The effect of gut microbiota and probiotics on metabolism in fish and shrimp

The present paper presents an overview of the effects of gut microbiota and probiotics on lipid-, carbohydrate-, protein- and amino acid metabolism in fish and shrimp. In probiotic fish studies, the zebrafish (Danio rerio) model is the most frequently used, and probiotic administration reveals the effect on glucose homeostasis, anti-lipidemic effects and increasing short-chain fatty acids, and increased expressions of genes related to carbohydrate metabolism and innate immunity, along with down-regulation of oxidative stress-related genes. Further, improved length of the intestinal villi and expression of nutrient transporters in fish owing to probiotics exposure have been documented. The present review will present an appraisal of the effect of intestinal microbiota and probiotic administration on the metabolism of nutrients and metabolites related to stress and immunity in diverse fish- and shrimp species. Furthermore, to give the reader satisfactory information on the topics discussed, some information from endothermic animals is also presented

ОСОБЛИВОСТІ ФУНКЦІОНУВАННЯ СЕРЦЕВО-СУДИННОЇ СИСТЕМИ У ХВОРИХ НА СИНДРОМ ОБСТРУКТИВНОГО АПНОЕ-ГІПОПНОЕ У НІЧНИЙ ЧАС

SUMMARY. The article presents the results of studies of the peculiarities of the cardiovascular system activity in patients with obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome. The aim – to evaluate the features of the cardiovascular system activity in patients with obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome during sleep. Material and Methods. The study was conducted in 66 patients diagnosed with obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome (OSAHS). The diagnosis of OSAHS was established in patients who during 1 hour of sleep showed more than 5 respiratory stops lasting 10 seconds or more (apnea index – hypopnea, IAH). Results. It was established that at night during episodes of apnea-hypopnea synchronously with the severity of the pathology, the phenomenon of activation of the cardiovascular system develops, which is manifested by an increase in cardiac output, heart rate and total peripheral vascular resistance. During sleep, the circulatory efficiency ratio (CER) in the patients of the control group decreased by almost 40 %, compared with the data obtained in them during the day. However, in comparison with the control group, at night CER in patients of group 1 was higher by 11.4 %; in patients of group 2 – by 8.0 %; in patients of group 3 – by 25.8 %. Conclusions. Activation of the cardiovascular system in patients with OSAHS contributes to the formation of hypertension in them, and the growth of total peripheral vascular resistance leads to organ disorders (heart, kidney failure, diabetes, etc.).РЕЗЮМЕ. В статье приведены результаты исследований особенностей функционирования сердечно-сосудистой системы у больных синдромом обструктивного апноэ-гипопноэ сна. Цель – оценить особенности функционирования сердечно-сосудистой системы у больных синдромом обструктивного апноэ – гипопноэ во время сна. Материал и методы. Исследование проведено у 66 больных с диагностированным синдромом обструктивного апноэ-гипопноэ сна (СОАГС). Диагноз СОАГС устанавливали у пациентов, у которых в течение 1 часа сна происходило более 5 остановок дыхания длительностью 10 секунд и более (индекс апноэ-гипопноэ, ИАГ). Результаты. Установлено, что в ночное время во время эпизодов апноэ-гипопноэ синхронно тяжести патологии развивается феномен активации сердечно-сосудистой системы, который проявляется ростом сердечного выброса, частоты сердечных сокращений и общего периферического сосудистого сопротивления. Во время сна коэффициент экономичности кровообращения (КЭК) у пациентов группы контроля снижался почти на 40 % по сравнению с данными, полученными у них днем. Однако, по сравнению с группой контроля, ночью КЭК у больных 1-й группы оказался выше на 11,4 %; у больных 2-й группы – на 8,0 %; у больных 3-й группы – на 25,8 %. Выводы. Активация сердечно-сосудистой системы у больных СОАГС способствует формированию у них гипертонической болезни, а рост общего периферического сопротивления сосудов приводит к органным нарушениям (сердечной, почечной недостаточности, сахарному диабету и т. д.).РЕЗЮМЕ. У статті наведені результати досліджень особливостей функціонування серцево-судинної системи у хворих на синдром обструктивного апное-гіпопное сну. Мета – оцінити особливості функціонування серцево-судинної системи у хворих на синдром обструктивного апное-гіпопное під час сну. Матеріал і методи. Дослідження проведено у 66 хворих із діагностованим синдромом обструктивного апное-гіпопное сну (СОАГС). Діагноз СОАГС встановлювали у пацієнтів, в яких протягом 1 години сну виявляли понад 5 зупинок дихання тривалістю 10 секунд та більше (індекс апное-гіпопное, ІАГ). Результати. Встановлено, що в нічний час під час епізодів апное-гіпопное синхронно тяжкості патології розвивається феномен активації серцево-судинної системи, який проявляється зростанням серцевого викиду, частоти серцевих скорочень та загального периферійного судинного опору. Під час сну коефіцієнт економічності кровообігу (КЕК) у пацієнтів групи контролю знижувався майже на 40 %, порівняно з даними, отриманими в них удень. Однак, порівняно з групою контролю, уночі КЕК у хворих 1-ї групи виявився вищим на 11,4 %; у хворих 2-ї групи – на 8,0 %; у хворих 3-ї групи – на 25,8 %. Висновки. Активація серцево-судинної системи у хворих на СОАГС сприяє формуванню у них гіпертонічної хвороби, а зростання загального периферійного опору судин призводить до органних порушень (серцевої, ниркової недостатності, цукрового діабету тощо)

