Resumen de Mecanismos implicados en la eficiencia del proceso de digestión en peces marinos cultivados

Neda Gilannejad

• español

  La enorme expansión actual en la producción acuícola está basada en la mejora de la eficiencia digestiva, con la finalidad de aumentar la adecuación y la viabilidad comercial del sector. la eficiencia de la hidrólisis y de la absorción de los nutrientes se determina a partir de varios factores relacionados con el tracto gastrointestinal. Además, el comportamiento alimentario y la función digestiva están controlados por señales internas y externas (p.ej.: ciclos de luz/oscuridad y alimentación/ayuno) que presentan patrones circadianos. Sin embargo, muchas de las operaciones que se realizan en acuicultura, incluyendo los ciclos de alimentación y ayuno, no están sincronizadas con los ritmos internos de las especies. La hipótesis de partida de este estudio fue que solo un mejor conocimiento de la función digestiva durante el ciclo diario puede ayudar a mejorar la eficiencia de digestión en especies en cultivo. Por lo tanto, el objetivo principal de la presente Tesis Doctoral fue determinar la capacidad digestiva de juveniles de dorada (Sparus aurata) y de lenguado (Solea senegalensis) bajo diferentes condiciones de alimentación, adaptando un método integral, con experimentos tanto in vivo como in vitro, y considerando un ciclo diario de 24 horas. La selección de estas dos especies se basó en su importancia en la acuicultura mediterránea y en sus diferentes hábitos de alimentación y morfologías del sistema digestivo. Para lograr esto, se determinó en varios experimentos in vivo el patrón diario postprandial de pH, la capacidad enzimática, la tasa de tránsito de alimento y la digestibilidad aparente, en relación a los protocolos de alimentación en las especies diana. Utilizando los datos generados en los experimentos in vivo, se usaron modelos in vitro para un análisis más profundo de los factores mencionados y para la predicción de la respuesta de los peces a la combinación de factores diferentes. De acuerdo con nuestros resultados, mientras que algunos protocolos de alimentación afectaron a los osciladores periféricos en el lenguado, en la dorada estos osciladores se sincronizaron rotundamente con los ciclos de luz y oscuridad. Para ambas especies, la producción y/o la organización temporal de la actividad enzimática se vieron significativamente afectados por los protocolos de alimentación. Sin embargo, una acidificación diaria ocasional del estómago y una desincronización general con la producción del precursor de la pepsina, alientan dudas sobre el papel principal de este órgano en la hidrólisis proteica en juveniles tempranos de dorada. Diferentes protocolos diarios de alimentación condujeron a cambios importantes en el tránsito diario del alimento, tiempos de residencia, y digestibilidad aparente en el tracto digestivo de ambas especies, dependientes de las diferencias inter-específicas en anatomía y fisiología del sistema digestivo. Nuestros resultados de los experimentos in vivo sugieren que la alimentación exclusivamente nocturna en el lenguado, o cinco comidas durante el día en la dorada, son los protocolos de alimentación más adecuados para estas especies. Como colofón, los resultados de los experimentos in vitro fueron muy semejantes a las respuestas fisiológicas de los peces, permitiendo una mejor interpretación de los resultados de los experimentos in vivo, lo que sugiere la utilidad de esta metodología para futuros estudios.

• English

  The ongoing expansion of aquaculture production relies on improvement of the digestion efficiency to enhance the suitability and the commercial viability of the sector. The efficiency of hydrolysis and absorption is determined by several factors related to the gastrointestinal tract. Besides, feeding behaviour and digestion function are driven by external (e.g. light-dark and feeding-fasting cycles) and internal signals, and exhibit circadian patterns. However, many of the aquaculture practices, including feeding-fasting cycles are not synchronized with the species internal rhythms. The main hypothesis of this study was that a better knowledge of daily digestive function might help to improve the feeding efficiency in farmed fish species. Therefore, the principle objective of the present Doctoral Thesis was to determine the digestive capacity of gilthead seabream (Sparus auarata) and Senegalese sole (Solea senegalensis) juveniles, in relation to different feeding conditions, by adapting an integrative approach (comprised of in vivo and in vitro experiments) and considering the whole daily cycle. The selection of these species was based on their importance for Mediterranean aquaculture and their different feeding habits and digestive system morphologies. To achieve this, in several in vivo experiments, daily postprandial pattern of pH, enzymatic capacity, food transit rate, and apparent digestibility were determined in relation to feeding protocols in target species. Using the data generated by the in vivo experiments, in vitro models were used for further assessment of the mentioned parameters and for prediction of the fish response to combination of different factors. According to our findings, while peripheral oscillators were entrained by certain feeding protocols in Senegalese sole, in gilthead seabream these oscillators were strongly synchronized with the light-dark cycles. In both species, production and/or temporal organization of the enzymatic activity were significantly affected by the tested feeding protocols. Nevertheless, occasional daily acidification of the stomach and its general asynchrony with pepsinogen production, casted doubt on a major role of this organ in protein hydrolysis in gilthead seabream early juveniles. Different daily feeding protocols led to important changes in daily food transit, residence times, and apparent digestibility in the gut of both species, depending on the interspecific differences in anatomy and physiology of the digestive system. Our results from the in vivo experiments suggested that exclusively nocturnal and five diurnal daily meals are the most adequate feeding protocol for Senegalese sole and gilthead seabream juveniles, respectively. Finally, the findings from the in vitro experiments were highly comparable to the fish physiological responses, and allowed for a better understanding the results from in vivo experiments, suggesting the usefulness of this methodology for future studies.