Cadmium enthielt. Dies simulierte ein reales Szenario, in dem Fische in verschmutztem Wasser schwimmen könnten. Die Fische, die mit der optimalen Menge des Lakritzextrakts gefüttert worden waren, bewältigten diesen Stress wesentlich besser als die anderen. Bei der Exposition gegenüber dem Schwermetall blieben ihre Antioxidationswerte hoch und ihre Körper zeigten weniger Anzeichen von Entzündungen. Die Gene, die für die Bekämpfung von Infektionen und die Reduzierung von Schwellungen verantwortlich sind, befanden sich in einem ausgewogenen Zustand, während die Fische der Hochdosis-Diät Anzeichen einer überaktiven Immunreaktion zeigten, die ebenso schädlich sein kann wie die Verschmutzung selbst. Die Fische mit der Standarddiät ohne das Supplement litten am meisten, da ihre Antioxidationsabwehr durch die toxische Belastung überwältigt wurde.

Die Studie kommt zu dem Schluss, dass die Zugabe von Lakritzextrakt zum Futter von USchen Barschen eine praktikable Strategie zur Verbesserung ihrer Gesundheit und ihres Wachstums ist, aber nur, wenn die Menge sorgfältig kontrolliert wird. Der optimale Bereich liegt zwischen 1000 und 1500 Milligramm pro Kilogramm Futter. Innerhalb dieses Bereichs wirkt das Supplement als kraftvoller Verstärker für die natürlichen Abwehrkräfte der Fische, hilft ihnen, schneller zu wachsen, besser Muskeln aufzubauen und den schädlichen Auswirkungen der Schwermetallverschmutzung zu widerstehen. Es stärkt ihre inneren Organe und hält ihre Immunsysteme im Gleichgewicht. Wenn jedoch dieser Grenzwert überschritten wird, lassen die Vorteile nach und können sogar zu Organschäden führen. Diese Forschung bietet einen praktischen Leitfaden für Züchter und zeigt, dass pflanzliche Zusätze ein effektives Werkzeug für eine nachhaltige Aquakultur sein können, sofern sie mit Präzision eingesetzt werden. Die Ergebnisse legen nahe, dass wir durch das Verständnis der spezifischen Bedürfnisse der Fische einfache Pflanzenverbindungen nutzen können, um eine sicherere und produktivere Umgebung für die Tiere zu schaffen, die wir als Nahrungsquelle nutzen.