Патофізіологічні особливості системної гемодинаміки та кисневого забезпечення тканин у хворих на синдром обструктивного апное-гіпопное сну вдень

The aim of the work: to study the peculiarities of the functioning of systemic hemodynamics and oxygen supply of tissues in patients with obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome (OSAHS) during their activity (day). Materials and Methods. The study was conducted in 66 patients with OSAHS. The control group consisted of individuals of the same age and body weight, in whom OSAHS was not confirmed by polysomnographic examination. Results and Discussion. A study of systemic hemodynamics and oxygen balance: features of oxygen supply disorders (degree of pulmonary hypoxia), oxygen binding by hemoglobin (degree of hemic hypoxia), the effectiveness of oxygen supply to tissues (integrated indicator of oxygen deficiency) in patients with OSAHS. It was established that during the day, synchronously with the severity of the pathology, the activity of the cardiovascular system increases: cardiac output, heart rate and total peripheral vascular resistance. The most informative was the Robinson's index, which compared with the indicators of the control group – (104.9±1.2) – in patients with mild was (115.6±2.0), with OSAHS moderate – (125.5±1.8), and in the most severe contingent – (137.1±2.1) – which is a predictor of the development of arterial hypertension and organ disorders.Цель работы: исследовать особенности функционирования системной гемодинамики и кислородного обеспечения тканей у больных с синдромом обструктивного апноэ-гипопноэ сна (СОАГС) в период их активности (днем). Материалы и методы. Исследование проведено в 66 больных на СОАГС. Группу контроля составили лица такого же возраста и массы тела, в которых СОАГС при полисомнографическому исследовании не подтвердился. Результаты исследований и их обсуждение. Проведено исследование системной гемодинамики и кислородного баланса: особенностей нарушений поступления кислорода (степень легочной гипоксии), связывания кислорода гемоглобином (степень гемической гипоксии), эффективности обеспечения поступления кислорода к тканям (интегрального показателя кислородной недостаточности) в больных на СОАГС. Установлено, что в дневное время синхронно тяжести патологии растет активность сердечно-сосудистой системы : сердечных выбросов, частоты сердечных сокращений и общего периферического сосудистого сопротивления.При этом наиболее информативным оказался индекс Робинсона, который сравнительно с показателями у лиц группы контроля – 104,9±1,2 – у больных с легкой степенью составил 115,6±2,0, при СОАГС средней степени – 125,5±1,8 , а у самого тяжелого контингента – 137,1±2,1 , что является предиктором развития артериальной гипертензии и органных нарушений.Мета роботи: Дослідити особливості функціонування системної гемодинаміки та кисневого забезпечення тканин у хворих на СОАГС в період їхньої активності (удень). Матеріали і методи. Дослідження проведено у 66 хворих на СОАГС. Групу контролю склали особи такого ж віку та маси тіла, у яких СОАГС при полісомнографічному дослідженні не підтвердився. Результати досліджень та їх обговорення. Проведено дослідження системної гемодинаміки та кисневого балансу: особливостей порушень надходження кисню (ступінь легеневої гіпоксії), зв’язування кисню гемоглобіном (ступінь гемічної гіпоксії), ефективності забезпечення надходження кисню до тканин (інтегрального показника кисневої недостатності) у хворих на синдром обструктивного апное-гіпопное сну. Установлено, що у денний час синхронно тяжкості патології зростає активність серцево-судинної системи: серцевого викиду, частоти серцевих скорочень та загального периферичного судинного опору. При цьому найбільш інформативним виявився індекс Робінсона, який у порівнянні з показниками у осіб групи котролю – (104,9±1,2) – у хворих легкого ступеня склав (115,6±2,0), при СОАГС середнього ступеня – (125,5±1,8), а у найтяжчого контингенту – (137,1±2,1), що є предиктором розвитку артеріальної гіпертензії та органних порушень

