به گزارش روابط عمومی موسسه تحقیقات علوم شیلاتی کشور، در این یادداشت آمده است:
آگاهی از فعالیت آنزیم ها و ارزیابی سیر تکامل آنها در خلال دوره لاروی می تواند تعیین کننده ظرفیت لارو برای هضم و جذب انواع مختلف مواد مغذی موجود در غذاهای زنده و یا ریزجیره ها باشد. همچنین با آگاهی از ظرفیت آنزیمی، زمان دقیق حرکت از سوی غذای زنده به جیره های مصنوعی (Weaning) مشخص می گردد و حتی امکان انتقال مناسب و زود هنگام به غذای دستی (Early weaning) فراهم می آید. معمولاً فعالیت بالای آنزیم های گوارشی نشان دهنده آن است که لارو ماهی از نظر فیزیولوژیکی برای تغذیه خارجی آمادگی دارد یا اینکه در شرایط خوب تغذیه ای قرار گرفته است.
لارو ماهیان استخوانی دریایی یک الگوی کلی را در تکوین آنزیم های گوارشی دنبال می کنند. اما زمان پیدایش و میزان فعالیت آنزیم ها در هر گونه متفاوت از گونه دیگری است. این الگو به ترتیب شامل پیدایش آنزیم های پانکراسی، سیتوسولیک، پرزهای غشای روده و در نهایت آنزیم معدی می باشد. مهم ترین عواملی که تکوین آنزیم ها را تحت تأثیر قرار می دهند، تکوین و ظهور اندام های گوارشی، پاسخ به تغییر نوع غذا (سوبسترای آنزیم) و تغییراتی است که به طور ژنتیکی برنامه ریزی شده اند. این عوامل به طور مشخصی منجر به شکل گیری الگویی در فعالیت آنزیم ها می گردند که روندی افزایشی یا کاهشی در سطح فعالیت آنها در طول تکوین لارو می باشد. لارو به دلیل داشتن نرخ رشد سریع، به پروتئین بالایی نیاز دارد و معمولاً جیره هایی با محتوای پروتئینی حدود 60-55 % برای آنها طراحی می شود.
در لارو بسیاری از ماهیان دریایی، به دلیل نبود معده کارا، هضم برون سلولی کامل غذا در روده به همراه آنزیم های تولید شده توسط پانکراس اتفاق می افتد. تریپسین تنها آنزیم پانکراسی است که می تواند دیگر آنزیم های پانکراسی را فعال کند، بنابراین می تواند نقش ضروری در فرآیند هضمی لارو ماهی داشته باشد. زمان آغاز فعالیت آنزیم تریپسین وابسته به گونه است و می تواند به نوع تغذیه خارجی بستگی داشته باشد. درحالی که فعالیت تریپسین در لارو برخی از گونه ها مانند سیم پوزه دراز، دنتکس معمولی، صبیتی و شاه ماهی دم زرد اولین بار در زمان تخم گشایی مشاهده شده است و پس از آن همگام با ارائه غذای زنده به شدت افزایش می یابد، در برخی گونه ها مانند پاندورای معمولی در روز سوم و کفشک سنگال در روز پنجم پس از تخم گشایی این فعالیت دیده می شود. دلیل حضور این آنزیم پیش از باز شدن دهان، به یک فرآیند از پیش برنامه ریزی شده ژنتیکی مربوط است. پیدایش آنزیم تریپسین در لارو ماهیان دریایی، الگویی همراه با دو پیک را نشان می دهد. افزایش و کاهش در فعالیت تریپسین و شکل گیری دو پیک در روند فعالیت آن که به ترتیب منطبق با ارائه غذای زنده و ریزجیره در لارو این ماهیان می باشد، عمدتاً در ارتباط با بلع غذا و در پاسخ به تغییر جیره در خلال دوره لاروی و همچنین بلوغ غشاء پرزهای روده می باشد. از آنجایی که ارتباط قوی بین فعالیت تریپسین و پی اچ قلیایی وجود دارد، این آنزیم پیش از دگردیسی و تکامل غدد معدی برای هضم پروتئین از اهیمت بالایی برخودار است. به این معنا که تغییر پیشرونده مشاهده شده در فعالیت آنزیمی از فعالیت پروتئازهای قلیایی به اسیدی در خلال تکامل لاروی انعکاس دهنده این موضوع است که پروتئازهای قلیایی به طور دائمی آنزیم های اصلی گوارشی برای هضم پروتئین نمی باشند و شکل هضم با پیدایش و تغییر پروتئازهای مختلف از تریپسین به کیموتریپسین و از کیموتریپسین به پپسین تغییر می یابد. بنابراین، جای تعجب نیست که چرا فعالیت تریپسین در انتهای دوره لاروی در برخی از گونه ها مانند شانک قرمز، درام قرمز و صبیتی پس از تکمیل دگردیسی و آغاز فعالیت پپسین، کاهش می یابد. هضم پروتئین ها در لارو ماهیان عمدتاً توسط پروتئازهای قلیایی (مانند تریپسین و کیموتریپسین) و پپتیدازهای سیتوسولیک صورت می گیرد و در این مدت پپسین قابل تشخیص نمی باشد. در خلال مراحل لاروی، این آنزیم ها ظرفیت محدودی برای هضم مولکول های بزرگی را دارند که توسط فعالیت پینوسیتوزی انتروسیت ها در روده خلفی جذب می شوند.
