In vivo phagocytosis and hematology in Astyanax altiparanae, a potential model for surrogate technology / Fagocitose in vivo e hematologia em Astyanax altiparanae, um potencial modelo para tecnologia de propagação mediada

Abstract Although the potential of surrogate propagation technology for aquaculture and conservation of Neotropical fish, the poor understanding of the host immune system may results in rejection and destruction of the donor material. Thus, it is necessary to study and to develop methods to evaluate the effects of immunosuppressive drugs employment and to evaluate the immunocompatibility between donor and receptor. Thus, the present study aimed to optimize a methodology to assess in vivo phagocytosis in Astyanax altiparanae using Saccharomyces cerevisiae and to evaluate their hematological response resultant from the inflammatory induction. To this, S. cerevisiae were labeled with Congo red and injected in the coelomic cavity of A. altiparanae at the concentration of 2.5 x 106 cells mL-1. A PBS solution and a non-injected group were kept as control. Fish blood was sampled and the phagocytic capacity and index were determined at 1, 2, 3 and 6 h post-injection (hpi). The yeast injection successfully stimulated phagocytosis, with the best result for phagocytosis assessment after 2 hpi. Moreover, it was achieved a high traceability of phagocytized and non-phagocytized yeast under optic microscopy analysis due to the Congo red labeling. The hematological profile was similar to usually observed in early infections, indicating lymphocyte migration to inflammatory site and increase in number of circulating phagocytes due to natural response to inflammatory stimulus. In conclusion, our method was efficient to assess in vivo phagocytosis in A. altiparanae and will be an important tool to evaluate the efficacy of immunosuppressive drugs in this species. Additionally, these results may serve as support for further studies in fish immunocompetence, both in laboratory and in field conditions.

Resumo Apesar do potencial apresentado pela tecnologia de propagação mediada para a aquicultura e conservação de peixes Neotropicais, o pobre entendimento do sistema imune do hospedeiro pode resultar na rejeição e destruição do material do doador. Com isso, se fazem necessários o estudo e o desenvolvimento de métodos para análise tanto dos efeitos de drogas imunossupressoras quanto para a avaliação da imunocompatibilidade entre doadores e receptores. Logo, o presente estudo teve como objetivo aperfeiçoar um método para analisar a fagocitose in vivo em Astyanax altiparanae usando Saccharomyces cerevisiae marcado e avaliar seu perfil hematológico resultante da indução inflamatória. Para isso, S. cerevisiae foram marcados com vermelho Congo e injetados na cavidade celomática dos A. altiparanae na concentração de 2,5 x 106 células.mL-1. Peixes injetados com PBS e peixes não injetados foram mantidos como controle. Sangue foi colhido e a capacidade fagocítica e o índice fagocítico foram determinados após 1, 2, 3 e 6 horas após à injeção (hpi). A injeção de levedura estimulou a fagocitose com sucesso, com o melhor resultado atingido após 2 hpi. Ainda, foi observada uma alta rastreabilidade das leveduras fagocitadas e não fagocitadas sob microscopia óptica devido à marcação com vermelho Congo. O perfil hematológico foi similar ao observado usualmente em infecções recém-induzidas, indicando migração de linfócitos ao sítio inflamatório e aumento no número de fagócitos circulantes devido à resposta natural ao estímulo inflamatório. Como conclusão, nosso método foi eficiente para analisar a fagocitose in vivo em A. altiparanae e será uma ferramenta importante para a avaliação de eficácia de drogas imunossopressoras para esta espécie. Em adição, estes resultados podem contribuir para futuros estudos em imunocompetência em peixes, tanto em âmbito laboratorial quanto a campo.

In vivo phagocytosis and hematology in Astyanax altiparanae, a potential model for surrogate technology

Abstract Although the potential of surrogate propagation technology for aquaculture and conservation of Neotropical fish, the poor understanding of the host immune system may results in rejection and destruction of the donor material. Thus, it is necessary to study and to develop methods to evaluate the effects of immunosuppressive drugs employment and to evaluate the immunocompatibility between donor and receptor. Thus, the present study aimed to optimize a methodology to assess in vivo phagocytosis in Astyanax altiparanae using Saccharomyces cerevisiae and to evaluate their hematological response resultant from the inflammatory induction. To this, S. cerevisiae were labeled with Congo red and injected in the coelomic cavity of A. altiparanae at the concentration of 2.5 x 106 cells mL-1. A PBS solution and a non-injected group were kept as control. Fish blood was sampled and the phagocytic capacity and index were determined at 1, 2, 3 and 6 h post-injection (hpi). The yeast injection successfully stimulated phagocytosis, with the best result for phagocytosis assessment after 2 hpi. Moreover, it was achieved a high traceability of phagocytized and non-phagocytized yeast under optic microscopy analysis due to the Congo red labeling. The hematological profile was similar to usually observed in early infections, indicating lymphocyte migration to inflammatory site and increase in number of circulating phagocytes due to natural response to inflammatory stimulus. In conclusion, our method was efficient to assess in vivo phagocytosis in A. altiparanae and will be an important tool to evaluate the efficacy of immunosuppressive drugs in this species. Additionally, these results may serve as support for further studies in fish immunocompetence, both in laboratory and in field conditions.