ОСОБЛИВОСТІ ЕМОЦІЙНО-ПОВЕДІНКОВИХ РЕАКЦІЙ У ЩУРІВ ПРИ МОДЕЛЮВАННІ В НИХ СИНДРОМУ АПНОЕ СНУ

Summary. Obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome (OSAHS) – a pathological condition of pulmonary ventilation in patients over 10 seconds; during 7 hours of sleep apnea-hypopnea is registered at least 30 times. It is caused by periodic obstruction of the upper respiratory tract at the level of the throat; at the same time against the background of preservation of respiratory efforts the pulmonary ventilation is suspended and oxygen saturation of blood decreases; patients experience gross sleep fragmentation and excessive daytime sleepiness. Patients have a significant deterioration in quality of life due to insomnia disorders, and develop a symptom complex of organic disorders. For a deeper study of the pathogenetic mechanisms of OSAHS, it is advisable to use experimental models on small laboratory animals. The aim of the study – to evaluate the features of emotional and behavioral reactions in rats when simulating their sleep apnea syndrome. Materials and Methods. The study was performed on 42 white outbred male rats that were on a regular vivarium diet. To exclude accidental influences, all animals were in the same conditions and entered the experiment at the same time. Nonlinear white adult male rats weighing (200±10) g  were taken for the experiment in order to eliminate the fluctuations of the hormonal background. The animals were divided into 3 groups: I – rats which under barbiturate anesthesia were simulated obstructive sleep apnea (21 rats), II – rats, which underwent barbiturate anesthesia (14 rats), III – intact animals (7 rats). The animals were provided with medicated sleep by anesthesia. 1 % thiopental sodium solution was used for this purpose. Anesthetic at a dose of 60 mg/kg was injected intraperitoneally into the hypogastric area. Animals of the intact group received an intraperitoneally equivalent amount of isotonic NaCl solution. The physiological activity of rats was studied by the Buresh test in the open field. The features of emotional and behavioral reactions in animals, which simulated the syndrome of obstructive sleep apnea-hypopnea were investigated. To do this, a device was constructed which, with the help of an electromagnetic shutter, causes the two straps to be closed in time, between which a latex thin-walled coupling is fixed, worn on the muzzles of animals, the proximal part of which is close to the scalp. The animals were in a medicated sleep. The study was conducted on 4, 12 and 18 days. Results. During the simulation of inspiratory apnea, their intrapleural pressure increased 5–6 times. We studied the emotional and behavioral responses of 42 rats on the test "open field" with an interval of 3 days, a total duration of 18 days. Deterioration of values of horizontal and vertical activity and indicators of vegetative balance on the background of anesthesia and, especially, in the simulation of obstructive sleep apnea syndrome, which showed their ability to impair adaptation, in contrast to intact animals. Conclusions. For in-depth study of the phenomenon of obstructive sleep apnea-hypopnea, it is advisable to apply the proposed experimental model of inspiratory overlap of the oral and nasal lumens of animals for (2.2±0.2) second during each minute of sleep during anesthesia. When modeling obstructive sleep apnea-hypopnea in rats there are functional changes – a decrease in emotional and behavioral responses and autonomic balance, which indicates a pronounced violation of adaptive mechanisms.