Effect of Dietary Seaweed Supplementation on Growth Performance, Antioxidant and Immune Responses in European Seabass (Dicentrarchus Labrax) Subjected to Rearing Temperature and Salinity Oscillations

Abstract

Aquaculture is considered to be the fastest growing animal food-producing sector. The increase in world fish per capita consumption, followed by the growing percentage of the supply that derives from aquaculture, leads to high demand for more efficient fish production. However, the intensification of aquaculture production brought some constraints. In intensive aquaculture, fish are exposed to several, biological, chemical and/or physical stressors. The decrease in water quality may reduce fish performance and welfare, also increasing the risks of diseases outbreaks. Fungi, bacterial, and viral diseases, as well as suboptimal abiotic conditions are a common cause of growth inhibition and mass mortalities.

Until recently, intensive aquaculture production relied on the use of antibiotics for treatment. However, strict regulations are limiting the over-use of antibiotics aiming at preventing antibiotic resistant bacteria and minimizing consumer’s health risk. Vaccination is one of the most effective methods of controlling disease but the development of vaccines against intracellular pathogens has not been successful so far.

The use of immunostimulants appears to be an alternative to antibiotics and vaccines. These components increase resistance to infectious disease and immune competency, not by enhancing specific responses, but by enhancing non-specific mechanisms. The use of immunostimulants, in addition to chemotherapeutic agents and vaccines, is now widely accepted by fish farmers. Still, many questions remain unanswered about the efficiency of immunostimulants, such as whether they can protect against all infectious diseases. Dietary supplementation with immunostimulant substances seems to be a logical step to prevent fish diseases or to lower stress levels, particularly when fish are subjected to environmental oscillations, such as temperature and salinity.

This study evaluated the effect of dietary seaweed mix supplementation in European seabass (Dicentrarchus labrax) subjected to rearing temperature and salinity oscillations. Two experimental diets where formulated, a control and a supplemented one, with 7.5% seaweed mix (2.5% Fucus, 2.5% Gracilaria and 2.5% Ulva). Three trials were conducted, where salinity and temperature oscillated separately (trials 1 and 2) or simultaneously (trial 3), simulating natural variations in an aquaculture farm. Growth performance, immune and oxidative stress responses were analyzed.

In trial 1 (salinity), fish fed diets supplemented with seaweed showed lower growth performance than the control diet (P<0.05). Trial 2 (temperature), the seaweed diet increased lysozyme activity (P<0.05). In trial 3 (simultaneous oscillation of salinity and 2 temperature), dietary seaweed supplementation did not affect the parameters analyzed. Nevertheless, environmental oscillation significantly affected seabass growth rates (Daily Growth Index), peroxidase activity, and some oxidative stress indicators (total glutathione and oxidized glutathione) (P<0.05). Overall, the current study showed that dietary seaweed supplementation may improve immune defenses when seabass is subjected to temperature oscillations.

Alternate abstract:

A aquacultura é considerada o sector de produção animal com maior crescimento. O aumento do consumo de peixe per capita, seguido do crescimento percentual da procura de derivados da aquacultura, leva a uma maior necessidade da otimização da produção de pescado. No entanto, a subsequente intensificação trouxe alguns constrangimentos. Em aquacultura intensiva, os peixes estão sujeitos a vários fatores de estresse, sendo eles biológicos, químicos e/ou físicos. A diminuição da qualidade da água pode reduzir o desempenho do peixe e o seu bem-estar, aumentando também os riscos de surtos de doenças. Doenças provocadas por fungos, bactérias e vírus, bem como as condições abióticas sub-ótimas, podem levar à diminuição de crescimento e mortalidades em massa.

Até recentemente, a produção em aquacultura intensiva baseou-se no uso de antibióticos para o tratamento de doenças. No entanto, a crescente restrição regulamentar visa limitar o uso excessivo de antibióticos, tendo como objetivo a prevenção de bactérias resistentes a antibióticos e minimizar o risco para a saúde do consumidor. A vacinação é um dos métodos mais eficazes de controlo de doenças, mas o desenvolvimento de vacinas contra agentes patogénicos intracelulares não tem sido bem-sucedida até à data, não sendo, portanto, uma solução única.

A utilização de imunoestimulantes parece ser uma alternativa aos antibióticos e vacinas. Estes ajudam a aumentar a resistência a doenças infeciosas e aumentar a imunocompetência, não por promover as respostas específicas, mas através do reforço de mecanismos não específicos. A utilização de imunoestimulantes, além de agentes quimioterápicos e vacinas, é hoje amplamente aceite pelos piscicultores. Ainda assim, muitas questões permanecem sobre a eficácia dos imunoestimulantes, se eles são capazes de oferecer proteção contra todas as doenças infeciosas. A suplementação alimentar com substâncias imunoestimulantes parece ser um passo lógico para evitar doenças nos peixes ou para baixar os seus níveis de estresse, particularmente quando submetidos a oscilações abióticas, tais como temperatura e salinidade.

Neste estudo, foram avaliados os efeitos da suplementação alimentar com algas em robalo europeu (Dicentrarchus labrax), quando submetido a variações de temperatura e salinidade. Foram formuladas duas dietas experimentais, uma controlo e uma suplementada com 7.5% de mistura de macroalgas (2.5% Fucus, 2.5% Gracilaria e 2.5% Ulva). Foram realizados três ensaios, onde a salinidade e temperatura oscilaram, separadamente ou em conjunto, definidas tendo em conta variações reais numa 4 aquacultura. O desempenho de crescimento, eficácia de utilização do alimento, parâmetros imunes e estresse oxidativo foram avaliados.

No ensaio 1 (salinidade), apenas o crescimento foi afetado pela suplementação alimentar de macroalgas, sendo inferior ao da dieta controlo (P<0.05). No ensaio 2 (temperatura) verificaram-se diferenças significativas na atividade da lisozima, sendo esta maior na dieta de suplementação com macroalgas (P<0.05). Nenhum dos parâmetros avaliados no ensaio 3 (oscilações de salinidade e temperatura) foram afetados pelo tratamento com macroalgas. No entanto, neste ensaio, os grupos fixos e oscilatórios mostraram diferenças significativas no índice de crescimento diário (DGI), atividade da peroxidase e, relativamente ao estresse oxidativo, em glutationa total (TG) e glutationa oxidada (GSSG) (P<0.05). De uma forma geral, estes resultados mostram que a suplementação com algas pode, sob oscilações de temperatura, ser eficaz na melhoria da resposta imune do robalo.