به دنبال هضم اولیه پروتئین ها توسط تریپسین و دیگر اندوپروتئازها، اگزوپروتئازهای پرزهای روده، پپتیدها را قبل از اینکه از لومن روده جذب شوند، به اسیدهای آمینه تجزیه می کنند. همچنین، هضم پروتئین ها توسط آنزیم های دورن سلولی مانند «کاتپسین ها»، «فسفاتاز اسیدی» و «لوسین آلانین پپتیداز» در لارو ماهی اتفاق می افتد و از این طریق نیز به هضم کمک می کنند تا نبود معده کارا را جبران کنند. در انتهای دوره لاروی، میزان آنزیم لوسین آلانین پپتیداز و فعالیت پینوسیتوز کاهش یافته و ظرفیت هضمی در لومن روده بهبود می یابد و در نهایت هضم معدی شروع می شود. چنانچه، آنزیم درون سلولی غشاء پرزهای روده مانند لوسین آمینوپپتیداز -N در لارو هامور پلنگی روزهای اولیه پس از تفریخ افزایش و با بزرگ شدن لارو در هفته سوم پس از تفریخ کاهش می یابد. اما، آلکالاین فسفاتاز به طور ناگهانی در اواسط دوره لاروی در هامور پلنگی، صبیتی، دنتکس معمولی افزایش می یابد که نشان دهنده زمانی است که روده بالغ شده و ظرفیت هضمی لومن پیشرفت کرده است.
آلکالاین فسفاتاز آنزیم غشاء پرزهای نوار مسواکی روده است و عمدتاً در سلول های غشایی آن، یافت می شود جایی که انتقال فعال صورت می گیرد. اهمیت آلکالاین فسفاتاز در فرآیند جذب است و به عنوان شاخص تمایز انتروسیت ها در نظر گرفته می شود. حضور زودهنگام این آنزیم در برخی از گونه ها از هفته اول پس از تخم گشایی و روند رو به افزایش آن تا هفته سوم در صبیتی، درام قرمز ، کفشک سنگال و اسنوک معمولی انعکاس دهنده تکامل سریع روده در آنها و در نتیجه رشد سریعترشان در مقایسه با دیگر گونه های ماهیان دریایی است.
پس از پروتئین ها، لیپیدها فراوان ترین جزء غذاهای طبیعی لارو ماهیان دریایی هستند. مقادیر بالایی از استرهای مومی، فسفولیپیدها و تری گلیسرول ها در کوپه پودها و دیگر زئوپلانکتون های دریایی وجود دارد و لارو به اجزاء اصلی برخی از لیپیدها مانند اسیدهای چرب به شدت غیر اشباع به میزان بالایی نیازمند است. در حالی که فعالیت آنزیم لیپاز هرچند در مقدار کم ولی از زمان خروج لارو از تخم در برخی از گونه ها مانند دنتکس معمولی، اسنوک ساحلی و صبیتی قابل تشخیص است، اما در لارو بیشتر ماهیان مانند فلاندر ژاپنی، سیم دریایی پوزه دراز و شانک قرمز فعالیت این آنزیم در زمان پس از باز شدن دهان دیده می شود. آغاز فعالیت لیپولیتیک پیش از باز شدن دهان در لارو برخی ماهیان به منظور جذب کیسه زرده غنی از فسفولیپید مربوط می باشد. همچنین وجود آنزیم های لیپولیتیک منشائی غیر از پانکراس و احتمالاً از سلول های اپیتیلیال پیکره لارو دارند. فعالیت لیپاز به طور قابل ملاحظه ای در خلال تکامل لاروی منطبق با تکوین پانکراس و جایگزینی غذای زنده با غذای خشک افزایش نشان می دهد و بیانگر آن است که فعالیت این آنزیم پس از جایگزینی غذای زنده با غذای خشک و شکل گیری معده تحت تأثیر قرار می گیرد و سازگاری لارو را با غذای خشک آشکار می کند. هرچند، فعالیت لیپاز بیشتر از آن که تحت تأثیر مقدار چربی در جیره خشک باشد، متأثر از نوع چربی یعنی بستر آنزیم (تری گلیسریدها، به ویژه اسیدهای چرب غیر اشباع) می باشد.