Резюме. Синдром обструктивного апное-гіпопное під час сну (СОАГС) – патологічний стан зупинки вентиляції легенів у хворих понад 10 с; при цьому протягом 7- годинного сну апное-гіпопное реєструється не менше 30 разів. Він зумовлений періодичною обструкцією верхніх дихальних шляхів на рівні горла; при цьому на тлі збереження дихальних зусиль призупиняється легенева вентиляція та понижується насиченість крові киснем; у пацієнтів виникає груба фрагментація сну та надмірна денна сонливість. У хворих спостерігається суттєве погіршення якості життя, зумовлене інсомнічними розладами, та розвивається при цьому симптомокомплекс органічних порушень. Для глибшого вивчення патогенетичних механізмів СОАГС доцільно використовувати експериментальні моделі на дрібних лабораторних тваринах. Мета дослідження – оцінити особливості емоційно-поведінкових реакцій у щурів при моделюванні в них синдрому апное сну. Матеріали і методи. Дослідження проведено на 42-х білих безпородних щурах-самцях, які перебували на звичайному харчовому раціоні віварію. Для виключення випадкових впливів усі тварини перебували в однакових умовах і брали їх для досліду в один і той же час. З метою усунення коливань гормонального фону для експерименту брали нелінійних білих статевозрілих щурів-самців, маса яких була (200±10) г. Тварин поділили на 3 групи: першу – щури, у яких під барбітуровим наркозом моделювали синдром обструктивного апное-гіпопное сну (21 тварина), друга – щури, яким проводили барбітуровий наркоз (14 тварин), третя – інтактні тварини (7 щурів). Забезпечували тваринам медикаментозний сон, вводячи їх у наркоз. Для цього використовували 1% розчин натрію тіопенталу. Анестетик у дозі 60 мг/кг вводили внутрішньочеревно у ділянку гіпогастрію. Тварини інтактної групи отримували внутрішньочеревно еквівалентну кількість ізотонічного розчину NaCl. Проводили дослідження фізіологічної активності щурів за тестом Буреша у відкритому полі. Досліджували особливості емоційно-поведінкових реакцій у тварин, яким моделювали синдром обструктивного апное-гіпопное сну. Для цього сконструювали пристрій, який за допомогою електромагнітного затвору викликає дозоване за часом змикання двох планок, між якими фіксується латексна тонкостінна муфта, одягнута на мордочки тварин, проксимальна частина яких щільно прилягає до шкіри голови. Тварини при цьому знаходились у медикаментозному сні. Дослідження проведено на 4; 12 і 18 доби. Результати. Під час моделювання інспіраторного апное внутрішньоплевральний тиск у них зростав у 5–6 разів. Досліджували емоційно-поведінкові реакції у 42 щурів за тестом «відкрите поле» з  інтервалом у 3 дні, загальною тривалістю 18 днів. Виявили погіршення значень горизонтальної та вертикальної активності й показників вегетативного балансу на тлі проведеного наркозу та, особливо, при моделюванні у них синдрому обструктивного апное сну, що засвідчувало їхню здатність до погіршення  адаптації, на відміну від інтактних тварин. Висновки. Для поглибленого вивчення феномену обструктивного апное-гіпопное сну доцільно застосовувати запропоновану експериментальну модель інспіраторного перекриття ротового та носових просвітів тварин на (2,2±0,2) с протягом кожної хвилини сну під час наркозу. При моделюванні обструктивного апное-гіпопное сну в щурів відбуваються функціональні зміни – пониження емоційно-поведінкових реакцій та вегетативного балансу, що вказує на виражені порушення адаптаційних механізмів

