التكنولوجيا الحيوية

شكل )Endocrine control of growth in teleost fish. In response to various (٣٧ exogenous and endogenous cues, pituitary growth hormone (GH) stimulates the synthesis and secretion of insulin-like growth factor-I (IGF-I), which causes the proliferation of target tissues. Increases in IGF-I, in turn, lead to an inhibition of GH synthesis and secretion through a classic negative feedback loop. Locally produced IGF-I may also contribute to cell proliferation. Insulin-like growth factor binding proteins (IGFBPs) from hepatic and nonhepatic sources can inhibit or potentiate the biological

actions of IGF-I.

نظ ار لان عامل النمو IGF-1مسئولا عن نمو الجسم فانه من أكثر المرشحات المناسبة لمرقم حيوي للنمو .ومن جهة اخري فإن كفاءة عوامل الهرمونات الداخلية المتخصصة كمؤشرات نمو تتشابه في كل الأنواع وفي هذا السياق يكون التركيز علي البروتينات الدورية circulating proteinsالرئيسية من خلال النظام الهرموني الداخلي للنمو ،وعلي وجه التخصيص GH, IGF-1 and IGFBPsومناقشة الاستفادة في تقدير التباين في معدل النمو بسبب رجيم التغذية وتركيب الوجبه الغذائية ودرجة الح اررة وفترة الاضاءة والاجهاد .ونظ ار لان مستويات البروتين تقدم النمط المظهري phenotypeفيكون التركيز بصفة أساسية علي مقاييس هرمون البلازما افضل من التركيز علي مستويات الحامض النووي DNAبالسيرم وقابلية الاستفادة من هذه المؤشرات الهرمونية الداخلية كمرقمات حيوية للنمو تتوقف علي استنتاج الارتباطات مع معدل نمو معين تحت الظروف المختبرة ولقد تم عمل ارتباطات قليلة بين IGF-1بالبلازما و .SGR

-١رجيم نظام التغذية : Feeding Regimen

يعتبر رجيم التغذية الأمثل مع الاخذ في الاعتبار النمو وكفاءة عملية التمثيل الغذائي هدف اي منتج في مجال الاستزراع السمكي ومعدل وتكرار التغذية علي سبيل المثال لا يتباين فقط بين الانواع ولكنه يتباين ايضا حسب درجة حرارة الماء وحجم الجسم ومن جهة اخري فان جداول التغذية التي تهتم بهذه التباينات لم يحدث تطوير لها او جعلها في صورة مثلي لكثير من اسماك الاستزراع السمكي .وبناءا علي مقاييس IGFBPs & IGF-1البلازما هرمون النمو GHنستطيع

تطوير رجيمات التغذية المثلي علي اساس النوع.

٣٨٢

-٢تحديد العلف : Feed Restriction

الوسائل البدائية الشائعة لتقييم العلاقة بين الهرمون والحالة الغذائية ومن ثم النمو هي قياس تركيزها في العلف مقابل حرمان السمك من العلف ولقد لوحظ في أسماك القرموط البالغة ان تصويمها لمدة اسبوعين ينتج عنه انخفاض معنوي في IGF-1بالبلازما ولم يحدث تغير في هرمون النمو بالبلازما .وحتي ٤اسابيع تصويم اظهر هرمون النمو زيادة في حدوث هدم في التمثيل الغذائي في الأسماك )جدول (٧٢وهذه العلاقة المتناقضة لهرمون النمو الزائد اثناء حدوث النمو الهزيل او السلبي تعزي الي حالة مقاومة هرمون النمو .ولقد وجد ان انخفاض IGF-1بالبلازما اثناء عملية الهدم ربما تسهل ارتفاع هرمون النمو بالبلازما عن طريق تقليل التغذية الرجعية Feedback بواسطة IGF-1لتخليق هرمون النمو والافراز في الغدة النخامية وفي نفس الوقت ربما مستوي هرمون النمو المنتشر المرتفع يستمر في تشجيع التحلل الدهني للأستفادة من الطاقة والبروتين.

جدول )(٧٢

IGFBPs

Plasma

GH

Plasma

IGF-1

SGR

↓ )(IGFBP-3

↑ )(IGFBP-1) ↓; (IGFBP-3

↔↑

↓

↓

↑

↑

↑

↓

↑

↑

↓

↑

↑

↑

↓

↑

↑

↓

↔↓↑

↓

↓

↓

↑

↑

↑

↑ )(IGFBP-1

)(IGFBP-1, 2) ↑; (IGFBP-3

↓

↑

Manipulation

Feed

Restriction-deprivation

Increased ration size

Compensatory growth

)Increased crude protein (%

Plant protein supplementation

*Optimal rearing temperature

Increasing day length

Stress

Cortisol injections

Stress

* The effects of temperature on growth may be confounded by those of photoperiod and vice versa.

ولقد لوحظ وجود ارتباط قوي بين SGR &IGF-1في دراسات عديدة اخري .وفي اسماك بلطي المتأقلمة علي مياه البحر في موزمبيق لوحظ أن انخفاض عامل نمو البلازما IGF-1يتمشي مع زيادات هرمون النمو في البلازما بعد ٤اسابيع تصويم .وبالرغم من وجود ارتباطات معينه بين النمووعوامل الهرمون الداخلية فان المستوي الدائر لعامل النمو IGF-1يكون اكثر المرقمات الحيوية الحادة acuteمن أجل تباين في النمو بسبب التحديد الغذائي مقارنة بهرمون نمو البلازما في كلا من أسماك القرموط وأسماك البلطي الموزمبيقي.