فعالیت ویژه آمیلاز در برخی از گونه ها مانند شانک قرمز، سیم دریایی پوزه دراز و صبیتی الگوی زنگوله ای شکل نشان می دهد. به این صورت که به شکل فزاینده ای پس از تخم گشایی افزایش می یابد و به بیشترین مقدار خود در حوالی دوهفته اول پس از تخم گشایی می رسد ولی پس از آن کاهش یافته و دوباره پس از زمان جایگزینی غذای زنده با غذای خشک افزایش می یابد. چنین گمان می رود که انرژی به دست آمده از منابع کربوهیدراتی و چربی از اهمیت بالایی برای انجام عمل سوخت و ساز و هزینه رشد لاروی به منظور چشم پوشی از اسیدهای آمینه مورد نیاز برای پروتئین برخوردار است. گرچه محتوای کربوهیدراتی در طعمه زئوپلانکتونی اندک می باشد، اما آلفا-آمیلاز در مرحله تکوین آنزیم های گوارشی ماهیان گوشتخوار نیز یافت می شود. به نظر می رسد که حضور و افزایش فعالیت آنزیمی آلفا-آمیلاز در مراحل بسیار اولیه تکامل لاروی به برنامه ریزی ژنتیکی از پیش تعیین شده برای ترشح این آنزیم مربوط باشد و ناشی از تحریک غذایی نیست اما، حضور این آنزیم در روزهای آتی پس از تخم گشایی به نوع تغذیه وابسته است و وجود سوبسترای آنزیم آلفا-آمیلاز در ریزجیره ارائه شده در طول دوره جایگزینی غذای زنده با غذای خشک می تواند باعث افزایش فعالیت کل آلفا-آمیلاز در این دوره شود. کمترین مطالعات مربوط به گروه آنزیم های هضمی کربوهیدرات ها در لارو ماهی می باشد، چون هیچ نیاز ضروری برای کربوهیدرات ها در ماهی پیدا نشده است، اما با این حال زمانی که یکی از اهداف کاستن هزینه غذا باشد، برای ساخت جیره های با اهداف تجاری مهم هستند. کاربرد کربوهیدرات ها به عنوان منبع ارزان قیمت انرژی می تواند به این هدف کمک کند.
هماهنگی بین فعالیت تمام آنزیم های گوارشی (به ويژه پروتئازها) در خلال تکامل لاروی، شکل هضم را به طور پیشرونده ای از شکل درون سلولی به برون سلولی تغییر می دهد و بیانگر دگردیسی لارو می باشد. موفقیت این تغییر با حضور فعالیت پپسین مشخص می گردد که در ماهیان استخوانی به¬طور چشمگیری پس از زمان تغذیه با غذای خشک به شدت افزایش می یابد. در گونه های دارای معده، شکل بالغ فرآیند هضم بر روی غذا، با هضم اسیدی همراه می باشد و در نهایت در برگیرنده هضم برون سلولی پروتئین ها است. اساساً، ترشحات غدد پپسینوژن و اسید هیدروکلریدریک، باعث ایجاد محیطی با پی اچ اسیدی در لومن معده و تبدیل شدن پپسینوژن به پپسین می گردد. اولین زمان حضور فعالیت پپسین در میان ماهیان بسیار متفاوت می باشد. فعالیت پپسین از روز نه پس از تفریخ در کفشک سنگالی و توربوت، روز 12 پس از تفریخ در باس شنی خالدار، روز 16 پس از تفریخ در صبیتی، روز 18 پس از تفریخ در هالیبوت اطلس و باس دریایی آسیایی، تا به ترتیب روزهای 28 و 32 پس از تفریخ در شانک قرمز و سیم پوزه باریک تشخیص داده شده است. حضور و افزایش ترشح پروتئاز اسیدی زودهنگام در کفشک سنگال، باس شنی خالدار و صبیتی، بیانگر آغاز زودهنگام تکامل معده در آنها می باشد. در لارو بیشتر گونه ها مانند شانک قرمز، باس دریایی سفید، باس دریایی آسیایی و صبیتی زمانی که پپسین در فرآیند هضمی وارد می شود، فعالیت تریپسین کاهش می یابد. اما در برخی دیگر گونه ها مانند ماندارین و سرخوی گلی خالدار فعالیت تریپسین پس از افزایش فعالیت پپسین کاهش نمی یابد و تا انتهای دوره پرورش لاروی همچنان بالا می باشد. چون ماهیان از دیدگاه فیزیولوژیکی تنوع بسیار زیادی دارند، این تناقض بین فعالیت دو آنزیم تریپسین و پپسین به طور کامل اثبات نشده است. احتمالاً دلیل این تفاوت در این است که در بعضی از ماهیان حتی زمانی که هضم اسیدی صورت می گیرد هنوز به آنزیم های پانکراسی مانند تریپسین نیاز باشد.
