Immune response of teleost fish to helminth parasite infection / Resposta imune de peixes teleósteos às infecções por parasitos helmintos

Abstract Fish immune systems have become the subject of several studies due to the growing development of aquaculture and fisheries, and the demand for healthy produce for human consumption. Among the parasites responsible for diseases in fish farming, helminths stand out because they cause infections in farmed fish and decrease food conversion, zootechnical performance and meat quality. In the present review, the components that participate in the innate and adaptive immune responses of teleost fish that have so far been described are presented in order to summarize the defenses that these hosts have recourse to, in combating different groups of helminth parasites.

Resumo O sistema imune dos peixes tem se tornado alvo de muitas pesquisas devido ao crescente desenvolvimento da aquicultura e da pesca, assim como a exigência de obtenção de animais saudáveis para o consumo humano. Dentre os parasitos responsáveis pelas enfermidades na piscicultura, os helmintos destacam-se por causarem infecções nos peixes cultivados e por ocasionarem diminuição da conversão alimentar, do desempenho zootécnico e da qualidade da carne. Nesta revisão, apresentaremos os componentes que participam das respostas imunes inata e adaptativa dos peixes teleósteos já descritos, a fim de sintetizar à quais defesas o hospedeiro recorre frente aos diferentes grupos de parasitos.

Disease resistance of pacu Piaractus mesopotamicus (Holmberg, 1887) fed with β-glucan / Resistência à doença em pacu, Piaractus mesopotamicus (Holmberg, 1887), alimentados com β-glucana

Effects of β-glucan on innate immune responses and survival were studied in pacu experimentally infected with Aeromonas hydrophila. Fish fed diets containing 0, 0.1% and 1% β-glucan were injected with A. hydrophila. β-glucan enhanced fish survival in both treated groups (26.7% and 21.2% of the control, respectively). Leukocyte respiratory burst and alternative complement pathway activities were elevated after bacterial challenge regardless the β-glucan concentration. Lysozyme activity was higher after infection and showed a gradual increase as β-glucan concentration increased. A significant elevation in WBC count was observed either after bacterial challenge or by influence of β-glucan separately. The same response was observed in the number of thrombocytes, lymphocytes, eosinophils, LG-PAS positive cell and monocytes. It can be concluded that feeding pacu with β-glucan can increase protection against A. hydrophila, due to changes in non-specific immune responses.

Os efeitos da β-glucana sobre as respostas imunes inatas e a sobrevivência foram estudados em pacu experimentalmente infectado com Aeromonas hydrophila. Peixes alimentados com dietas contendo 0,1% e 1% de β-glucana foram injetados com 1 × 108 CFU de A. hydrophila após 7 dias de alimentação. A sobrevivência de peixes foi maior nos dois grupos tratados em comparação ao grupo controle (26,7% e 21,2%, respectivamente). A atividade respiratória de leucócitos e a atividade hemolítica do complemento – via alternativa estavam elevadas após desafio bacteriano independentemente da concentração de β-glucana. A atividade de lisozima foi maior após a infecção e mostrou um aumento gradual de acordo com a concentração do imunoestimulante. Observou-se um aumento significativo na contagem de leucócitos totais após o desafio bacteriano e influência de β-glucana. A mesma resposta foi observada para trombócitos, linfócitos, eosinófilos, leucócito PAS positivo e monócitos. Com exceção de neutrófilos, que diminuíram frente ao mais alto nível do imunoestimulante e não se alteraram após a infecção, as outras células aumentaram após a exposição à A. hydrophila. A β-glucana não afetou os níveis de proteína total do soro, que aumentaram após o desafio bacteriano. Conclui-se que a administração de β-glucana em pacu pode aumentar a proteção contra A. hydrophila, por alterações nas respostas imunes de não-específicas.

Proposed method for agglutinating antibody titer analysis and its use as indicator of acquired immunity in pacu, Piaractus mesopotamicus / Aglutinante de anticorpos como indicador de imunidade adquirida de pacu Piaractus mesopotamicus

Antibody can be assessed by agglutinating antibody titer which is a quantitative measure of circulating antibodies in serum from fish previously immunized. The antibody evaluation has been performed with different fish species, and is considered a reliable method that can be applied to confirm several hypothesis regarding acquired immunity, even in conjunction with precise methods to describe immune mechanisms. In order to provide appropriate analytical methods for future studies on the specific immune system of native fish, the present study standardized on assay to measure the serum agglutinating antibody titer produced after immunization with inactivated A. hydrophila and levamisole administration in pacu. It was possible to determine the agglutinating antibodies titer in a satisfactorily way in pacu immunized with inactive A. hydrophila, and the highest titers were observed on fish fed with levamisole.