وفي هجين سمك القاروس المقلم Striped bassتحدث حالة الهدم الغذائي عند تحديد الغذاء لمدة ٤اسابيع مع وجود ارتباط معنوي بين كلا من IGF-1-SGRوعند اجراء تحديد غذائي لمدة ثلاثة اسابيع لهذه الانواع من الأسماك يحدث انخفاض في IGF-1البلازما وارتفاع في هرمون النمو البلازما مقارنه بمجموعة الاسماك المغذاه علي العلف الكنترول .وفي أسماك السالمون Chinook لوحظ ارتفاع مستوي هرمون النمو في البلازما عند تصويم الاسماك ثلاثة ايام بينما انخفض مستوي كلا من IGF-1 & IGBP-3بعد ٤أيام من التصويم ،كما لوحظ ايضا زيادات معنوية في انخفاض قيم IGF-1البلازما بعد ٤ايام من اعادة التغذية realimentationsبينما تطلب الأمر

٣٨٣

يوما واحدا لاعادة التغذية لرفع مستويات هرمون النمو الي القيم الطبيعية ولذلك فانه في اسماك القرموط واسماك البلطي الموزمبيقي يكون كلامن هرمون النمو باللازما والعامل IGF-1مؤش ار فعالا للتباين في النمو بسبب رجيم التغذية )جدول .(٧٣ وبناءا علي هذه الدراسات السابقة فان توليفة من هرمون النمو وعامل البلازما المنخفض GF-1 تكون مفيدة كمرقم حيوي لحالة الهدم )ميزان طاقة سالب( وهذا يحدث أثناء التصويم .ويجب التذكرة جيدا أن الاستفادة بالتغذية اوحالات الهدم مقابل البناء بالمقارنة مع مستويات الهرمون للأسماك المغذاه والأسماك الصائمه ربما لا تكون وسيلة مناسبة لتقدير مرقمات النمو الحيوية .وكذلك فان تقدير ارتباط الهرمون الداخلي للنمو في الحيوانات ذات درجات الزيادة في وزن الجسم المتدرجة يجب ان يميزوا عن هؤلاء الذين ينظر اليهم عند النمو الايجابي )الزيادة في وزن الجسم( مقابل

النمو السلبي )فقد في وزن الجسم(.

-٣حجم العليقة : Ration Size

عمل ارتباطات ايجابية بين IGF-1, SGRالبلازما بالتغذية علي احجام عليقة متبانيه لتحقيق مدي واسع لمعدلات نمو ايجابية لأسماك السالمون coho salmonوأسماك القاروص المقلمة.

ولقد اشتقت اقوي ارتباطات من هذه الدراسات من معدلات النمو التي عكست معظم النمو الحديث ٦-٢) recent growthاسابيع( ،عامل النمو IGF-1كمرقم حيوي للنمو الحديث وفي حالة واحدة لوحظ ان عامل البلازما IGF-1ارتبط بقوة بمعدل النمو من الحجم اوحالة العامل.

ومن خلال هذه الدراسات ينتج عن التغيرات المتوسطة في الخطة الغذائية تغيرات موازية في كلا من بلازما GF-1 & IGFBP-3مع ارتباطات ايجابية بين IGF-1, IGFB-3وفي اسماك السالمون Chinookلوحظ زيادات في IGFB-1بعد اسبوعين من تقليل العليقة من %٢الي %٠.٥وزن الجسم/يوم )وزن الجسم /يوم( وبعد ٤اسابيع من تقليل العليقة من %١الي %٠.٥ وزن جسم/يوم ولم يلاحظ ايضااي تغيرات في عامل IGF-1البلازما عقب انخفاض وزن الجسم %١.٥–١وزن جسم /يوم وايضا كانت الأحجام المتباينه للعليقة المعطاه لأسماك البلطي النيلي نتج عنها قيم SGRارتبطت ايجابيا بتغير الحامض الاميني النووي الرسول mRNAلعامل IGF-1الكبدي .واجمالا ،فإن هذه النتائج فيما بين أنواع الأسماك المختلفة توضح ان بلازما IGF-1 & IGFBP-3وكذلك الحامض الاميني النووي الرسول IGF-1 mRNAالكبدي ربما تثبت فائدتها كمؤشر سلبي .وفي الحقيقة ربما يكون IGFBP-1اكثر حساسية لهذه العوامل علي الاقل في دراسات اسماك السالمون وهرمون النمو اما يتغير قليلا اويظهر علاقة عكسية للمستهلك من الغذاءوالنمو بالاستجابة لاحجام العليقة المتباينه في أسماك السالمونيلا .وبالمثل فإن اسماك الدنيس seabreamالمغذاة علي احجام عليقة متدرجة اظهرت علاقة عكسية بين SGRالايجابي وهرمون النمو بالبلازما .كما ان التباين بين هرمون النمو ومعدل النمو ربما يعدل جيدا بواسطة المستويات السائدة لل IGF-1وتأثيرات تغذيتها الرجعية السالبة علي الغدة النخامية .ويكون ذلك بزيادة بلازما IGF-1مع معدلات النمو الاعلي ،وتقل مستويات هرمون النمو بسبب التغذية الرجعية السالبة، والاتجاهات العكسية تحدث اثناء حالات النمو المنخفضة الملحوظة مع حجم العليقة الصغير.

