RESULTATEN EN DISCUSSIE
Waterkwaliteitsparameters – temperatuur (28.2±0,2ºC), opgelost zuurstof % (107,4±0,8), pH (7,9 ± 0,1), totaal ammoniumstikstof (2,8 ± 0,0mg.L-1), ongeïoniseerde ammoniak (0,004 ± 0,001mg.L-1) nitriet-stikstof (0.08±0.01mg.L-1) en nitraat-stikstof (1.19±0.06mg.L-1) – werden geschikt geacht voor het welzijn en de natuurlijke ontwikkeling van vissen (Boyd, 1990).
Chroomoxide is de meest extensief gebruikte inerte merker in voedingsstudies met dieren, en diervoeders maken de evaluatie ervan en de precieze formulering van evenwichtige diëten mogelijk. Volledige terugwinning van Cr3+ in oxidevorm werd bevestigd door de radioactieve isotooptechniek (Kane et al., 1959) en daarom werd het in deze studie gebruikt, als 51Cr2O3 (99,99% zuiverheid).
Het 51Cr werd in deze studie gebruikt om mogelijke fouten te voorkomen die te wijten zijn aan de terugwinning van het chroom in diervoeders, aquariumwater, faeces en weefselmonsters van vissen, aangezien het een directe, eenvoudige, gevoelige en meer accurate, elementaire aflezing in monstermateriaal mogelijk maakt, waardoor de bias geassocieerd met chemische analyse wordt verminderd, vooral in verteerbaarheids- en voedingsstudies. Al deze factoren werden in deze studie zorgvuldig bewaakt en gecontroleerd, zodat de resultaten uitsluitend aan de effecten van de behandeling konden worden toegeschreven. Tabel 2 toont de resultaten, de standaardafwijking en de regressieparameters, vastgesteld na logaritmische transformatie van de specifieke activiteiten van 51Cr, gedetecteerd in monsters van de controle- en experimentele vissen, versus de verzameltijd (dagen). De regressies werden vergeleken via de hoekige en lineaire coëfficiënten (Ostle en Mensing, 1975).
Tabel 2. Logaritmische transformatie van de gedetecteerde specifieke activiteiten van het 51Cr in de monstercollecties van de controle- en experimentele vissen en die welke werden gebruikt om de regressiecurven aan te passen.
| Gezameld monster | Dag van de inzameling | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |||
| Controle vissen | |||||||||
| Bloed (BC) | 1.00±0.01A | 1.00±0,01 | 1.00±0.01 | 1.00±0.01 | 1.00±0.01 | 1.00±0.01 | 1.01±0.01 | ||
| Experimentele vissen | |||||||||
| Bloed (BE) | 1.00±0.01 | 1.00±0.01 | 1.00±0.01 | 1.00±0.01 | 1.00±0.01 | 1.00±0.01 | 1.01±0.01 | ||
| Renaal weefsel (RT) | 1.00±0.01 | 1.00±0.01 | 1.00±0.01 | 1.01±0.01 | 1.00±0.01 | 1.00±0.01 | 1.00±0.01 | 1.01±0.01 | |
| Spierweefsel – Filet (MT) | 1.00±0.01 | 1.00±0.01 | 1.00±0.01 | 1.00±0.01 | 1.00±0.01 | 1.00±0.01 | 1.00±0.01 | 1.01±0.01 | |
| Liver tissue (LT) | 1.00±0.01 | 1.00±0.00 | 1.00±0.00 | 1.00±0.01 | 1.00±0.01 | 1.00±0.00 | 1.01±0.01 | ||
| visceraal vet (VF) | 1.00±0.01 | 1.00±0.01 | 1.00±0.01 | 1.00±0.01 | 1.00±0.01 | 1.00±0.01 | 1.00±0.01 | 1.00±0.01 | 1.00±0.01 |
| Intestine zonder inhoud (I) | 1,06±0.04 | 1,19±0.05 | 1,30±0.05 | 1.49±0.12 | 1.82±0.03 | 1.89±0.0.27 | 2.22±0.11 | ||
| Maag zonder inhoud (S) | 1.05±0.03 | 1.20±0.06 | 1.22±0.04 | 1.33±0.10 | 1.56±0.21 | 1.92±0.27 | 2.19±0.03 | ||
| Kieuwweefsel (GT) | 1.06±0.03 | 1.10±0.03 | 1.20±0.02 | 1.33±0.05 | 1.45±0.09 | 1.66±0.11 | 1.85±0.05 | ||
| Water uit het aquarium (WA) | 1.04±0.06 | 1.27±0.04 | 1.48±0.03 | 1.62±0.04 | 1.74±0.03 | 1.83±0.03 | 1.87±0.06 | ||
| Inhoud van het spijsverteringskanaal (feces) (CTDE) | 1,18±0,08 | 1.81±0.38 | 2.60±0.28 | 3,75±0.24 | 4,26±0.31 | 5.07±0.15 | 5.83±0.04 | ||
AValeus zijn gemiddelden (standaardafwijking) van vijf herhalingen.
