Effect of single/combined dietary supplementation of host-associated probiotics and prebiotics on temperature stress tolerance in juvenile olive flounder (Paralichthys olivaceus)

Abstract

장내 미생물총-뇌 축은 섭식 행동, 소화/흡수 과정, 대사 및 면역 반응에 역할 을 하는 것으로 알려져 있다. 온도 스트레스에 반응하는 숙주 생리 조절에 있어 신바이오틱스의 식이 보충 효과에 대해서는 알려진 바가 거의 없다. 따라서 본 연 구는 넙치에서 분리한 숙주 관련 프로바이오틱스(Host-associated probiotics, HAPs)와 프락토올리고당(FOS)의 단일 또는 혼합물로 구성된 신바이오틱스가 치어의 치사 및 급성 온도 스트레스 반응에 미치는 영향을 평가하기 위해 수행되었다. 486마리 의 치어기 넙치(초기 체중: 7.26 ± 0.04 g)를 27개의 직사각형 수조에 무작위로 분배 했다(수조당 물고기 18마리, 실험구당 3반복). Bacillus sonorensis, Bacillus subtilis 및 Bacillus velezensis를 포함한 세 가지 HAP와 하나의 프리바이오틱스, FOS를 대조구 에 첨가하여 다음과 같이 9가지 실험구 사료를 준비했다. 대조구에는 프로바이오 틱스와 프리바이오틱스를 첨가하지 않았다. 프리바이오틱스만; FOS가 포함된 각 프로바이오틱스를 단일 첨가한 세 가지 다른 신바이오틱스; 2~3가지 프로바이오틱 스와 FOS를 혼합한 3가지 다른 신바이오틱스이다. 프로바이오틱스와 FOS의 농도 는 각각 1×107 CFU/g, 기본사료 5 g/kg이었다. 8주간의 사육 실험 후, 실험어는 수온 스트레스 노출을 받았다: 1) 치사 테스 트: 30.5°C에 도달할 때까지 수온을 점진적으로 증가(30 min 마다 0.5 °C씩 증가) 및 2) 급성 테스트: 2시간 30 °C에서 열 충격을 가한 후 19.7 °C에서 2시간 동안 회복 하였다. 치사노출시험 결과, 신바이오틱스 사료(FOS+B. sonorensis+B. velezensis, FOS+B. sonorensis+B. subtilis+B. velezensis)를 급여한 치어의 생존율(16.4 %)이 다른 식단(4.2 %)에 비해 상대적으로 높은 것으로 나타났다. 식단 간에는 유의미한 차이 가 발견되지 않았다. 급성 수온 스트레스 테스트에서는 신바이오틱스의 사료 내 첨가가 혈장 대사산물(GOT, GPT, glucos, total protein, total cholesterol 및 triglyceride) 및 뇌, 아가미, 신장 및 간 조직의 heat shock protein 60, 70 및 90, glucose 6- phosphatase 및 AMP-activated protein kinase-β의 상대적인 유전자 발현 수준에 미치 는 유의한 효과는 나타나지 않았다. 이러한 예비 결과는 향후 연구에서 미생물군 과 넙치의 온도 스트레스 반응 사이의 상호 작용을 밝히는 데 사용될 수 있다.|It is known that the gut microbiota-brain axis plays a role in feeding behaivor, digestive/absorptive processes, metabolism, and immune responses. Little is known about effects of dietary supplementation of synbiotics in the regulation of host physiology in response to temperature stress. Therefore, the current study was conducted to evaluate effects of synbiotics, consisting of a single or mixture of host-associated probitcs isolated from olive flounder and fructo-oligosaccharides (FOS) as a prebiotic on lethal and acute temperature stress responses in juvenile olive flounder. Four hundred eighty-six juveniles (initial body weight: 7.26 ± 0.04 g) were randomly distributed into 27 rectangular tanks (18 fish per tank; N=3 tanks per treatment). Three HAPs, including Bacillus sonorensis, Bacillus subtilis, and Bacillus velezensis and one prebiotic, FOS were supplemented in a basal diet to prepare for nine experimental diets as follows: no addition of probiotic and prebiotic as a control diet; prebiotic only; three different synbiotics with single addition of each probiotics with FOS; three different synbiotics with mixed addition of two or three probiotics with FOS. The concentration of each probiotic and FOS was 1×107CFU/g and 5g/kg basal diet, respectively. Following the 8-week growth trial, the juveniles were subjected to temperature stress exposures: 1) lethal test: gradual increase in water temperature (0.5 °C increment every 30 m) until reaching 30.5 °C and 2) acute test: 2-h heat shock at 30 °C followed by 2-h recovery at 19.7 °C. The lethal exposure test result demonstrated that the relatively higher survival rate (16.4 %) of the juveniles fed the synbiotics diets (FOS+B. sonorensis+B. velezensis, FOS+B. sonorensis+B. subtilis+B. velezensis) than that (4.2 %) of those fed the other diets although no significant difference was detected among the diets. In the acute temperature stress test, there was no significant effect of dietary supplementation of the synbiotics on the plasma metabolites (GOT, GPT, glucose, total protein, total cholesterol, and triglyceride) as well as on the relative gene expression levels of heat shock proteins 60, 70, and 90, glucose 6-phosphatase, and activated protein kinase-beta in brain, gill, kidney, and liver tissues. These preliminary results can be used in future studies to elucidate interaction between microbiota and temperature stress responses in fishes.