การศึกษาผลของการออกฤทธิ์ของกลูตาเมทและซีโรโทนิน ต่อการกินอาหาร แอคติวิตี้ของเอนไซม์การย่อยอาหาร และระบบภูมิคุ้มกัน ในกุ้งก้ามกรามเพศเมีย

Highlight:

ในการศึกษาครั้งนี้ คณะผู้วิจัยได้ทำการศึกษาการปรากฎของกลูตาเมท (glutamate, Glu) และซีโรโทนิน (serotonin, 5-HT) ในอวัยวะย่อยอาหาร และทำการศึกษาผลของการออกฤทธิ์ของกลูตาเมท และซีโรโทนิน ต่อการกินอาหาร แอคติวิตี้ของเอนไซม์การย่อยอาหาร และระบบภูมิคุ้มกัน ในกุ้งก้ามกรามเพศเมีย (Macrobrachium rosenbergii) คณะผู้วิจัยพบว่า Glu และ 5-HT มีการปรากฎใน foregut, midgut, hindgut, และ hepatopancreas และมีระดับความเข้มข้นสูงในระยะเต็มวัยของรังไข่ ในขณะที่สารสื่อประสาททั้งสองตัวนี้ พบระดับความเข้มข้นลดลง ในช่วงของรังไข่ระยะอ่อน โดยใช้วิธี high-performance liquid chromatography (HPLC) นอกจากนี้ ยังพบการปรากฏของ Glu-immunoreactivity (-ir) และ 5-HT-ir ในอวัยวะทางเดินอาหาร โดยใช้วิธี immunohistochemistry นอกจากนี้ กุ้งก้ามกรามที่ถูกฉีดด้วย Glu และ 5-HT ที่ระดับความเข้มข้น 2.5 × 10−6 และ 2.5 × 10−7 mol/prawn ส่งผลต่อ food consumption, gastric emptying midgut index, และเพิ่ม digestive enzymes อาทิ amylase, protease, และ lipase activities เมื่อเปรียบเทียบกับกลุ่มควบคุม อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (P < 0.05). Glu และ 5-HT ยังสามารถกระตุ้น epithelial cell height, villi height, crypt depth และสามารถเพิ่มปฏิกิริยาของ PAS/AB ในอวัยวะทางเดินอาหาร นอกจากนี้ Glu และ 5-HT สามารถเพิ่มระดับของ M. rosenbergii NPF (MrNPF) และ immune-related transcripts อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (P < 0.05) จากผลการวิจัยนี้ คณะผู้วิจัยได้ค้นพบองค์ความรู้พื้นฐานใหม่ที่สำคัญอย่างมาก ที่อาจจะสามารถนำสารสื่อประสาท Glu และ 5-HT มาประยุกต์ใช้เพื่อที่จะเพิ่มอัตราการกินอาหาร และการเพิ่มภูมิคุ้มกัน ในส่วนของการเพาะเลี้ยงกุ้งก้ามกรามเพศเมียในอนาคตต่อไปได้

ที่มาและความสำคัญ

Currently, prawn aquaculture with high-density populations faces several challenges, including diseases and infections, which cause stress and lead to diminished appetite and reduced feeding (Hooper et al., 2023). These factors directly impact gonadal development, particularly in the ovaries, leading to a decrease in the quantity and quality of eggs and, consequently, reduced offspring production. Feeding is affected by external factors such as water temperature, light, and food composition and taste properties (Kestemont and Baras, 2001; Volkoff and Rønnestad, 2020). In addition, feeding is regulated by internal factors, including various neurotransmitters, e.g., glutamate (Glu), serotonin (5-HT), and catecholamines (Scannell et al., 2008; Tierney, 2020). These factors are crucial in controlling feeding by activating the digestive and nervous systems, which is essential for assuring enough nutrient ingestion to maintain energy balance in the body (Celi et al., 2017). In female crustacean broodstocks, feeding is a crucial physiological process to acquire sufficient nutrients that are utilized to produce energy for ovarian development, oocyte production, and vitellogenesis. The quantity and quality of oocytes influence the successful development of fertilized eggs, which subsequently impacts crustacean production (Fernández-Palacios et al., 2011; Feng et al., 2023). Considering the importance of Glu and 5-HT in physiological functions, such as feeding, digestive enzyme activity, and immunity in aquatic animals like fish and decapod crustaceans, we question whether these neurotransmitters display alterations and regulatory functions in the digestive organs as essential modulators of feeding and immunity in female M. rosenbergii during the ovarian cycle.

Abstract

This study investigated the presence of glutamate (Glu) and serotonin (5-HT) in the digestive organs and their effects on feeding performance, digestive enzyme activity, and immunity throughout the ovarian cycle in female giant freshwater prawns (Macrobrachium rosenbergii). By high-performance liquid chromatography (HPLC), Glu and 5-HT were detected in the foregut, midgut, hindgut, and hepatopancreas, at the highest concentrations in the late ovarian stage and the lowest concentrations in the early ovarian stage. Through immunohistochemistry, the presence of Glu-immunoreactivity (-ir) and 5-HT-ir were observed in all digestive organs, and their intensities were shown to correlate with the levels detected by those observed via HPLC. Prawns injected with Glu and 5-HT at the doses of 2.5 × 10−6 and 2.5 × 10−7 mol/prawn, markedly increased food consumption, gastric emptying, and midgut index as well as enhanced amylase, protease, and lipase activities, compared with the control group (P < 0.05). Glu and 5-HT also enhanced epithelial cell height, villi height, and crypt depth and promoted the reactivity of PAS/AB in the digestive organs. In addition, treatment with Glu or 5-HT significantly upregulated M. rosenbergii NPF (MrNPF) and immune-related transcripts (P < 0.05). Collectively, these findings demonstrated the promising effects of Glu and 5-HT at a dose of 2.5 × 10−6 mol/prawn in stimulating feeding, digestive activities, and immunity, which could potentially be used to enhance feeding, growth, and maintain the health status of female prawn in aquaculture.

Keywords: Glutamate, Serotonin, Female freshwater prawn, Feeding, Ovarian development, Immunity

Citation: Deethaisong T, Vetkama W, Manjit P, Tinikul R, Sobhon P, Tinikul Y. (2025) Glutamate and serotonin enhance feeding performance, digestive enzyme activity, and immunity in the female giant freshwater prawn, Macrobrachium rosenbergii. Aquaculture Reports. 44, 103002. https://doi.org/10.1016/j.aqrep.2025.103002.

RELATED SDGs:

14. LIFE BELOW WATER

Goal 14: Life below water

ผู้ให้ข้อมูล: รองศาสตราจารย์ ดร.ยสวันต์ ตินิกุล
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: รองศาสตราจารย์ ดร.ยสวันต์ ตินิกุล
ชื่อนักศึกษาที่ทำวิจัย: นางสาวทิราพร ดีไทยสง นางสาววรินทิพย์ เวชกามา และนางสาวปัณณศา แม้นจิตร
แหล่งทุนวิจัย: National Research Council of Thailand (NRCT-the Royal Golden Jubilee Ph.D. scholarship).
Credit ภาพถ่าย: รองศาสตราจารย์ ดร.ยสวันต์ ตินิกุล
Webmaster: ว่าที่ ร.อ. นเรศ จันทรังสิุกล

 

Tags: , , , , ,