-٤النمو التعويضي : Compensatory Growth

السمة الهامة لشرعية مرقمات النمو الحيوية هي القدرة علي تقدير الفروق بين حالات النمو الهزيلة والطبيعية والسريعة .والنمو التعويضي ظاهرة عن طريقها تظهر الحيوانات نموا يتجاوز المعدلات الطبيعية بعد مرورها بظروف نمو متفرقة .ولقد درس جيدا النمو التعويضي في الأسماك وكان له فوائد للأستزراع المائي في صورة معدلات نمو كلية محسنة وكفاءة استفادة من العليقة عالية وفي

٣٨٤

نفس الوقت تقليل تكاليف العمالة وتحسين نوعية المياه .بالاضافة الي ذلك فان النمو التعويضي يسمح للفرد بتقدير الاستفادة من المؤشرات الادلة البيولوجية وميكانيكيات الهرمونات الداخلية المعدلة للنمو الهزيل والطبيعي والسريع علاوة علي ذلك فانه نظ ار لان النمو التعويضي يسبقه فترة نمو سلبية فان المراقم البيولوجية يمكن تقييمها في الحيوانات المعرضة لتعديلات متلاحقة في الحالة التمثيلية )من هدم الي بناء( بالمقارنه مع تلك الحيوانات المرباه تحت ظروف مستمرة .ولقد ركزت بعض دراسات النمو التعويضي علي معاملة درجة الح اررة والملوحة والكثافة ومستوي الاوكسجين كوسائل احداث الاستجابة وبعض صور المعاملة الغذائية.

أظهرت الدراسات التي اجريت علي أسماك القاروص المقلم ان الحيوانات المعرضة لفترة تحديد غذائي تظهر استجابة قوية للنمو التعويضي عند اعادة التغذية واثناء حالة الهدم من التمثيل الغذائي التي يحدثها تحديد التغذية تقل المستويات الدائرة للعامل IGF-1ولكنها ترتد دراماتيكيا اثناء الاستجابة المتلاحقة للنمو التعويضي .وتحدث معظم الزيادة الدراماتيكية لعامل IGF-1البلازما اثناء الاربعة ايام الأولي من فترة الاستجابة ) ٢٨يوم( .واجمالا ،هناك ارتباط قوي ايجابي بين SGRوالعامل IGF-1الدائر مع النمو التعويضي )جدول (٦٣ولقد وصفت استجابه النمو التعويضي بالمستويات المرتفعة لل SGRبينما مستويات IGF-1لم تتجاوزمثيلاتها في الأسماك الكنترول .وفي الواقع هناك ارتباط اقوي بين SGRوالتغير في مستوي IGF-1البلازما مقارنه بالارتباط مابين SGRوالتركيز المطلق ل IGF-1والتذبذبات الهرمونيه التي من امثلتها تلك التذبذبات داخل محور نمو الهرمون الداخلي وهذه الحساسية للأنسجة المستهدفة للهرمون المتحرر سوف تعدل جيدا بوساطة التغيرات في مستقبلات الهرمون اوتوسيع القنوات الخلوية ويدعم هذا الافتراض البيانات المستخلصة من تصويم اسماك التونه واسماك الاسبور )الدنيس( ٤ايام حيث

ازداد تقيد العامل IGF-1في الانسجة العضلية.

ارتفاع اعداد مستقبل IGFاو الحساسية ربما يؤدي الي زيادات غير متناسبة في نشاط الميتوجين وخاصة عند زيادة IGF-1عن المستوي الطبيعي .ولذلك فانه بالرغم من كون مستوي IGF-1 مؤشر دليل جيد للنمو فانه اكثر اهمية في تقدير التغيرات النسبية IGF-1مؤشر دليل جيد للنمو فانه اكثر اهمية في تقدير التغيرات النسبية IGF-1لتمييز الفروق النسبية في معدلات النمو تحتظروف البناء للتمثيل الغذائي )نمو طبيعي مقابل النمو السريع( واجمالا فإن التغيرات في IGF- 1تظهره كمؤشر سريع ومعقول للنمو تحت بروتوكولات المعاملات الغذائية التي يحدث من خلالها تغيرات في عملية التمثيل الغذائي بالاضافة الي ذلك فان IGF-1الحامض النووي الرسول mRNAبالعضلات ينظم جدا في أسماك التونه واسماك القاروص المقلم عقب فترة التصويم

-٥تركيب العليقة : Diet Composition

يعتبر تكوين العلف هاما لصحة ونمو الاسماك ولاقتصاديات الاستزراع المائي .فالأسماك أكلة اللحوم علي سبيل المثال تحتاج لاعلاف مشكله تحتوي علي %٥٠-٤٠بروتين يشكل من مسحوق السمك الذي يمثل %٧٠-٤٠من تكلفة العليقةولذلك فان البحوث العلمية تستهدف امداد العلائق بالدهن والكربوهيدرات لتدعيم استمرار عملية التمثيل الغذائي للسماح باقصي قدر من البروتين للنمو بالاضافة الي ادماج البروتين النباتي والزيت بدلا من مسحوق السمك .ويراعي التكلفة العالية لتجارب النمو عند استخدام المرقمات الحيوية للهرمونات الداخلية مثل هرمون النمو IGF-1لاختيار تشكيلات علفية متنوعة علي مظهر النمو اثناء التعرض لاختبار العلائق.

