Nährstoffe des Garnelen-Stoffwechsels & Integration in das GARNELEN4YOU Hauptfuttermittel-System

1. Der Stoffwechsel 

ist die Grundlage allen Lebens – er umfasst sämtliche biochemischen Prozesse, die in einem Organismus zur Nährstoffaufnahme, Energiegewinnung und zum Wachstum ablaufen. Hiermit möchte ich Euch einen Überblick über relevante Nährstoffe des Garnelen-Stoffwechsels geben und wie diese in das GARNELEN4YOU Hauptfuttermittelsystem eingebunden sind. Dieser Artikel erscheint in ähnlicher Form auch im Caridina Magazin des Dähne Verlags, Ausgabe 02/2025. 

Nährstoffe sind essenzielle Bausteine, die Organismen mit der Nahrung aufnehmen müssen, wenn sie diese nicht selbst produzieren können. Wie wir Menschen sind auch Garnelen auf die Verwertung von organischen Verbindungen angewiesen, die andere Lebewesen bereits produziert haben:

Proteine sind essenziell für den Garnelenstoffwechsel, da sie Aminosäuren liefern – die Bausteine aller Proteine. Dabei variiert die Aminosäurezusammensetzung je nach Proteinquelle (in Abhängigkeit vom Grad der genetischen Verwandtschaft). Bei der Proteinquelle sind auch weitere enthaltene (Nähr)-Stoffe relevant, da diese meist nicht als reine Proteinextrakte eingesetzt werden. Diese Faktoren bestimmen maßgeblich die Verdaulichkeit und den Nährwert. Während der Verdauung gewonnene Aminosäuren dienen vor allem dem Aufbau garnelenspezifischer Proteine. Nur sehr selten können aufgenommene Proteine direkt im Stoffwechsel verwendet werden. Dieser könnte bei Neocaridina-Garnelen laut aktuellen Studien knapp 6000 verschiedene Proteine beinhalten (1), darunter Enzyme (z.B. Verdauungsenzyme), Struktur-, Regulations- und Transportproteine. Zusätzlich können gewonnene Aminosäuren zur Energiegewinnung genutzt werden. Der größte Speicher für Aminosäuren stellt die abdominale Muskulatur im Pleon dar (2).

Fette, bzw. Lipide sind zentrale Energielieferanten im Garnelenstoffwechsel, liefern mehr Energie als Proteine oder Kohlenhydrate und ermöglichen so wichtige Stoffwechselfunktionen wie etwa die Muskelaktivität. Garnelen können Fette in Speicherzellen im Hepatopankreas einlagern (3; 4), um Energie während der Häutung, Fortpflanzung oder Nahrungsmangel bereitzustellen. Fettsäuren sind zudem essenziell für den Gewebeaufbau, insbesondere als Phospholipide in Zellmembranen, deren Zusammensetzung aus gesättigten und einfach/mehrfach-ungesättigten Fettsäuren vom Nahrungsspektrum abhängt (5) und über die Zellmembranfluidität diverse Stoffwechselprozesse beeinflusst (6). Mehrfach-ungesättigte Fettsäuren wie Omega-3 und Omega-6 müssen über die Nahrung aufgenommen werden (5) und sind entscheidend für Fruchtbarkeit, Embryonalentwicklung, Wachstum, Immun- und Nervenfunktion (2; 6). Lipidhormone steuern u.A. Embryonalentwicklung, Wachstum, Häutung und Fortpflanzung (7) und werden auch aus Abbauprodukten von Fettsäuren produziert. Über tierische Quellen aufgenommenes Cholesterol, ein essentieller Bestandteil von Zellmembranen, dient zudem als Vorstufe für Steroidhormone wie z.B. das Häutungshormon Ecdyson (8).