هرچند روند فعالیت آنزیم ها، تئوری برنامه ریزی ژنتیکی تکامل سیستم گوارشی را تقویت می کند چون فعالیت آنزیم ها الگویی وابسته به زمان از بیان ژن هایشان را در خلال تکامل لاروی دارند، اما وجود سوبسترای مناسب می تواند مقدار فعالیت آنها را دستخوش تغییر قرار دهد.
در مطالعه ای که توسط نگارنده این یادداشت علمی، روی تکوین آنزیم¬های مهم گوارشی (پپسین، تریپسین، آمیلاز، لیپاز و آلکالاین فسفاتاز) و بیان نسبی ژن پپسینوژن به عنوان شاخصی از بلوغ دستگاه گوارش از زمان تفریخ تا ابتدای دوره نوجوانی (40 روز پس از تفریخ) در لارو ماهی صبیتی یکی از گونه های مهم از خانواده شانک ماهیان صورت پذیرفته است، نتایج ملموس و کاربردی به دست آمده است که تاکنون در مسیر پرورش لاروی این گونه راهگشای متخصصان این حوزه در زمینه زمان جایگزینی غذای زنده با غذای خشک بوده است.
در لارو ماهی صبیتی، تمام آنزیم ها به جز پپسین در زمان تفریخ قابل تشخیص هستند و پس از این زمان فعالیت آنها با بالارفتن سن لارو افزایش می یابد. فعالیت تریپسین و آمیلاز در این گونه خیلی زود و پیش از باز شدن دهان آغاز می گردد که این الگوی پیدایش به فرآیندی با برنامه ریزی ژنتیکی در آن نسبت داده می شود. فعالیت تریپسین الگویی نوسانی (با دو پیک در روزهای 16 و 30 پس از تفریخ) از خود نشان می دهد و این نوسان همزمان با بلع غذا و در پاسخ به تغییر جیره به ترتیب مربوط به تغذیه با آرتمیا و غذای خشک در خلال دوره پرورش می باشد. هم لیپاز و هم آمیلاز پس از آغاز مرحله جایگزینی غذای زنده با غذای خشک به دلیل تأثیر ترکیب غذایی ریزجیره از خود افزایش نشان می دهند. فعالیت زودهنگام آلکالاین فسفاتاز به همراه روند افزایشی آن بیانگر بلوغ زودرس انتروسیت ها و در نتیجه رشد سریع در این گونه می باشد. جالب اینجاست که فعالیت آنزیم پپسین اولین بار در روز 16 پس از تفریخ در لارو ماهی صبیتی مشخص می شود و پس از جایگزینی غذای زنده با غذای خشک (بین روزهای 25 تا 30 پس از تفریخ) تا انتهای دوره آزمایش به شدت افزایش از خود نشان می دهد. در این گونه، پس از اتمام مرحله جایگزینی غذای زنده با غذای خشک، هرچقدر فعالیت آنزیم پپسین به شکل نمایی افزایش می یابد، فعالیت تریپسین کاهش از خود نشان می دهد. این وضعیت بیانگر تغییر در فیزیولوژی هضمی و رسیدن به شکل بالغ هضم پروتئین در لارو ماهی صبیتی می باشد. در نهایت دستاورد شاخص این مطالعه به شکل زیر می باشد:
تکوین سریع آنزیم های گوارشی به ویژه آنزیم پپسین، این امکان را فراهم می سازد تا بتوان لارو ماهی صبیتی را از روز 18 پس از تفریخ با غذای خشک تغذیه کرد. با این کار می توان مصرف غذای زنده را کاهش و کارایی جایگزینی غذای زنده با خشک را بهبود داد و درنتیجه پرورشی با صرفه اقتصادی بیشتر داشت. گفتنی است، هم اکنون در ایستگاه تحقیقات ماهیان دریایی- بندر امام خمینی از این پروتکل برای تغذیه لارو صبیتی استفاده می گردد.