Om te onderzoeken of er sprake is van absorptie van chroom III in vis, zoals chroomoxide, werden eenvoudige lineaire regressies aangepast – dagen van verzameling vs. determinatiecoëfficiënten voor monsters van de controle- en experimentele vis (figuur 1). Achtergrondwaarden gemeten voor visweefselmonsters die niet het experimentele dieet hadden gekregen, 10.000 tellingen in vijf intervallen, bedroegen gemiddeld 98,02±3,61cpm, en werden afgetrokken van alle afgelezen waarden van de controle- en experimentele vismonsters.
Figuur 1. Aangepaste lineaire regressies na logaritmische transformatie van de schattingen van de radioactieve activiteit (cpm) van monstercollecties van de controle- en de experimentele vissen in functie van de tijd (dagen) van blootstelling.
De intestinale absorptie van driewaardig chroom (bijv. chloriden, fluoriden, fosfaten, nitraten en hydroxiden) is zowel bij mens als dier laag, variërend van ongeveer 0,5 tot 2,0%, afhankelijk van de inname via het voedsel. Sommige gegevens wijzen erop dat de absorptie van chroom omgekeerd evenredig is met de inname via de voeding (Anderson en Kozlovsky, 1985). In dit experiment werd slechts 0,01% chroomoxide aan het dieet toegevoegd en volgens bovengenoemde auteurs zou het chroom bij deze geringe hoeveelheid leiden tot een verhoogde absorptie door het spijsverteringskanaal en daardoor gemakkelijker worden gedetecteerd in monsters van experimentele vissen.
De aangepaste regressies voor bloedmonsters van de vissen die gedurende zeven dagen met het controle-dieet werden gevoederd, controledieren, vergeleken met de aangepaste regressie met monsters van vissen die met het experimentele dieet werden gevoederd, verschilden onderling niet (P>0,05). Deze resultaten komen overeen met die van Utley et al. (1970), die ook radioactief chroomoxide (III) oraal gebruikten, maar dit toedienden aan runderen, en in het bloed van de vaarzen geen straling aantoonden. Andere studies meldden een snelle passage van 51CrCl3 door het maagdarmkanaal (Oberleas en Stoecker, 1987) en snelle pieken van 51Cr in het bloed (Hopkins Junior, 1965) van ratten en de niveaus in het bloed weerspiegelen de opname van chroom (III). Als het chroomoxide door het maagdarmkanaal wordt geabsorbeerd, zou de aanwezigheid ervan in het bloed van de vissen in deze studie dus snel moeten worden vastgesteld.
In het bloed wordt het geabsorbeerde chroom(III) vooral gebonden aan transferrine en aan andere eiwitten, die verantwoordelijk zijn voor het transport ervan in het lichaam. Langdurige opslag vindt vooral plaats in de lever, milt, botten en andere organen (Lim et al., 1983). De accumulatiepatronen van chroom zijn in de volgende volgorde: nier > lever > kieuw H” spier, voor lagere concentraties (Palaniappan en Karthikeyan, 2009).
