دور أكسيد الزنك النانوي في رفع مناعة الأسماك

بقلم: الدكتور/ سمر عبد الحكيم السعيد الالفي الجمل

باحث بمعمل فرعي المنصورة- معهد بحوث الصحة الحيوانية – مركز البحوث الزراعية

الأسماك

تعد الأسماك مصدرا هاما للغذاء الغني بالبروتين لذا اصبحت عنصرا مهما في النظام الغذائي البشري خلال العقود القليلة الماضية، حيث أنها سهلة الهضم وتحتوي علي الأحماض دهنيـة الغيرمشبعة  اللازمه لصحه الجهاز العصبي بالاضافه الي انها غنيه بالعديد من الفيتامينات والمعادن  وانخفاض سعرها على عكس اللحوم الحمراء. ،الا انه مع زيادة الملوثات في البيئه المائيه المحيطه بها أدي ذلك لاصابتها بالعديد من الامراض بالاضافه الي تراكم المعادن الثقيله في عضلاتها واحشائها مما يشكل خطرا علي المستهلك

التحديات التي تواجه تربية الأحياء المائية

تعد أمراض الأسماك واحده من أخطر التحديات التي تواجه التوسع في تربية الأحياء المائية ، خاصة مع التوسع الأفقي والتكثيف (زيادة إنتاجية المساحات المزروعة إلى أقصى حدودها). وتنقسم امراض الاسماك الي امراض معديه وتشمل امراض ( بكتيريه وفطريه وفيروسيه وطفيليه) وامراض غير معديه وتشمل ( امراض بيئيه وملوثات وامراض سوء التغديه)

تتسبب أمراض الأسماك في خسائر اقتصادية كبيرة في قطاعات الاستزراع المائي العالمية ، وقد تجاوزت هذه الخسائر 50 بليار دولار أمريكي طبقا ( WBG, 2013) نتيجه الوفيات المرتفعه وانخفاض معدلات النمو وتكاليف العلاج

 لذا هناك حاجة ملحة لدراسه تلك الأمراض وإيجاد طرق الوقاية والسيطرة المناسبة والقابلة للتطبيق للحد من آثارها السلبية

فالوقاية من الأمراض توفر الكثير من المال سواء الخسائر المباشرة الناتجة عن الوفيات وانخفاض معدل النمو او الخسائر غير المباشرة بما في ذلك تكاليف المعالجة والآثار البيئية

دور النانو تكنولوجي في صناعه الأسماك

النانو هوعلم يفهم المادة ويتحكم بها ضمن أبعاد لا تتجاوز (100) نانومتر تقريبًا فهي تعتمد علي المقياس النانوي للجزيئات لان خواص المواد تختلف وتتاثر بشكل كبير عند مقياس النانومتر، ازداد الاهتمام بتقنية النانو لما لها من خصائص خاصة تمكنها من دخول العديد من المجالات والتطبيقات, لقد تم استعمالها في الصناعات الكيميائية والميكانيكية والتكنولوجية. وذلك لما تتميز به المواد النانويه من خصائص مثل القوة العالية والوزن الخفيف ، وكذلك التفاعل الكيميائي الممتاز، والحجم الصغير جدًا، فضلاً عن المساحة السطحية الكبيره، والاستقرار العالي, أحدثت تكنولوجيا النانو ثورة فى صناعة الأسماك.

• وذلك باستخدام أدوات جديدة للكشف السريع عن الأمراض من خلال (Nano-Barcoding) هو عبارة عن شريحة من دائرة راديو تشمل مكونات نانوميترية مع كود يحمل Tags معروف بداخلها وهذا الملصق به معلومات كثيرة يستطيع من خلالها تتبع مراحل الإنتاج المختلفة بصورة أتوماتيكية، كما تستخدم هذه الملصقات كجهاز لمراقبة التمثيل الغذائى وسلوك السباحة وسلوك التغذية للأسماك.

• كما أنه من خلال هذه الملصقات يمكن تتبع تصنيع وتصدير المنتجات المائية حتى وصولها إلى  السوق. كما يمكن من خلالها التعرف على مسببات الأمراض ومراقبة التغيرات فى درجات الحرارة أو أى خلل آخر وبذلك تتحسن جودة المنتج النهائى.

• و ايضا تعزيز قدرة الأسماك على إمتصاص الأدوية مثل الهرمونات واللقاحات والمواد الغذائية بسرعه، كما يتم إضافة المغذيات التى ترفع مناعة الأسماك و تخفف من الإجهاد الواقع على الأسماك إلى مواد العلف فى صورة نواقل جسيمية نانووية تعمل على الحفاط عليها دون إهدار أى كمية منها ويظهر تأثيرها على الأسماك مباشرة للاستفادة من الكمية المضافة كلها دون فقد وبالتالى توفير القيمة الإقتصادية للحصول على منتج أسماك عالى مع تقليل التكلفة الإقتصادية، ويمكن أن تعبر الأمعاء الدقيقة بسهولة وبتركيز أكبر فى الدم، المخ، الكبد وغيرها من أعضاء الجسم االمختلفه، لذلك يتم بذل محاولات عديدة لإنتاج اضافات المغذيات على مستوى النانو وذلك لتلافى التسمم الذى قد ينجم عنها بحجمها الطبيعى ومن بين المواد النانوية الأكثر استعمالاً هو أوكسيد الزنك النانوي