Resumo Apesar do potencial apresentado pela tecnologia de propagação mediada para a aquicultura e conservação de peixes Neotropicais, o pobre entendimento do sistema imune do hospedeiro pode resultar na rejeição e destruição do material do doador. Com isso, se fazem necessários o estudo e o desenvolvimento de métodos para análise tanto dos efeitos de drogas imunossupressoras quanto para a avaliação da imunocompatibilidade entre doadores e receptores. Logo, o presente estudo teve como objetivo aperfeiçoar um método para analisar a fagocitose in vivo em Astyanax altiparanae usando Saccharomyces cerevisiae marcado e avaliar seu perfil hematológico resultante da indução inflamatória. Para isso, S. cerevisiae foram marcados com vermelho Congo e injetados na cavidade celomática dos A. altiparanae na concentração de 2,5 x 106 células.mL-1. Peixes injetados com PBS e peixes não injetados foram mantidos como controle. Sangue foi colhido e a capacidade fagocítica e o índice fagocítico foram determinados após 1, 2, 3 e 6 horas após à injeção (hpi). A injeção de levedura estimulou a fagocitose com sucesso, com o melhor resultado atingido após 2 hpi. Ainda, foi observada uma alta rastreabilidade das leveduras fagocitadas e não fagocitadas sob microscopia óptica devido à marcação com vermelho Congo. O perfil hematológico foi similar ao observado usualmente em infecções recém-induzidas, indicando migração de linfócitos ao sítio inflamatório e aumento no número de fagócitos circulantes devido à resposta natural ao estímulo inflamatório. Como conclusão, nosso método foi eficiente para analisar a fagocitose in vivo em A. altiparanae e será uma ferramenta importante para a avaliação de eficácia de drogas imunossopressoras para esta espécie. Em adição, estes resultados podem contribuir para futuros estudos em imunocompetência em peixes, tanto em âmbito laboratorial quanto a campo.

Serum bactericidal activity as indicator of innate immunity in pacu Piaractus mesopotamicus (Holmberg, 1887) / Atividade bactericida do soro como indicador de imunidade inata de pacu Piaractus mesopotamicus (Holmberg, 1887)

The immune system of teleost fish has mechanisms responsible for the defense against bacteria through protective proteins in several tissues. The protein action can be evaluated by serum bactericidal activity and this is an important tool to analyze the immune system. Pacu, Piaractus mesopotamicus, is one of the most important fish in national aquaculture. However there is a lack of studies on its immune responses. In order to standardize and assess the accuracy of the serum bactericidal activity assay, fish were briefly challenged with Aeromonas hydrophila and sampled one week after the challenge. The bacterial infection increased the concentration of protective proteins, resulting in a decrease of colony-forming unit values expressed as well as an enhanced serum bactericidal activity. The protocol showed a reliable assay, appropriate to determine the serum bactericidal activity of pacu in the present experimental conditions.

O sistema imune de peixes teleósteos tem mecanismos responsáveis pela defesa contra bactérias e atua através de proteínas presentes em diversos tecidos. A ação destas proteínas pode ser avaliada pela atividade bactericida do soro, sendo esta uma importante ferramenta para analisar o sistema imune. O pacu, Piaractus mesopotamicus, é um peixe nativo muito importante para aquicultura nacional, entretanto há pouco conhecimento sobre o funcionamento de seu sistema imune. Assim foi realizado experimento para padronizar e avaliar a eficiência do ensaio de atividade bactericida. Resumidamente, peixes foram desafiados por Aeromonas hydrophila e amostradas uma semana após o desafio. A infecção bacteriana promoveu um aumento na concentração de proteínas protetoras, resultando em diminuição dos valores de unidades formadoras de colônias ou expressos também como aumento da atividade bactericida do soro. O protocolo se mostrou confiável, sendo apropriado para determinar a atividade bactericida do soro de pacu nas condições experimentais.

Hematology and productive performance of nile tilapia (Oreochromis niloticus) naturally infected with Flavobacterium columnare

Columnaris disease is one of the main causes of mortality in tilapia rearing and is responsible for large economic losses worldwide. Hematology is a tool that makes it possible to study organisms' physiological responses to pathogens. It may assist in making diagnoses and prognoses on diseases in fish populations. The hematological variables of nile tilapia were studied in specimens with a clinical diagnosis of columnaris disease and in specimens that were disease-free. The total erythrocyte count, hemoglobin rate, hematocrit percentage, mean corpuscular hemoglobin (MCH), mean corpuscular hemoglobin concentration (MCHC), mean corpuscular volume (MCV), organic defense blood cell percentages (leukocytes and thrombocytes) and hepatosomatic and splenosomatic index were determined. The results showed that there were changes in the erythrocytic series and in organic defense blood cells, in the fish infected with the bacterium, with reductions in erythrocytic variables and significant increases in the numbers of circulating lymphocytes and neutrophils.