Als het chroom in de vorm van inerte marker werd geabsorbeerd door de Nijl tilapia, wordt dit mineraal geaccumuleerd in de visweefsels. Om te bepalen of er absorptie was van chroom als marker, via het spijsverteringskanaal van de Nijl tilapia, werden daarom bloedmonsters vergeleken met aangepaste regressie van controle vissen, met regressie aangepaste monsters van visceraal vet, leverweefsel, spierweefsel en nierweefsel van vissen die het experimentele dieet kregen en die onderling niet verschilden (P>0.05), en dus gekenmerkt worden als behorend tot een enkele lineaire regressie. Deze resultaten suggereren dat er geen radioactiviteit werd gedetecteerd in monsters van experimentele vissen, wat suggereert dat er geen significante opname van de marker was.
Het mechanisme dat verantwoordelijk is voor de intestinale absorptie van chroom is niet goed begrepen. Het is onduidelijk of Cr passief wordt geabsorbeerd of met behulp van dragereiwitten die zich in het darmslijmvlies bevinden. Mertz et al. (1965) stelden dat de absorptie van driewaardig Cr geen verzadigbaar proces lijkt te zijn, wat suggereert dat het wordt geabsorbeerd door passieve diffusie. Mertz en Roginski (1971) rapporteerden tegengestelde bewijzen. Zij ontdekten dat het percentage driewaardig chroom dat door de darmzakken werd geabsorbeerd, afnam naarmate de Cr-concentratie in het incubatiemedium toenam. Dit waargenomen verzadigingseffect suggereert dat dragereiwitten betrokken zijn bij de absorptie van Cr. In het experiment van Dowling et al. (1989) werd echter geconcludeerd dat anorganisch, driewaardig chroom wordt geabsorbeerd door het niet-gemedieerde proces van passieve diffusie in de dunne darm van ratten die een Cr-adequaat dieet kregen.
Volgens de resultaten van Febel et al. (2001) werd gedurende een uur 2,5% chroomoxide geabsorbeerd en werd het geabsorbeerde chroom naar de lever overgebracht, waar het leverweefsel 10,9% chroomoxide vasthield. Deze resultaten verschillen van de resultaten van deze studie, wij geloven dat dit komt omdat er geen significante toename van chroom 51Cr in de geanalyseerde visweefsels was: bloed, visceraal vet, lever, nieren en vijl van de vis, die niet zijn opgetreden om absorptie en daaruit voortvloeiende bioaccumulatie van marker te suggereren. Wat verschilde tussen de experimenten was het systeem dat werd gebruikt om de juiste omstandigheden voor het leven van de vissen in het aquarium te handhaven, de concentratie van de aan het voer toegevoegde marker en de vissoorten.
Een mogelijke verklaring is dat chroomoxide geen inerte marker is, en dat er een aanzienlijke absorptie van chroom, in de vorm van chroomoxide of andere chroomderivaten die door de spijsvertering worden geproduceerd, via de darmwand plaatsvindt (Fernandez et al., 1999). Een andere verklaring voor de resultaten van Shiau en Liang (1995), die door Ng en Wilson (1997) wordt gegeven, is de mogelijke opname via de kieuwen van de vissen van het chroom dat in het aquariumwater aanwezig is, doordat de vissen hun chroomhoudende uitwerpselen in het aquariumwater uitbraken. Zelfs bij een efficiënte verversing van het aquariumwater neemt de chroomconcentratie toe, waardoor de mineralen worden opgenomen (Fernandez et al., 1999).
