molecular regulation of the immune function in the gills of gilthead sea bream (sparus aurata) fed with immunostimulant diets

Abstract

En los últimos 10 años, diferentes inmunoestimulantes han sido probados en más de 18 especies de peces, incluyendo carpa, turbot, salmón del atlántico, dorada, trucha, entre otros. Los compuestos que han sido estudiados son muy variados e incluyen componentes bacterianos, polisacáridos, extractos de plantas, algas y animales, factores nutricionales, e incluso hormonas y citoquinas. Sin embargo, a pesar del gran interés que han generado estos estudios, los inmunoestimulantes dietarios comercialmente disponibles contienen principalmente sólo β-glucanos. La mayoría de los estudios están basados en la respuesta celular de los peces, como actividad fagocítica, especies reactivas de oxígeno (ROS), y mediciones en sangres, como contenido de IgM en suero. La gran mayoría de estos estudios han mostrado resultados positivos, pero se sabe muy poco sobre los mecanismos moleculares que hay detrás de la respuesta a la administración de inmunoestimulantes a través de la dieta. Por lo anteriormente mencionado, el objetivo principal de este trabajo es evaluar a respuesta transcriptómica de las branquias de peces alimentados con dietas inmunoestimulantes, utilizando dos acercamientos, el molecular y celular. Experimentalmente, 360 doradas (Sparus aurata) sanas, de un peso promedio de 38±7.3 g fueron separados en 27 tanques y alimentados con dos dietas inmunoestimulantes manufacturadas por Skretting (Dieta A y Dieta B) y una dieta control (Dieta C, Skretting). Cada dieta fue administrada los peces a una razón del 3% de su masa corporal dos veces al día, con un periodo de pre-aclimatación de 14 días. Muestras de agallas fueron tomadas a 2, 7, 14 y 28 días de administración de la dieta. Todas las muestras fueron divididas en dos para realizar un análisis de microarray (Microarray específico para dorada 44K, diseñado por Agilent) y para un análisis in situ. Los datos de microarray fueron analizados con dos métodos, con un análisis referente al control y un análisis en loop. Los resultados del microarray mostraron la expresión diferencial de genes relacionados a procesos inmunológicos, como inflamación, activación y respuesta de células T, apoptosis, entre otros, sin embargo la intensidad y magnitud de la respuesta no fue muy alta. Los resultados del análisis in situ mostró que algunos de estos transcritos se localizaron en un tipo celular ubicado en la lamela secundaria de las agallas de dorada. Estas células, podrían ser células clorhídricas o linfocitos T, pero más estudios hacen falta para poder confirmar estas hipótesis.

Over the past 10 years, different immunostimulants have been tested in more than 18 fish species including: Carp, Yellow croaker, Turbot, Atlantic salmon and Seabream, amongst others. The compounds tested are varied including bacterial components, polysaccharides, animal, plant and algae extract, nutritional factors, and even hormones and cytokines and some synthetics such as Levamisole. However even although a lot of interest and studies have been carried out, commercially available immunostimulant diets mainly contain β-glucans. The majority of the studies reported are based upon cellular response assays such as phagocyte activity and ROS and simple blood measurements such as total serum IgM content. All studies have shown positive results, but little is known about the underlying molecular response to dietary administration of immunostimulants. In order to evaluate the transcriptomic response in gills we analyzed and evaluated gene expression profiles associated with exposure to immunostimulant diets over time, using both a molecular and cellular approach. Experimentally, 360 healthy Gilthead Seabream (Sparus aurata) of average body weight of 38±7.3 g were separated in 27 tanks and fed with two Skretting immunostimulant diets (Diet A and Diet B) and a control diet (Diet C). Each diet were fed at a feeding rate of 3% of body weight twice daily for 28 days with a period of 14 days of pre-acclimation. Gills samples were taken at 2, 7, 14 and 28 days post diet. All samples were divided for microarray analysis (specific Sparus aurata 44K microarray, Agilent custom design) and in situ hybridization (ISH) analysis. A diet dependent and a loop analysis were carried out, with control diet as a reference point. Microarray results shown a differential expression of genes associated to immunological processes such as inflammation, T and B cell response amongst others but the intensity and magnitude of the modulation of these responses was not high. ISH analysis showed localization of immunological transcripts in a specific cellular type in the primary lamellae of gilthead seabream gills.