Kohlenhydrate (Zucker, Oligo- und Polysaccharide) sind weitere Energielieferanten für Garnelen. Überschüssige Kohlenhydrate können als Glykogen ebenfalls im Hepatopankreas gespeichert werden (4). Sie dienen auch als Vorstufen für den Panzeraufbau aus Chitin ausgehend von Glukose und Aminosäuren über Glucosamin (9). Eine ausreichende Zufuhr von Kohlehydraten kann Aminosäuren sparen, sodass diese vermehrt für den Aufbau statt zur Energiegewinnung genutzt werden (10). Bei Mangel können Garnelen jedoch Kohlenhydrate auch durch Gluconeogenese aus Proteinen und Fetten synthetisieren (11; 12). In geschlossenen Aquariensystemen sollte die Kohlenhydratzufuhr daher mit Blick auf andere Organismen abgestimmt werden (13). Zusätzlich fördern Ballaststoffe ein vielfältiges Darmmikrobiom und eine gesunde Verdauungsfunktion (10).

Carotinoide sind auch Lipide, welche die Farbpigmente der Garnelen oder deren Vorstufen darstellen und über die Nahrung aufgenommen werden müssen. Das im freien Zustand rötliche Astaxanthin ist das wichtigste Carotinoid bei Krebstieren, kann effizient aus z.B. Beta-Carotin gebildet werden und gebunden in Protein-Komplexen diverse Farben erzeugen (14; 15). Diese Pigmentierungen dienen in der Natur der Tarnung, Kommunikation und Fortpflanzung. Zudem wirken Carotinoide als Antioxidantien, schützen vor UV-Strahlung & Sauerstoffradikalen und unterstützen das Immunsystem. Ebenso sind Carotinoide bedeutend für die Eiqualität, Embryonalentwicklung und das Wachstum von Garnelen (14; 15).

Vitamine, ob fettlöslich (A, D, E, K) oder wasserlöslich (B-Gruppe, C), sind essenziell für den Garnelen-Stoffwechsel und müssen größtenteils über die Nahrung aufgenommen werden. Vitamin E und C wirken als Antioxidantien und stärken das Immunsystem (16; 17). Vitamin D reguliert den Calcium- und Phosphatstoffwechsel und unterstützt den Panzeraufbau (18). Vitamin A, aus Carotinoiden gebildet, ist wichtig für Nerven, Sehvermögen, Fruchtbarkeit, Embryonalentwicklung und Immunfunktion (14; 19). B-Vitamine spielen eine zentrale Rolle im Kohlenhydrat- und Aminosäurenstoffwechsel sowie in der Energiegewinnung (20).

Mineralien & Spurenelemente sind ebenfalls essenziell für den Garnelenstoffwechsel und werden teils über die Nahrung sowie teils direkt über die Kiemen und den Panzer aus dem Wasser aufgenommen (21; 22). Calcium ist für Nerven, Muskeln und als Strukturmineral beim Panzeraufbau unerlässlich (21; 18). Magnesium dient auch als Strukturmineral sowie als Co-Faktor für diverse Enzyme (21). Phosphor (als Phosphat) ist ebenfalls ein Strukturbildner im Panzeraufbau und zudem ein essenzieller Energieträger (21). Mangan unterstützt als Co-Faktor bei enzymatischen Prozessen und im Panzeraufbau (23). Eisen ist ebenfalls ein wichtiger Enzym-Co-Faktor, während Kupfer primär als Zentralatom des Sauerstofftransportproteins Hämocyanin fungiert (21). Jod wird eine Beteiligung an der Ausschüttung des Häutungshormons Ecdyson nachgesagt.

Der Stoffwechsel (nicht nur von Garnelen) ist ein komplexes, biochemisches Netzwerk. Eine ausgewogene Ernährung mit allen essentiellen Nährstoffen ist dabei entscheidend für die Gesundheit, das Wachstum und den Fortpflanzungserfolg deiner Garnelen.

2. Integration in das GARNELEN4YOU Hauptfuttermittelsystem

- wird in den folgenden Tagen ergänzt -

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Literaturverzeichnis:

1. Analysis of NHL-1 gene family based on full-length transcriptome in Neocaridina denticulata sinensis. Xing, K., Li, H. und Wang, X., Research Square, 2024.

2. Losing Reproduction: Effect of High Temperature on Female Biochemical Composition and Egg Quality in a Freshwater Crustacean with Direct Development, the Red Cherry Shrimp, Neocaridina davidi (Decapoda, Atyidae). Balina, S., et al., The Biological Bulletin, 2018, Bd. 234.