٣٨٥

-١-٥مستويات البروتين : Protein Levels

عند تغذية اسماك البرمون barramundiعلي علائق تحتوي علي مستويات مختلفة من البروتين لمدة ٦اسابيع لوحظ ارتباطات قوية بين بلازما IGF-1و SGRولكي نصمم تجارب تغذية فعالة )قصيرة( يجب الإستهلال بتوظيف تصميم عينات متسلسل لتقدير التعاقب المؤقت temporal sequenceللتغيرات الهرمونية وكيفية ارتباطها بتباينات النمو والحجم.

اظهرت الدراسات البحثية التي اجريت علي اسماك البرمون وجود ارتباط ايجابي لعامل النمو بالبلازما IGF-1بمستوي بروتين العليقة مما يوضح ان عامل النمو ربما يكون مؤش ار واقعيا لمستويات البروتين المثلي المطلوبة للنمو والتجارب المبدئية علي نفس النوع من الأسماك تقترح ان تأثيرات مستوي طاقة العليقة علي النمو ربما يتم تقييمها بواسطة قياسات العامل IGF-1وبعكس عامل IGF-1الدائر فان هرمون النمو ارتبط سلبيا مع النمو ومستويات البروتين بالعليقة وذلك في اصباعيات اسماك الاسبور )الدنيس( وبالمثل فان اصباعيات أسماك الاسبور المغذاه علي علائق مرتفعة البروتين ومنخفضة الدهن اظهرت معدلات نمو اكبر وافضل كفاءة تحويل غذائي ومستوي اقل لهرمون النمو بالبلازما بالمقارنه مع تلك الاصباعايت المغذاه علي علائق منخفضة البروتين

وعاليه الدهن.

ولقد لوحظ ان اسماك الاسبورالمغذاه علي علائق متماثلة في محتواها من البروتين والطاقة وذات معدلات مختلفة من الأحماض الامينيه لم يحدث فيها فروق في SGRوبالرغم من قلة التأثير علي SGRفان الاسماك المغذاه علي معدلات منخفضة من الاحماض الامينيه اظهرت مستويات هرمون متناسقة مع النمو المنخفض )انخفاض العامل IGF-1بالبلازما وارتفاع هرمون النمو بالبلازما( وكان لها صفات غذائية متناسقة مع كفاءة النمو الهزيلة )تحويل غذائي منخفض ومحتجز نيتروجيني اقل( ومن ثم فان صفات الهرمون الداخلي لهذه الاسماك عكست تمزق العلاقة بين التغذية والنمو وبالرغم من هذا لم يختلف معدل النمو .ومن ثم يقترح ان قياسات هرمون النمو والعامل IGF-1ربما يكونا مفيدين في عمل استدلالات عن الأعلاف وبعد ذلك الحالة الغذائية للأسماك في صورة عوامل اخري من معدل النمو مثل :كفاءة الاستفادة من الدهن ،تأثيرات البروتين

الضئيل والمحتجز من المركبات الغذائية.

-٢-٥البروتينات النباتيه والزيوت : Plant Proteins and Oils نظ ار للتكلفة العالية والمتاح المحدود لمسحوق السمك من أجل اعلاف الاستزراع المائي زادت الابحاث المتعلقة باستبداله بمصادر بروتينيه نبايته ومن ثم ازدادت البحوث التي اجريت عن تأثيرات احلال البروتين علي نظام هرمون النمو عامل IGF-1كماان تحديدات احلال البروتين النباتي في انواع معينه من الأسماك اكلة اللحوم المتمثلة في الاستساغة والهضم والمرض سوف تكون هامة لتقييم ملاءمة هذا الاحلال نوع كل سمك علي حدة بناءا علي تأثيراتها علي النمو حيث يستفاد من المرقمات الحيوية للهرمونات الداخلية كمنبأ potential predictorوفي اسماك القرموط اجري تقييم تأثير العلائق البروتينيه المتماثلة ) (%٢٨المحتوية علي نسب مئوية مختلفة من مسحوق السمك )صفر (%٨ ،٤ ،علي الصفات التجارية الهامة.