Os anticorpos podem ser avaliados pelo título aglutinante de anticorpos, que é uma medida quantitativa de anticorpos no soro de peixe previamente imunizados. A determinação do título de anticorpos foi realizada com diversas espécies de peixes e é considerado um método confiável que pode ser aplicado para confirmar diversas hipóteses que envolvam o sistema adquirido de defesa, mesmo em conjunto com métodos precisos, para descrever mecanismos imunes. A fim de prover métodos analíticos adequados para futuros estudos sobre o sistema imune específico de peixes nativos, o presente estudo aperfeiçoou o ensaio para avaliar o título aglutinante de anticorpos em soro de pacu imunizados com A. hydrophila e alimentados com levamisol. Foi possível determinar o título aglutinante de anticorpos de forma satisfatória, em pacus imunizados com A. hydrophila inativa, e os maiores títulos foram observados em peixes alimentados com levamisol.

Nanoparticles and microparticles of polymers and polysaccharides to administer fish vaccines

Aquaculture has become an important economic sector worldwide, but is faced with an ongoing threat from infectious diseases. Vaccination plays a critical role in protecting commercially raised fish from bacterial, viral and parasitic diseases. However, the production of effective vaccines is limited by the scarcity of knowledge about the immune system of fish. Improving vaccines implies using antigens, adjuvants and employing methods of administration that are more effective and less harmful to the fish. In this context, in recent year there have studies of methods of encapsulating antigens in matrices of different types to apply in fish vaccines. This work reviews the new methods to improve fish vaccines by encapsulating them in polymers and polysaccharides.

Characterization of the acute inflammatory response in the hybrid tambacu (Piaractus mesopotamicus male × Colossoma macropomum female) (Osteichthyes) / Caracterização da resposta inflamatória aguda no híbrido tambacu (Piaractus mesopotamicus macho × Colossoma macropomum fêmea) (Osteichthyes)

This work evaluated the acute inflammatory response induced by injections of 0.5 mL saline solution (control), 500 µg carrageenin and 0.5 mL thioglycollate 3 percent in the swim bladder of juvenile tambacu hybrid. Fish were distributed in three treatments, three replications and acclimated for a period of 10 days before assay. The cell characterization from the inflammatory exudate was performed in Giemsa and PAS stained smears. Carrageenin, injected in fish, showed an increase on the total number of cells in the inflammatory exudate when compared to saline and thioglycollate injected. Whereas, for carrageenin-injected fish, the percentage of thrombocyte was higher than thioglycollate. On the other hand, granulocyte percentage in thioglycollate-injected fish was higher than the ones injected using carrageenin. Carrageenin provoked the highest migration of macrophage to the inflammatory site. The PAS method confirmed the presence of three types of granulocytes: eosinophilic granular cell (EGC) type 1 with the characteristics of a special granulocytic cell commonly found in the circulating blood; EGC type 2 shorter than the last one and neutrophil. This study contributes to a better understanding of the inflammatory response and infectious processes in native fish.

Este estudo avaliou a resposta inflamatória aguda induzida por injeções de 0,5 mL de solução salina (controle), 500 µg de carragenina e 0,5 mL de tioglicolato a 3 por cento na bexiga natatória de juvenis do híbrido tambacu. Os peixes foram distribuídos em três tratamentos, três repetições e aclimatados durante 10 dias antes do ensaio. A caracterização das células do exsudato inflamatório foi feita após coloração com Giemsa e PAS. Peixes injetados com carragenina apresentaram maior número de células no exsudato inflamatório do que com salina e tioglicolato. A porcentagem de trombócitos no exsudato foi maior nos injetados com carragenina quando comparada com a dos injetados com tioglicolato. Por outro lado, o percentual de granulócitos foi maior em animais injetados com tioglicolato do que em animais injetados com carragenina. A carragenina provocou maior migração de macrófagos para o foco inflamatório. O método de PAS confirmou a presença de três tipos de granulócitos: célula granular eosinofílica (CGE) tipo 1 com as características da célula granulocítica especial encontrada no sangue, CGE tipo 2, menor do que esta última, e de neutrófilos. Este estudo contribui para o melhor entendimento da resposta inflamatória e dos processos infecciosos em peixes nativos.

Resposta fisiológica à infestação experimental com ichthyophthirius multifiliis (Fouquet, 1876) em alevinos de jundiá (Rhamdia quelen quoy e gaimard, 1824) previamente alimentados com diferentes fontes lipídicas / Physiological response of experimental challenge of Ichthyophthirius multifiliis (Fouquet, 1876) in jundiá (Rhamdia quelen quoy and gaimard, 1824) fingerlings rather fed with different lipid sources