أكسيد الزنك النانوي NPs) -ZnO )

أصبح الاهتمام بالثروة السمكية مؤخرا مطلبا أساسيا وذلك عن طريق رفع مناعتها وتحسين صحتها وزيادة انتاجيتها وذلك من خلال تحسين جودة الأعلاف بأستخدام إضافات مثل الزنك، فهو ثاني أكثر العناصر النادرة وفرة في جسم الحيوان. لا يمكن تخزينه في الجسم ويمكن استهلاكه كمدخول غذائي منتظم لتلبية الاحتياجات الفسيولوجية للجسم. كمكوِّن للعديد من الإنزيمات مثل الفوسفاتيز القلوي (ALP), اللاكتات ديهيدروجينيز (LDH) والسوبر اكسيد ديسموتاس(SOD), بوليميراز الحمض النووي الريبي وانزيم النسخ العكسي والهرمونات ، فهو ضروري للوظائف الفسيولوجية السليمة وكذلك الحد من الأضرار التأكسدية ((ROS التي تتعرض لها الأنسجه نتيجة الاصابه بمسببات الامراض سواء المعديه منها او البيئيه او  التسمم بالمعادن الثقيله ويلعب دورا هاما فى التخلص منها.

كان هناك ارتفاع كبير في الطلب على جزيئات أكسيد الزنك النانوية (ZnO-NPs) ، ويعزى ذلك في الغالب إلى خصائصها المضادة للبكتيريا الأفضل على عكس مسحوق اكسيد الزنك التقليدي (ZnO) وكذلك إلى خواصها الكيميائية والفيزيائية مثل معامل الارتباط الكهروكيميائي العالي و الاستقرار ضوئي و الكيميائي العالي وتعتمد الخواص الفيزيائية والكيميائية الدقيقة لجسيمات أكسيد الزنك النانوية على طرق تصنيعها المختلفة، هناك بعض الطرق المختلفة مثل الطرق الحرارية المائية ، والاستئصال بالليزر ، والترسبات الكهروكيميائية ، وترسيب البخار الكيميائي ، وطرق الاحتراق ، وطريقة sol- gel  ، والتحلل الحراري

التغذية المعدنية ضرورية لجميع الكائنات الحية مثل الإنسان والحيوان والأسماك. إلا إنها صعبة للغاية لأن الاختلاف البسيط في جرعاتها يكون سامًا , فهناك هامشًا ضيقًا للغاية بين السمية و الحاجه للمعدن فتعرض الاسماك لجزيئات الزنك النانويه بمستويات اكثر من المسموح به قد يؤدي الي التسمم به  خاصه وانه يتم امتصاص  اكسيد الزنك النانوي  بمعدل 15-20 مره اكثر من شكله التقليدي.

الخياشيم والكبد والكلي من اهم الاعضاء  الحيويه الهامه في الأسماك التي لديها دور في إزالة السموم من الجسم فعند تعرض الاسماك لاكسيد الزنك النانوي بجرعات اكثر من المسموح بها يحدث تغيرات باثولوجيه بها.

تتعرض أجزاء الخياشيم (الخيوط الخيشومية) دائمًا للماء الملوث بجزيئات أكسيد الزنك النانوية (ZnO-NPs)   فهي خط الدفاع الاول  للاسماك مما يؤدي الي فقدان الصفائح الخيشومية الاوليه وتقصير الصفائح الخيشومية الثانوية , ورفع الظهارة , وضمور وتعطل القلب الغضروفي واحتقان الدم.

وتشمل التغييرات  الباثولوجيه ايضا احتقان الدم في خلايا الكبد ، والفجوات الخفيفة ، وتضخم الكبد ، وانحلال الغشاء الخلوي، و تسلل الخلايا الليمفاوية داخل انسجه الكبد . الكلى هي موقع الترشيح الرئيسي في الأسماك المسؤولة عن حبس الجزيئات من الدم حيث تم تحديد تشوهات في الانابيب وتسلل الخلايا وحيدة النواة وتراكم كبير  للميلانوماكروفاج في اقسام الكلي.

لذا يجب الحرص عند استخدام اكسيد الزنك النانوي كأضافات للأعلاف واستخدام الجرعات الصحيحه .

المراجع

Kaya, H., Duysak, M., Akbulut, M., Yılmaz, S., Gürkan, M., Arslan, Z., & Ateş, M. (2017). Effects of subchronic exposure to zinc nanoparticles on tissue accumulation, serum biochemistry, and histopathological changes in tilapia (Oreochromis niloticus). Environmental toxicology, 32(4), 1213-1225.

Khan, G. B., Akhtar, N., Khan, M. F., Ullah, Z., Tabassum, S., & Tedesse, Z. (2022). Toxicological impact of zinc nano particles on tilapia fish (Oreochromis mossambicus). Saudi Journal of Biological Sciences, 29(2), 1221-1226.

Kumar, N., Chandan, N. K., Wakchaure, G. C., & Singh, N. P. (2020). Synergistic effect of zinc nanoparticles and temperature on acute toxicity with response to biochemical markers and histopathological attributes in fish. Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology & Pharmacology, 229, 108678.