Isolamento e resistência a antimicrobianos de cepas de Streptococcus spp. provenientes de rãs-touro (Lithobates catesbeianus) / Isolation and antimicrobial resistance of Streptococcus spp. strains from bullfrog (Lithobates catesbeiana)

Twelve bullfrogs were selected from two commercial frog farms and clinically diagnosed as attacked by Streptococcus disease. Sixty samples were collected, and Streptococcus spp. was isolated from all bullfrog, being 12 (100%) from the encephalus, seven from the kidneys (58.3%), three from the liver (25%), two from the spleen (16.6%), and one from the ascitic liquid (8.3%). Streptococcus "-hemolytic were isolated from all the 60 samples, which were sensible to chloramphenicol (100%), gentamycin (100%), vancomycin (96%), cefotaxime (96%), and cefoxitine (92%).

Isolation and characterization of Flavobacterium columnare (Bernardet et al. 2002) from four tropical fish species in Brazil / Isolamento e caracterização de Flavobacterium columnare de quatro espécies de peixes tropicais no Brasil

Flavobacterium columnare is the causative agent of columnaris disease in freshwater fish, implicated in skin and gill disease, often causing high mortality. The aim of this study was the isolation and characterization of Flavobacterium columnare in tropical fish in Brazil. Piracanjuba (Brycon orbignyanus), pacu (Piaractus mesopotamicus), tambaqui (Colossoma macropomum) and cascudo (Hypostomus plecostomus) were examined for external lesions showing signs of colunmaris disease such as greyish white spots, especially on the head, dorsal part and caudal fin of the fish. The sampling comprised 50 samples representing four different fish species selected for study. Samples for culture were obtained by skin and kidney scrapes with a sterile cotton swabs of columnaris disease fish and streaked onto Carlson and Pacha (1968) artificial culture medium (broth and solid) which were used for isolation. The strains in the liquid medium were Gram negative, long, filamentous, exhibited flexing movements (gliding motility), contained a large number of long slender bacteria and gathered into ‘columns'. Strains on the agar produced yellow-pale colonies, rather small, flat that had rhizoid edges. A total of four Flavobacterium columnare were isolated: 01 Brycon orbignyanus strain, 01 Piaractus mesopotamicus strain, 01 Colossoma macropomum strain, and 01 Hypostomus plecostomus strain. Biochemical characterization, with its absorption of Congo red dye, production of flexirubin-type pigments, H2S production and reduction of nitrates proved that the isolate could be classified as Flavobacterium columnare.

Flavobacterium columnare é o agente etiológico da columnariose em peixes de água doce, ocasionando enfermidade na pele e nas brânquias, provocando freqüentemente um grande número de mortalidade. O objetivo deste estudo foi o isolamento e a caracterização de Flavobacterium columnare em peixes tropicais no Brasil. Piracanjuba (Brycon orbignyanus), pacu (Piaractus mesopotamicus), tambaqui (Colossoma macropomum) e cascudo (Hypostomus plecostomus) foram examinados externamente com relação a sinais característicos de columnariose, como manchas acinzentadas na cabeça, região dorsal e pedúnculo caudal dos peixes. A amostragem compreendeu a coleta de 50 exemplares de peixes, representando as quatro diferentes espécies escolhidas para este estudo. Amostras para o isolamento foram obtidas através de raspado com swab estéril das lesões e do rim dos peixes clinicamente diagnosticados como acometidos por columnarios e imediatamente semeados em meios de culturas artificiais (líquido e sólido) próprios para o estudo de Flavobacterium segundo Carlson e Pacha (1968). No meio líquido, houve o desenvolvimento de microrganismos que observados em gota pendente apresentaram a forma de bacilos finos, longos, móveis por deslizamento. Através da coloração de Gram, apresentaram morfologia de bacilos finos, Gram negativos, agrupados em colunas. Em meio sólido, as colônias eram pequenas, cinza-amareladas, com borda em forma de raiz. No total, foram obtidos quatro isolamentos: 01 cepa de Brycon orbignyanus; 01 cepa de Piaractus mesopotamicus; 01 cepa de Colossoma macropomum; e 01 cepa de Hypostomus plecostomus. A caracterização bioquímica das amostras, como absorção do vermelho Congo, produção de flexirrubina, produção de H2S e redução do nitrato, sugere que os isolamentos poderiam ser classificados como Flavobacterium columnare.