Probiotics, lactic acid bacteria and bacilli: interesting supplementation for aquaculture

Probiotics administration in aquafeed is known to increase feed consumption and absorption due to their capacity to release a wide range of digestive enzymes and nutrients which can participate in digestion process and feed utilization, along with the absorption of diet components led to an increase in host’s health and well‐being. Furthermore, probiotics improve gut maturation, prevention of intestinal disorders, predigestion of antinutrient factors found in the feed ingredients, gut microbiota, disease resistance against pathogens and metabolism. The beneficial immune effects of probiotics are well established in finfish. However, in comparison, similar studies are less abundant in the shellfish. In this review, the discussions will mainly focus on studies reported the last 2 years. In recent studies, native probiotic bacteria were isolated and fed back to their hosts. Although beneficial effects were demonstrated, some studies showed adverse effects when treated with a high concentration. This adverse effect may be due to the imbalance of the gut microbiota caused by the replenished commensal probiotics. Probiotics revealed greatest effect on the shrimp digestive system particularly in the larval and early post‐larval stages, and stimulate the production of endogenous enzymes in shrimp and contribute with improved the enzyme activities in the gut, as well as disease resistance

Discriminating between different heavy metal ions with fullerene-derived nanoparticles

A novel type of graphene-like nanoparticle, synthesized by oxidation and unfolding of C-60 buckminsterfullerene fullerene, showed multiple and reproducible sensitivity to Cu2+, Pb2+, Cd2+, and As(III) through different degrees of fluorescence quenching or, in the case of Cd2+, through a remarkable fluorescence enhancement. Most importantly, only for Cu2+ and Pb2+, the fluorescence intensity variations came with distinct modifications of the optical absorption spectrum. Time-resolved fluorescence study confirmed that the common origin of these diverse behaviors lies in complexation of the metal ions by fullerene-derived carbon layers, even though further studies are required for a complete explanation of the involved processes. Nonetheless, the different response of fluorescence and optical absorbance towards distinct cationic species makes it possible to discriminate between the presence of Cu2+, Pb2+, Cd2+, and As(III), through two simple optical measurements. To this end, the use of a three-dimensional calibration plot is discussed. This property makes fullerene-derived nanoparticles a promising material in view of the implementation of a selective, colorimetric/fluorescent detection system

The Effect of Pseudomonas fluorescens and Pseudomonas putida on Some Soil Biological Properties and Plant Growth Indices of Wheat under Salt Stress

In order to study the effect of Pseudomonas fluorescens and P. putida on some soil biological properties and growth indices of wheat under salt stress and some of soil chemical and biological indices, a factorial experiment based on completely randomized design with three replications was conducted. The factors were salinity at four levels, control, 6, 8 and 10 dS/m, and inoculation with plant growth promoting rhizobacteria at three level, including no-inoculation, inoculation with Pseudomonas putida and inoculation with Pseudomonas fluorescens. The results showed that soil salinity significantly decreased plant yield parameters such as root volume, root fresh and dry weight, shoot fresh and dry weight, chlorophyll a, chlorophyll b, total chlorophyll and also the inoculation with Pseudomonas bacteria significantly increased these indices. Also, there was a significant difference between two Pseudomonas strains, however in general it was not possible to precisely compare two bacteria. On the other hand, the results showed that with increasing the salinity level, factors of soil biological properties such as microbial biomass carbon, basal respiration and substrate-induced respiration reduced and the use of bacteria has increased these traits. Regarding the soil biological indices that increased with the inoculation, it can be concluded that the inoculation indirectly increased soil biological indices by affecting plant growth and yield. Therefore, in the saline conditions plant growth promoting rhizobacteria could be used to directly increase plant growth and yield by plant promoting mechanisms and indirectly increase soil fertility condition and plant nutrition by increasing soil biological indices

Impact of Production Pathway on Nanoporosity of Carbonaceous Sorbents for CO2 Adsorption

Climate change requires immediate action from humanity with Carbon Capture and Storage (CCS) standing out as one of the prominent mitigation techniques. Adsorption CCS using carbonaceous nanoporous sorbents has been shown to be a promising route for industrial decarbonization. Such sorbents are often derived from organic waste, with the production pathway consisting of different steps, namely, carbonization, pelletization (with various binders) and activation. The latter two steps, however, could vary in their order, i.e. activation of the pellet versus the pelletization of the activated powder. Herein, both of these approaches have been conducted and the impact of the production pathway (as well as the presence of the binder itself) on the nano-structure of the material has been examined and compared to the “baseline-case” of the non-activated carbon (both powder and pellet). The samples were analyzed via Proximate Analysis, Fourier-Transform Infrared Spectroscopy and Scanning Electron Microscopy. CO2 adsorption was evaluated via Thermogravimetric Analysis (TGA). Further, the mechanical properties of the nanoporous pellets were studied.10.13039/501100000266-Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) UK Carbon Capture and Storage Research Centre (EP/W002841/1) through the flexible funded research programme “Investigation of Environmental and Operational Challenges of Adsorbents Synthesised from Industrial Grade Biomass Combustion Residues”; EPSRC Impact Accelerator Award (2022

Finite temperature Casimir effect in the presence of nonlinear dielectrics

Starting from a Lagrangian, electromagnetic field in the presence of a nonlinear dielectric medium is quantized using path-integral techniques and correlation functions of different fields are calculated. The susceptibilities of the nonlinear medium are obtained and their relation to coupling functions are determined. Finally, the Casimir energy and force in the presence of a nonlinear medium at finite temperature is calculated.Comment: 16 pages, 0 figure