أظهرت الدراسات البحثية ان العلائق العالية في محتواها من مسحوق السمك نتج عنها ارتفاع في كلا من SGRsوالعامل IGF-1مع تحسن معدل التحويل الغذائي ولم يكن لمستوي مسحوق المسك اي تأثير معنوي علي SGRمتمشيا مع المستويات المستقرة للعامل IGF-1ولوحظ ايضا ارتباط معنوي وايجابي بين SGRوعامل IGF-1بالبلازما .وبالتالي فان العامل IGF-1الدائر مرقم حيوي ملاءم للنمو في أنواع الأسماك اكلة الاعشاب واللحوم omnivorous .وفي أسماك

٣٨٦

التونه الأكلة للحوم .لوحظ ان العلائق ذات مستويات الاحلال الزائدة للبروتين النباتي )صفر،٥٠ ، (%١٠٠ ،٧٥انتجت انخفاضات في العامل IGF-1وزيادة مستويات هرمون النمو مع انخفاضات معنوية في معدلات النمو ومعدل التحويل الغذائي .وبالمثل فانه لوحظ عند تشكيل علائق اسماك الاسبور ذات مستويات متدرجة من مخلوط من الزيوت النباتيه محل وزيت السمك وجود فروق في النمو وتغيرات في عامل IGF-1بالبلازما .وعندما احتوت علائق الاسماك علي %١٠٠زيت سمك ومعها العلائق ذات %٦٦ ،%٣٣مستوي استبدال بالزيت النباتي نتج اوزان متشابهة ومستويات عامل IGF-1متشابه عند نهاية الدراسة ) ١١اسبوع( ،بينما نتج عن العلائق التي استبدل بها زيت السمك بالزيت النباتي بنسبة %١٠٠نمو منخفض معنويا وتركيزات منخفضة للعامل IGF-1الدائر ولقد أظهرت ايضا الدراسات البحثية ان زيادة نسب البروتين النباتي والزيت النباتي التي نتج عنها نموا منخفضا صوحب بمستوي منخفض للعامل IGF-1ومستوي عالي لهرمون النمو .كما اشارت هذه الدراسات البحثية الي ان مستوي هرمون النمو المرتفع بالبلازما .او مستوي العامل IGF-1المنخفض بالبلازما لا يعزي الي تأثيرات احلال البروتين النباتي علي محور النمو الجسدي somatotrophicولكنه يعزي الي استساغة الاعلاف المكونه من مصادر نباتيه.

وفي الحقيقة اتضح من الدراسات التي اجريت علي اسماك القرموط والاسبور ان زيادة النسبة المئوية لاحلال البروتين النباتي نتج عنه انخفاض معنوي في كمية الغذاء المأكول مما ادي الي

تغيرات في النمو والهرمونات المفرزة داخليا.

-٦الاستنتاجات : Conclusion

المرقمات الحيوية للهرمونات المفرزة داخل الجسم والمسئولة عن نمو الأسماك لها أهمية لكلا من باحثي الاستزراع المائي والصناعة والارتباطات ما بين المؤشرات الادلة الهرمونيه ومعدلات النمو تحت ظروف بيولوجية متنوعة تجنب الاحتياج لتجارب نمو طويلة الاجل مع تحقيق تشكيلات عليقة مثلي ورجيمات تغذية وبروتوكولات متداولة وظروف تربية )مثل :درجة الح اررة وفترة الاضاءة والملوحة( بالاضافة الي ذلك فانها تمد بمعلومات هرمونيه قيمة متعلقة بالتحكم في نمو الاسماك من أجل جعل النمو في صورته المثلي وفيما بين كل الهرمونات المتحكمة عامل النمو الجسدي IGF-1وهو من أكثر المرشحات الواعدة كمقياس للنمو الفوري في الأسماك وهذا يعزي الي الدور المباشر الذي يلعبه عامل النمو في تنظيم التوالد الخلوي والنمو الجسدي في الفقاريات وفي دراسة حديثة اجريت علي الكلاب المستأنسه Cainisfamilianisلوحظ ان عامل النمو

IGF-1كان له دو ار هاما في تنظيم حجم الجسم.

وفي دراسة اخري علي الفئران كان عامل النمو IGF-1مسئولا عن كثي ار من النمو التالي للولادة كما ان الدراسات الكثيرة جدا التي اجريت علي تنظيم النمو في الأسماك لوحظ ارتباط بين عامل النمو IGF-1و .SGRوهومعيار او مقياس لكفاءة المرقم الحيوي .وعلي اية حال يجب تقييم وتقدير اذا ما كان قلة الارتباط يعزي الي قلة الدراسات المصممة خصيصا لهذا الغرض او يعزي الي غياب العلاقة الفسيولوجية الفعلية.وتطور وشرعية ومفعول تقدير المناعة الاشعاعي التجاري RIAللعامل IGF-1في العقد الاخير من هذا الزمان مع الصيانه العالية لهذا العامل والجسم المضاد من أجل الأسماك يجب ان يثبتان الاستفادة العالية للمرقم الحيوي لهذا العامل المختبر في انواع عديدة من الأسماك وعلاوة علي ذلك فان التطور الحديث لتقديرات RIAمن اجل IGFBP لأسماك السلمون يجب اختبار هذه الحوامل البروتينيه Carrier proteinsمن أجل فاعلية المرقم الحيوي .وفي حالة التنبوء أو تقدير للنوعية النسبية للمتغير المختبر ،يجب معرفة مدي التغير السريع للمرقم الحيوي للهرمونات المفرزة داخليا وبناءا علي هذا المرجع العلمي فأن التغيرات في

٣٨٧

عامل النمو IGF-1يمكن ان تظهر خلال ايام وان الاربتاطات تعكس معدلات النمو خلال الاسبوعين الاخيرين .ويجب الاخذ في الاعتبار اذاما كانت التغيرات الحادة في النمو تنعكس علي

التغيرات القابلة للتمييز في المرقم الحيوي.

