Toposome: source of antimicrobial molecules in the gonads of the sea urchin Lytechinus variegatus (Lamarck, 1816)

Sea urchins live in a challenging environment that requires rapid and efficient responses against pathogens and invaders. This response may be also important in reproductive processes once males and females release their gametes into water. In addition, the gonads are organs with dual function: reproductive organ and nutrient reserve, therefore it needs efficient protective mechanisms to preserve the nutrients as well as the reproductive cells. The aim of this study was to evaluate the presence and characterize antimicrobial molecules in the male and female gonads of the sea urchin Lytechinus variegatus. Through HPLC purification, antimicrobial activity test and mass spectrometry several antimicrobial molecules were found in the gonads of both gender. Computational in silico analyses showed that they are fragments of a glycoprotein called toposome, also known as major yolk protein (MYP) which is one of the major proteins found in the gonads. Although different functions have been reported for this protein, this is the first description of a direct antimicrobial activity in Lytechinus variegatus. The results indicate that when undergoing proteolysis the toposome generates different fragments with antimicrobial activity which may indicate the importance of a rapid defense response strategy against invading microorganisms in the gonads used by both males and females sea urchins.

Behavior as an early sign of toxicity and respiratory system injury induced by cadmium in zebrafish / O comportamento como um sinal precoce de toxicidade e lesões no sistema respiratório induzidas por cádmio em zebrafish

The aim of the present study was to determine the validity of behavior as an early sign of toxicity and respiratory injuries induced by acute exposure to cadmium in adult zebrafish (Danio rerio). The effects of three cadmium concentrations (35, 45, and 55 µg/L) on zebrafish behavior (i.e., general activity, exploratory/motor behavior, climbing to the water surface, tremors, and erratic movements) and gill histology after 1 h of exposure was assessed.  Compared with controls, cadmium exposure increased the number of climbs to the water surface and total time spent at the water surface, increased the percentage and intensity of tremors, and increased erratic movements. Cadmium exposure also caused stage I injury to the gills, with the presence of chloride cells in secondary lamellae, dilation of the capillaries, hyperplasia of the gill epithelium, and fusion of the secondary gill lamellae. These effects were observed mainly at concentrations of 45 and 55 µg/L. Our results indicate that 45 and 55 µg/L cadmium induces behavioral dysfunction and 55 µg/L significant gill injury, even with only 1 h exposure, revealing respiratory system impairments. The present model may be an interesting tool for analyzing early toxicity and respiratory injuries  in fish.(AU)

O objetivo do presente estudo foi determinar a validade do comportamento como sinal precoce de toxicidade e as  lesões respiratórias induzidas pela exposição aguda de cádmio em peixe-zebra adulto (Danio rerio). Foram avaliados os efeitos de três concentrações de cádmio (35, 45 e 55 g / L) no comportamento do peixe-zebra (atividade geral, comportamento exploratório / motor, subida à superfície da água, tremores e movimentos erráticos) e a histologia das brânquias após 1 h de exposição.  Comparados aos grupos controle, a exposição dos peixes ao cádmio aumentou o número de subidas para a superfície da água, o tempo total gasto na superfície da água, a porcentagem e a intensidade dos tremores e de movimentos erráticos. A exposição ao cádmio também causou lesão de estágio I das brânquias, com presença de células de cloreto em lamelas secundárias, dilatação dos capilares, hiperplasia do epitélio branquial e fusão das lamelas de brânquias secundárias. Esses efeitos foram observados principalmente em concentrações de 45 e 55 g / L. Estes resultados indicam que as concentrações de 45 e 55 g / L de cádmio induzem disfunção comportamental e 55 ug/L lesão branquial, mesmo com apenas 1 hora de exposição, revelando comprometimento do sistema respiratório. O presente modelo pode ser uma ferramenta interessante para analisar toxicidade precoce e lesões respiratórias em peixes.(AU)

Behavior as an early sign of toxicity and respiratory system injury induced by cadmium in zebrafish / O comportamento como um sinal precoce de toxicidade e lesões no sistema respiratório induzidas por cádmio em zebrafish

The aim of the present study was to determine the validity of behavior as an early sign of toxicity and respiratory injuries induced by acute exposure to cadmium in adult zebrafish (Danio rerio). The effects of three cadmium concentrations (35, 45, and 55 µg/L) on zebrafish behavior (i.e., general activity, exploratory/motor behavior, climbing to the water surface, tremors, and erratic movements) and gill histology after 1 h of exposure was assessed.  Compared with controls, cadmium exposure increased the number of climbs to the water surface and total time spent at the water surface, increased the percentage and intensity of tremors, and increased erratic movements. Cadmium exposure also caused stage I injury to the gills, with the presence of chloride cells in secondary lamellae, dilation of the capillaries, hyperplasia of the gill epithelium, and fusion of the secondary gill lamellae. These effects were observed mainly at concentrations of 45 and 55 µg/L. Our results indicate that 45 and 55 µg/L cadmium induces behavioral dysfunction and 55 µg/L significant gill injury, even with only 1 h exposure, revealing respiratory system impairments. The present model may be an interesting tool for analyzing early toxicity and respiratory injuries  in fish.

O objetivo do presente estudo foi determinar a validade do comportamento como sinal precoce de toxicidade e as  lesões respiratórias induzidas pela exposição aguda de cádmio em peixe-zebra adulto (Danio rerio). Foram avaliados os efeitos de três concentrações de cádmio (35, 45 e 55 g / L) no comportamento do peixe-zebra (atividade geral, comportamento exploratório / motor, subida à superfície da água, tremores e movimentos erráticos) e a histologia das brânquias após 1 h de exposição.  Comparados aos grupos controle, a exposição dos peixes ao cádmio aumentou o número de subidas para a superfície da água, o tempo total gasto na superfície da água, a porcentagem e a intensidade dos tremores e de movimentos erráticos. A exposição ao cádmio também causou lesão de estágio I das brânquias, com presença de células de cloreto em lamelas secundárias, dilatação dos capilares, hiperplasia do epitélio branquial e fusão das lamelas de brânquias secundárias. Esses efeitos foram observados principalmente em concentrações de 45 e 55 g / L. Estes resultados indicam que as concentrações de 45 e 55 g / L de cádmio induzem disfunção comportamental e 55 ug/L lesão branquial, mesmo com apenas 1 hora de exposição, revelando comprometimento do sistema respiratório. O presente modelo pode ser uma ferramenta interessante para analisar toxicidade precoce e lesões respiratórias em peixes.