Um fator limitante nas primeiras fases do cultivo do jundiá (Rhamdia quelen Quoy e Gaimard, 1824) é a presença da ictioftiríase. Os ácidos graxos poliinsaturados (PUFAs) presentes na dieta possuem uma potente atividade imuno-moduladora, e esta atividade depende da espécie analisada e da quantidade/qualidade dos PUFAs da dieta. O objetivo do presente estudo foi avaliar a resposta fisiológica de alevinos de jundiá, alimentados com diferentes fontes de ácidos graxos, quando parasitados pelo protozoário Ichthyophthirius multifiliis (Fouquet, 1876). Alevinos de jundiá (7,6±0,8g) alimentados durante sete semanas com cinco dietas contendo diferentes fontes lipídicas: óleos de peixe, linhaça e milho foram expostos ao protozoário. No quinto dia a presença da doença foi detectada. Amostras de sangue foram coletadas e sobrevivência e graus de infestação foram estimados. As diferentes dietas afetaram a sobrevivência dos alevinos, sendo que alevinos que consumiram dietas com óleo de peixe apresentaram uma maior sobrevivência. O hematócrito e o grau de infestação não apresentaram diferença estatística significativa entre os tratamentos, entretanto a contagem diferencial dos leucócitos registrou diferença. Os resultados mostraram pela primeira vez no jundiá que, diferentes fontes lipídicas produzem respostas fisiológicas diversas, podendo representar uma alternativa ao tratamento da doença. Novos estudos deverão ser realizados no sentido de aprofundar o conhecimento aqui gerado.

A limiting factor in the early stage of the jundiá (Rhamdia quelen Quoy; Gaimard, 1824) culture is the presence of diseases such as ichthyophthiriasis or "Ich". Dietary polyunsaturated fatty acids (PUFAs) have a potent immunomodulatory activity; and this activity depend of the fish species, quantity/quality of the dietary PUFAS. The aim of this study was evaluate the physiologic response ofjundiá, rather fed diets with different sources of fatty acids when challenge to Ich disease. Fingerlings ofjundiá (7.6±0.8g) were fed during seven weeks with five diets with a different lipid source: fish, linseed and corn oils. Then, the fish were challenged with the Ichthyophthirius multifiliis (Fouquet, 1876). On the 5th day, the presence of the disease was detected. Survival rate, blood samples and infection grade were recorded. Diets affect the survival rate of fingerlings, thus fish fed with diet with fish oil showed a higher survival. Hematocrit and infestation grade no recorder differences among treatment. The differential analysis of white blood cells shows difference. The results point out, at first time injundiá, that dietary lipids caused diversity physiologic response, this may be represent an opportunity for the disease treatment. New studies must be carrying out to deep knowledge found.

Variation in the molecular weight of Photobacterium damselae subsp. piscicida antigens when cultured under different conditions in vitro

The antigenicity of Photobacterium damselae (Ph. d.)subsp. piscicida, cultured in four different growth media[tryptone soya broth (TSB), glucose-rich medium (GRM),iron-depleted TSB (TSB+IR-), and iron-depleted GRM(GRM+IR-)] was compared by enzyme-linked immuno-sorbent assay (ELISA) and Western blot analysis usingsera obtained from sea bass (Dicentrarchus labrax) raisedagainst live or heat-killed Ph. d. subsp. piscicida. Theantigenic expression of Ph. d. subsp. piscicida was found todiffer depending on the culture medium used. A significantlyhigher antibody response was obtained with iron-depletedbacteria by ELISA compared with non-iron depletedbacteria obtained from the sera of sea bass raised againstlive Ph. d. subsp. piscicida. The sera from sea bass raisedagainst live bacteria showed a band at 22kDa in bacteriacultured in TSB+IR- or GRM+IR- when bacteria thathad been freshly isolated from fish were used for thescreening, while bands at 24 and 47kDa were observedwith bacteria cultured in TSB or GRM. When bacteriawere passaged several times on tryptic soya agar prior toculturing in the four different media, only bands at 24 and47kDa were recognized, regardless of the medium used toculture the bacteria. It would appear that the molecularweight of Ph. d. subsp. piscicida antigens change in thepresence of iron restriction, and sera from sea bassinfected with live bacteria are able to detect epitopes onthe antigens after this shift in molecular weight.

Immunostimulatory effect of Tinospora cordifolia Miers leaf extract in Oreochromis mossambicus.

Immunostimulatory effect of leaf extract of T. cordifolia on (i) specific immunity (antibody response), (ii) non-specific immunity (neutrophil activity) and (iii) disease resistance against Aeromonas hydrophila was investigated in O. mossambicus. Ethanol and petroleum ether extracts of the leaves were used. Both ethanol and petroleum ether extracts administered at doses of 0.8, 8 or 80 mg/kg body weight, prolonged the peak primary antibody titres upto one to three weeks. Ethanol extract at the dose of 8 mg/kg and petroleum ether extract at the doses of 0.8 or 8 mg/kg enhanced the secondary antibody response. All the doses of ethanol extract significantly enhanced neutrophil activity. Fish injected with petroleum ether or ethanol extract at a dose of 8 mg/kg were protected against experimental infection with virulent A. hydrophila. The results indicates the potential of T. cordifolia leaf extracts for use as an immunoprophylactic to prevent diseases in finfish aquaculture.