ضرورة تذكر ان العوامل الهرمونيه التي لم تناقش )مثل IGF-1والببتيد العصبي (Yربما تعكس حالة النمو سواء بطريقة مباشرة عن طريق تنظيم تولد الانسجة او بطريقة غير مباشرة عن طريق التحكم في الشهية وايضا ،أن كثي ار من المتغيرات المنظمة لهرمون النمو والعامل IGF-1والنمو ربماتعمل كذلك عن طريق التغيرات في كمية الغذاء المأكول.

ثالثا :المرقمات )العلامات( الجزيئية في دراسة تغذية الأسماك

Molecular Markers In Fish Nutrition Studies

أن النمو في الأسماك والفقاريات الأخري يكون تحت التحكم الهرموني وخاصة عن طريق هرمون النمو GHوهرمون الانسولين المشابه لعامل النمو IGFولهذا السبب كان هذا موضع اهتمام لدي باحثي الاستزراع المائي والصناعة والاستفادة من المرقمات البيولوجية للهرمونات الداخلية التي تعكس كلا من معدلات النمو المتوقعة في الأسماك المعرضة للمعاملات البيولوية المتنوعة .وبتفهم الهرمونات التي تتحكم في النمو والاستفادة منها كمرقمات بيولوجية يمكننا تحقيق أمثل ظروف نمو في بيئة الاستزراع المائي عن طريق تقليل الاحتياج لتجارب نمو طويله ومكلفة وربما يكون عامل النمو المشابه لهرمون الانسولين IGF-1من أكثر المرشحات الواعدة لمقاييس measuresالنمو

في الأسماك.

وهذا يبني علي المساهمات المباشرة لعامل النمو IFG-1في تنظيم توالد الخلية والنمو الجسدي ومن جهة أخري فإن هرمون النمو وعامل النمو المشابه للأنسولين IGFالمرتبط بالبروتينات )(IGFBPs تعتبر من المساهمات الهامة في بعض الحالات اللازمة لمعدل النمو .الاستفادة الممكنه من هرمون النمو وعامل GF-1وعامل النمو المرتبط بالبروتينات IGFBPsكمرقمات حيوية للنمو من أجل المعاملات الأكثر شيوعا في صناعة الاستزراع المائي وهي رجيم التغذية وتكوين العليقة ودرجة

الح اررة وفترة الاضاءة والاجهاد.

من أجل منتجي الاستزراع المائي يعتبر تقليل تكلفة الانتاج لادني حد من الأمور الهامة في السوق العالمي .ونظ ار لان استجابات الهرمونات الداخلية لكلا من المتغيرات البيئية والجينية تتحكم في نمو الاسماك والفقاريات الاخري فان تقييم هذه الهرمونات سوف يثبت الاستفادة من المرقمات الحيوية في النمو كما أن الاساس الهرموني لتفهم تباين النمو سوف يساعد في تصميم انظمة regimens التربية الفعالة للأسماك المستزرعة مثل الثدييات حيث يعمل التحكم الهرموني عن طريق هرمون النمو GHوعامل النمو المشابه لهرمون الانسولين )) (IGFشكل (٣٧كما تتكامل العوامل الداخلية )مصل :الحالة الغذائية والعوامل الهرمونيه( مع العوامل الخارجية )مثل :درجة الح اررة وفترة الاضاءة( بواسطة الهيبوثالامس مما يؤدي الي تحرر اشارات منبهة )تحرر هرموني النمو( او اشارات مثبطة داخل الخلايا الجسدية المغذية ) somatotrophsالخلايا المنتجة لهرمون النمو( في الفص الامامي للغدة النخامية وتحت ظروف البناء للتمثيل الغذائي يتحرر هرمون النمو من الغدة النخامية ويدخل الدورة الدموية ويرتبط بمستقبلات هرمون النمو GHRمنبها تخليق وتحرر

IGF-1داخل تيار الدم.

ويعتبر عامل النمو المشابه كهرمون الانسولين سلسلة بيتيدية واحدة وهو مسئولا عن تمييز وتوالد الخلية وتنبيه العمليات المرتبطة باطالة الهيكل skeletal elongationمن اجل نمو الجسم .وهذا