3. Structure and Ultrastructure of the Endodermal Region of the Alimentary Tract in the Freshwater Shrimp Neocaridina heteropoda (Crustacea, Malacostraca). Sonakowska, L., et al., PLOS ONE, 2015, S. 10(5): e0126900.

4. Functional cytology of the hepatopancreas of decapod crustaceans. Vogt, G., Journal of Morphology, 2019, Bd. 280.

5. Effects of dietary lipid sources on growth and fatty acid composition of juvenile shrimp, Litopenaeus vannamei. Zhou, Q.-C., et al., Aquaculture Nutrition, 2007, Bd. 13(3).

6. Nutritional evaluation of fatty acids for the open thelycum shrimp, Litopenaeus vannamei: Effect of dietary n-3 and n-6 polyunsaturated and highly unsaturated fatty acids on juvenile shrimp groth, survival, and fatty acid composition. Gonzalez-Felix, M.L., et al., Aquaculture Nutrition, 2003, Bd. 9.

7. Identification of putative ecdysteroid and juvenile hormone pathway genes in the shrimp Neocaridina denticulata Sin, Y. W., et al., General and Comparative Endocrinology, 2015, Bd. 214.

8. Metabolism and Nutritive Role of Cholesterol in the Growth, Gonadal Development, and Reproduction of Crustaceans. Kumar, V. et al., Reviews in Fisheries Science & Aquaculture, 2018, Bd. 26(2).

9. Chitin Synthesis and Degradation in Crustaceans: A Genomic View and Application . Zhang, X., et al., Marine Drugs, 2021, Bd. 19.

10. A strategic roadmap for carbohydrate utilization in crustaceans feed. Singha, K. P., et al., Reviews in Aquaculture, 2024, Bd. 16.

11. A Review of Carbohydrate Nutrition and Metabolism in Crustaceans. Wang, X., Li, E. und Chen, L., North American Journal of Aquaculture, 2016, Bd. 78.

12. Characterization and differential expression of microRNA in the freshwater shrimp (Neocaridina heteropoda) with different body length. Li, R. , et al., Invertebrate Reproduction & Development, 2020, Bd. 64.

13. Garnelen im Aquarium. Requana, J. M., Klotz, W. und Martin, N., Dähne Verlag, 2020.

14. A review of carotenoid utilisation and function in crustacean. Wade, N. M., Gabaudan, J. und Glencross, B. D., Reviews in Aquaculture, 2017, Bd. 9.

15. The occurrence process of chromatophores in three body color strains of the ornamental shrimp Neocaridina denticulata sinensis. Lu, X., et al., Zoomorphology, 2022, Bd. 141.

16. Effects of dietary vitamin E on reproductive performance and antioxidant capacity of Macrobrachium nipponense female shrimp. Li, Y., et al., Aquaculture nutrition, 2018, Bd. 24.

17. Effect of dietary vitamin C and ammonia concentration on the cellular defense response of Macrobrachium nipponense. Wang, W.-N., et al., Journal of the World Aquaculture Society, 2005, Bd. 36.

18. Vitamin D: an ancient hormone. Bikle, D., Experimental Dermatology, 2011, Bd. 20.

19. Bioactive roles of carotenoids and retinoids in crustaceans. Linan-Cabello, M. A., Paniagua-Michel, J. und Hopkins, P. M., Aquaculture Nutrition, 2002, Bd. 8.

20. Vitamin nutrition in shrimp aquaculture: A review focusing on the last decade. Liu, A., et al., Aquaculture, 2024, Bd. 578.

21. Mineral nutrition in penaeid shrimp. Truong, H. H. , et al., Reviews in Aquaculture, 2023, Bd. 15.

22. The effect of water hardness on growth and carapace mineralization of juvenile freshwater prawns, Macrobrachium rosenbergii de Man. Brown, J. H. , Wickins, J. F. und MacLean, M. H., Aquaculture, 1991, Bd. 95(3-4).

23. Role, routes and effects of manganese in crustaceans. Baden, S. P. und Eriksson, S. P., Oceanography and Marine Biology: An Annual Review, 2006, Bd. 44.