In dit experiment, met een statisch systeem, werden de dagelijkse aquaria overgeheveld om residuen te verminderen en ophoping van voer en uitwerpselen in het water te voorkomen, en werd alleen het water dat door verdamping en beheer verloren was gegaan, weer aangevuld. Deze procedure veroorzaakte een lineaire toename van de concentratie van chroom en geleiding van het mineraal in het aquariumwater en in de kieuwmonsters. De accumulatie varieert met de blootstellingsperiode en de milieuconcentraties. Bij lage concentratie was de accumulatie in overeenstemming met de blootstellingstijd (Palaniappan en Karthikeyan, 2009).
Zware metalen (bijv. kobalt, koper, mangaan, molybdeen, zink en chroom) in aquatische milieus zijn van cruciaal belang vanwege hun accumulatie in aquatische organismen (Dimari et al., 2008). Vissen, die belangrijke componenten zijn van de meeste aquatische habitats, zijn ook erkend als goede bioaccumulatoren van anorganische mineralen (King en Jonathan, 2003). De kieuwen zijn ook gerapporteerd als een belangrijke plaats voor het binnendringen van zware metalen, wat kieuwletsels en schade veroorzaakt (Bols et al., 2001). Om deze hypothese verder te testen, in dit experiment, bedroeg de voedingsconcentratie van 51Cr2O3 in het dieet van de experimentele vissen 100 µg.g-1, met een specifieke activiteit van 58.2 µCi. Indien het element dus door het spijsverteringskanaal van de vissen was geabsorbeerd, mogelijk via de opname door de kieuwen aanwezig in het aquariumwater of langs een andere weg, zou tenminste de gama-straling, afkomstig van de daling van het 51Cr, bij Nijltilapia moeten zijn gedetecteerd.
Toen de regressies werden vastgesteld, werden de bloedmonsters van de controle vissen gecontrasteerd met de resultaten van de verzamelde monsters van de darm zonder inhoud, maag zonder inhoud, inhoud van het spijsverteringskanaal van de vissen die het experimentele dieet kregen, en er was een lineaire toename en er werden significante verschillen gedetecteerd tussen de vastgestelde regressies (P<0.05). Deze verkregen resultaten suggereren dat de darm zonder inhoud, zonder maaginhoud en inhoud van het spijsverteringskanaal een verzadigingseffect hadden gedurende de zeven dagen durende experimentele periode.
De resultaten verkregen door Clawson et al. (1955) geven aan dat de chroomoxideconcentratie in de feces in evenwicht komt met die van het geconsumeerde voeder tussen drie en vier dagen na de eerste toediening van deze verbinding. In deze studie was er echter tot de zevende dag een verhoogde concentratie van de merker in de feces, dit verschil kan te wijten zijn aan de lage concentratie van de merker gebruikt in dit experiment en de noodzakelijke verzadiging van het spijsverteringskanaal.
Gezien de resultaten verkregen in deze studie, zijn we het eens met Fernandez et al. (1999), dat een andere mogelijke verklaring voor de resultaten verkregen door Shiau en Liang (1995) en Shiau en Shy (1998), zou zijn dat het chroomgehalte van de vissen hetzelfde patroon volgt dat zij vonden voor andere anorganische voedingsstoffen (calcium, fosfaat, as), waarbij de concentratie toeneemt in de vissen gevoed met de diëten aangevuld met chroomoxide, met een maximum bij een chroomoxidegehalte rond 5-10g.kg-1. Deze toename zou meer te maken kunnen hebben met een hogere retentie van het natuurlijke chroom in het dieet dan met de absorptie van het toegevoegde chroomoxide. Er is gerapporteerd (Evtushenko et al., 1986) dat het niveau van de geaccumuleerde metalen in de weefsels onveranderlijk op een plateau bleef, zelfs wanneer de organismen er gedurende een voldoende lange periode continu aan werden blootgesteld.
Verder kunnen de in deze studies gebruikte niveaus van de merkstof (5 tot 10% chroomoxide verwerkt in het dieet), zelfs bij een hoge zuiverheidsgraad, andere vormen van chroomcomplexatie opleveren die door het spijsverteringskanaal of via andere routes door de vissen kunnen worden geabsorbeerd.