٣٨٨

العامل له دور في التغذية المرجعية السالبة negative feedbackلتثبيط افراز هرمون النمو من الغدة النخامية .ومن ثم فانه يتم التحكم في مستويات هرمون النمو وعامل النمو المشابه للأنسولين للمحافظة علي ثبات النمو .ويستطيع ايضا هرمون النمو تنبيه تخليق عامل النمو المشابه للأنسولين في الأنسجة غير الكبدية مثل انسجة العضلات الهيكلية ويقترح بأن هرمون النمو له تأثيرات بنائيه anabolic effectsعلي هذه الانسجة في الحيوانات الثديية ونظ ار لان معظم عامل النمو IGF-1في الفراغ الخلوي الخارجي وبلازما الدم يرتبط بعامل النمو IGFالملتحم بالبروتينات ) (IFGBPsفانهما يعتبران منظمان اومعدلان مركزيان لتأثيرات العامل IGFوهذه البروتينات الحاملة لاتزيد فقط من فترة نصف حياة العامل IGFولكنهما يعدلان ايضا من نقلهما من الفراغ الوعائي الي الانسجة المستهدفة وتقريبا حوالي ٤عوامل IFGBPمشابهة لمثيلاتها في الثدييات IGFBPsتم مطابقتها في الثدييات عند مستوي البروتين )IGFBP – 1,2,3 -5 and -6 بينما ٥تسلسلات كودية كاملة ال ) (IGFBP – 1,2,3 -5 and -6) ،(IGFBPوتسلسل جزئي للسادس IFGBP-4عند المستوي الجزيئي .وعموما فانه طبقا لوظائفها في الثدييات فان كلا من ) IGFBp-2 (31-39 K Da) ،IGFBP – 1(20-24 K Daيتم تنظيمها في حالات الهدم بالتمثيل

الغذائي ومن ثم تمنع اي تأثيرات بنائية.

ومن جهة اخري فان عامل النمو المشابه للأنسولين المرتبط بالبروتين ) (40-50 kDaيلازم الحالات البنائية للتمثيل الغذائي ويسهل من تأثيرات العامل IGFبينما تعتبر تأثيرات (76-90 kDa) IGFBp-5اقل وضوحا ويجب تذكر ان العامل 40-5 kDa IGFBPاكثر تشابها لمثيله في الثدييات IGFBP-3بناءا علي الاستجابات الفسيولوجية والوزن الجزيئي ونمط عملية glycosylationوتسلسل احماضها الامينيه أكثر تشابها مع مثيله في الانسان .IGFBP-2 التحكم الهرموني للنمو يكون معقدا ،ولهذا السبب فان هذه المخطوطه لا تكون مرجعا علميا شاملا لهرمون النمو وعامل النمو المشابه لهرمون الانسولين او تحكمه في النمو في الأسماك وسوف يركز هذا المرجع العلمي علي بعض العوامل الرئيسية التي تطبق في صناعة الاستزراع المائي مع الاشارة الي تحسن النمو .ونظ ار لان عامل النمو IGF-1مسئولا عن نمو الجسم فان هذاالعامل يبدو من أكثر المرشحات المناسبة كمرقم حيوي للنمو .ومن جهة اخري فإن كفاءة العوامل الهرمونيه المتخصصة كمؤشرات نمو growth indicatorsتعتبر متشابهة وتعتمد علي مكونات متنوعه داخل محور هرمون النمووعامل النمو المشابه لهرمون الانسولين GH-IGF axisوسوف نركز في هذا المرجع العلمي علي بروتينات الدورة الدموية الرئيسية بداخل نظام النمو الهرمونات المفرزة في الدم growth endocrine systemوخاصة هرمون النمو ،عامل النمو المشابه لهرمون الانسولين IGF-1وعامل النمو المرتبط بالبروتينات IGFBPsوالاستفادة منهم في تقييم وتقدير التباينات في معدل النمو التي تعزي الي انظمة التغذية وتركيب العليقة ودرجة الح اررة وفترة الاضاءة

والاجهاد.

ونظ ار لان مستويات البروتين تقدر النمط المظهري فإننا سنركز اساسا علي مقاييس هرمون البلازما بدرجة اكبر من التركيز علي مستويات الحامض الاميني النووي الرسول بالأنسجة mRNA وتتوقف قابلية استخدام هذه الهرمونات علي الارتباطات المستنتجة مع معدل النمو تحت الظروف المختبرة .ولقد لوحظ القليل من الارتباطات بين IGF-1 9SGRبالبلازما )جدول (٧٣وارتباطات اقل ايضا بين SGRوأيا من العامل IGFBPsاو هرمون النمو .GH

٣٨٩

جدول )Correlations (r2) between plasma IGF-I and specific growth rate (٧٣ (weight) (SGR: IN W2 – In W1)/(t2-T1) x 100) in fishes induced through specific manipulations. All correlations are statically significant. Letters following each correlation represent references to their original ;manuscripts: a, Uchida et al. 2003; b, Picha et al. 2006; c, Pierce et al. 2001 ;d, Beckman et al. 2004a; e, Beckman et al. 2004b; f, Beckman et al. 2004c g, Dyer et al. 2004a; h, Taylor et al. 2005; I, Mingarro et aal. 2002; j, Daavie et al. 2007; k, Li et al. 2006. Other studies discussed in the text but not included in the table because of lack of correlative analysis also showed similar patterns regarding fluctuations between IGF-I and growth.

Genetic

Strain x

Fish Meal

%

Crude

Protein

Tempreature x

Photoperiod

Nutrient

Composition

Feeding

regimen

0.55,a

0.56,b

0.72,c

0.68,d

0.72,e

0.47,f

0.67,g

0.78,h

0.67,i

0.73,i

0.65,g

0.70,k

Tilapia

Hybrid striped

bass

Coho salmon

Atlantic salmon

Rainbow trout

Gilthead

sea

bream

Atlantic cod

Barramundi

Channel

Catfish

استخدامات المرقمات الحيوية :Biomaker Utilities

نظام التغذية :Feeding Regimen

يعتبر نظام التغذية الأمثل المرتبط بالنمو وكفاءة التمثيل الغذائي هو هدف اي منتج في مجال الاستزراع المائي .فعلي سبيل المثال ،معدل التغذية وتك ارره ولا يتباين فقط مع نوع الأسماك المستزرعة ولكنه يتباين ايضا مع درجة الح اررة وحجم الجسم .ومن جهة أخري فان جداول التغذية Feeding tablesالتي تأخذ في الاعتبار هذه التباينات لم يحدث لها تطوير او جعلها في صورة مثلي لكثير من الأسماك المستزرعة .وعلاوة علي ذلك فان انظمة التغذية البديلة التي تنحرف عن توصيات التغذية اليومية النموذجية تثبت احيانا ملاءمتها بدرجة كبيرة وبناء علي مقاييس عوامل النمو IGF-1 & IGFBPsوربما ايضا هرمون النمو GHبالبلازما تستطيع تطوير انظمة التغذية

المثلي علي اساس كل نوع من الأسماك علي حدة.

تحديد العلف : Feed Restriction

الوسائل البدائية الشائعة الاستخدام لتقدير وتقييم علاقة هرمون بالحالة الغذائية ومن ثم النمو تقوم بقياس تركيزاتها في الأسماك المغذاة مقابل الاسماك المحرومة من هذه التغذية ففي أسماك القرموط Ictaluruspunctatusعندما اجري لها تصويم لمدة اسبوعين لوحظ انخفاض معنوي في عامل النمو IGF-1بالبلازما مقارنه بالأسماك المغذاه ،بينما لم يتغير تركيز هرمون النمو بالبلازما ،وحتي بعد ٤اسابيع تصويم لم يظهر هرمون النمو زيادات مصاحبة لعملية الهدم الغذائي catabolism

٣٩٠

( وهذه العلاقة المتناقضة للمستوي المرتفع لهرمون النمو بالدم اثناء النمو٧٤ في الأسماك )جدول ولقد صوحب هذا الارتفاع في.الضعيف او السلبي يعزي جزئيا الي حالة مقاومة هرمون النمو بالكبد مما ادي الي منع هرمون النمو من تنبيه انتاجGHRs مستوي الهرمون بانخفاض عدد بالبلازما اثناءالهدم الغذائيIGF-1 ولقد لوحظ ايضا ان المستوي المنخفض للعاملIGF-1 عامل feedback يسهل ايضا من ارتفاعات هرمون النمو بالبلازما عن طريق انخفاض التغذية الرجعية ويسهل ايضا تخليق هرمون النمو واف ارزه في الغدة النخاميةIGF-1 السلبية بواسطة العامل وفي غضون ذلك الوقت ربما تشجع المستويات المرتفعة من هرمون النمو بالدمpituitary وهذه النتائج في اسماك.عملية تحلل الدهن من أجل الاستفادة بالطاقة واحتياطي البروتين بالجسم القرموط البالغة تتمشي مع نتائج دراسة بحثية مماثلة في اصباعيات اسماك القرموط التي اجري بالبلازما وعدمIGF-1 لها تصويم لمدة ثلاثة اسابيع فلوحظ انخفاض معنوي في مستوي العامل وهذه الاستجابة المبكرة لهذاالعامل بالبلازما منسوبة لهرمون النمو.تغير مستوي هرمون النمو بالدم لوحظت ايضا في اسماك البلطي الموزمبيقي المتاقلم في المياه العذبة والتي اجري لها تصويم لمدة والنمو ولم يتغير مستويIGF-1 اسبوعين ونتج عن ذلك انخفاضات معنوية فمثلا من عامل النمو

.هرمون النمو بالدم

Dynammics in the GH-IGF system relative to altered statesof (٧٤) جدول growth elicited bby various manipulations. Upward arrows reflect positive relations between the hormone and the variable; Downward arrows indicate negative relations; Horizontal arrows indicate no change. Multiple indicator arrows represent differing results between studies, - indicates that data is not available for the particular variable Abbreviations: SGR = specific growth rate; IGF-I = insulin-like growth factor-I; GH = growth hormone; IGBPs = insulin-like growth factor binding proteins; BP = binding protein.

Binding protein numbers are based on their putative mammalian homologs.

BP-1 and -2 are typically associated with catabolic states while BP-3 is

typically associated with anabolic states.

Manipulation

Feed

Restriction-Deprivation

Increased ration size

Compensatory growth

Increased crude protein (%)

Plant protein supplementation

Temperaturea

Optimal Rearing Temperature

Photoperiodb

Increasing Daylength

Stress

Cortisol Injections

Stress

a

b

SGR

Plasma

IGF-1

Plasma

GH

IGFBPs

↓

↑

↑

↑

↑

↓

↑

↑

↑

↑

↑↔

↓

↓

↓

(BP-3) ↓

(BP-1) ↓; (BP-3) ↑

-

↑

↑

↑

-

↑

↑

↑

-

↓

↓

↓

↑↓↔

-↑

(BP-1) ↑

the effects of temperature on growth may be confounded by photoperiod.

the effects of photoperiod on growth may be confounded by temperature.

٣٩١