اثرات پپتید ضدمیکروبی هپسیدین ماهی آزاد دریای خزر در کنترل باکتری بیماریزای Streptococcus iniae در شرایط درون‎ تنی و بررسی اثر آن بر بیان ژن‎ های سایتوکین در ماهی آزاد دریای خزر (Salmo trutta caspius)

نوع مقاله: فیزیولوژی (جانوری)

نویسندگان

1 گروه شیلات، دانشکده علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران

2 گروه بیوشیمی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

3 گروه شیلات، دانشکده شیلات و محیط زیست، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی، گرگان، ایران

چکیده

هپسیدین ها گروهی از پپتیدهای ضدمیکروبی غنی از سیستئن هستند که در ماهیان علیه باکتری های گرم مثبت و گرم منفی و هم ­چنین ویروسها فعال هستند. هدف از انجام تحقیق حاضر، استفاده از پپتید سنتتیک هپسیدین ماهی آزاد دریای خزر­ (CtHep) برای کنترل باکتری Streptococcus iniae­ در شرایط درون تنی و هم­ چنین مطالعه اثرات تنظیم ایمنی این پپتید در ماهی آزاد دریای خزر می باشد. بچه ماهیان آزاد دریای خزر با میانگین وزنی 20 گرم به ­مقدار 1 میکروگرم به ازای هر گرم ماهی با پپتید سنتتیک CtHep تزریق شدند و سپس در معرض باکتری S. iniae قرار داده گرفتند. بعد از 24 ساعت، مقدار بیان ژن های سایتوکین و میزان بار باکتریایی کل در بافت‎ های کلیه و طحال در تیمارهای آزمایشی و گروه شاهد مورد بررسی قرار گرفت. میزان زنده مانی ماهیان نیز تا روز دهم بررسی شد. بیان ژنهای ­IL-1β ،­IL-6 و ­TNF-α در تیمارهای دریافت­ کننده CtHep به­ طور معنی داری نسبت به گروه شاهد افزایش یافت. به­ علاوه،­ میزان بار باکتریایی کل در بافت های کلیه و طحال در ماهیان آلوده شده به باکتری S. iniaeکه CtHep دریافت کرده بودند به ­طور معنی داری کم ­تر از ماهیان آلوده شده ای بود که CtHep دریافـت نکرده بـودند. درصد زنده مانی در ماهیان آلوده شده به باکتری S. iniae که پپتید ­CtHepدریافت کرده بودند، به ­طور قابل توجهی بیش ­تر از ماهیان آلوده ای بود که پپتید دریافت نکرده بودند. مطالعه اخیر نشان می دهد که پپتید ضدمیکروبی هپسیدین ماهی آزاد دریای خزر پتانسیل استفاده به ­عنوان عامل ضدمیکروبی و هم ­چنین به­ عنوان محرک ایمنی در آبزی پروری را دارد.

کلیدواژه‌ها


  1. Álvarez, C.A.; Guzmán, F.; Cárdenas, C.; Marshall, S.H. and Mercado, L., 2014. Antimicrobial activity of trout hepcidin. Fish and Shellfish Immunology. Vol. 41, No. 1, pp: 93-101.
  2. Aoki, W.; Kuroda, K. and Ueda, M., 2012. Next generation of antimicrobial peptides as molecular targeted medicines. Journal of Bioscience and Bioengineering. Vol. 114, pp: 365-370.
  3. Brogden, K.A.; Ackermann, M.; McCray, P.B. and Tack, B.F., 2003. Antimicrobial peptides in animals and their role in host defences. International Journal of Antimicrobial Agents. Vol. 22, pp: 465-478.
  4. Brown, K.L. and Hancock, R.E., 2006. Cationic host defense (antimicrobial) peptides. Current Opinion in Immunology. Vol. 18, No. 1, pp: 24-30.
  5. Burrowes, O.J.; Hadjicharalambous, C.; Diamond, G. and LEE, T.C., 2004. Evaluation of antimicrobial spectrum and cytotoxic activity of pleurocidin for food applications. Journal of Food Science. Vol. 69, No. 3, pp: 66-71.
  6. Casadei, E., 2011. The effect of dietary immunostimulation on antimicrobial peptide expression in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) and their potential role in defense against pathogens. Doctoral thesis. University of Aberdeen. 266 p.
  7. Chang, W.T.; Pan, C.Y.; Rajanbabu, V.; Cheng, C.W. and Chen, J.Y., 2011. Tilapia (Oreochromis mossambicus) antimicrobial peptide, hepcidin 1–5, shows antitumor activity in cancer cells. Peptides. Vol. 32, pp: 342-352.
  8. Chen, J.Y.; Lin, W.J. and Lin, T.L., 2009. A fish antimicrobial peptide, tilapia hepcidin TH2-3, shows potent antitumor activity against human fibrosarcoma cells. Peptides. Vol. 30, No. 9, pp: 1636-1642.
  9. Chen, J.; Nie, L. and Chen, J., 2018. Mudskipper (Boleophthalmus pectinirostris) hepcidin-1 and hepcidin-2 present different gene expression profile and antibacterial activity and possess distinct protective effect against Edwardsiella tarda infection. Probiotics and Antimicrobial Proteins. Vol. 10, No. 2, pp: 176-185.
  10. Chi, J.R.; Liao, L.S.; Wang, R.G.; Jhu, C.S.; Wu, J.L. and Hu, S.Y., 2015. Molecular cloning and functional characterization of the hepcidin gene from the convict cichlid (Amatitlania nigrofasciata) and its expression pattern in response to lipopolysaccharide challenge. Fish Physiology and Biochemistry. Vol. 41, No. 2, pp: 449-461.
  11. Douglas, S.E., 2012. Antimicrobial Peptides and Their Potential as Therapeutants in Aquaculture. In: Aquaculture Biotechnology. Edited by GL Fletcher and ML Rise. John Wiley and Sons. pp: 105-120.
  12. Hancock, R.E. and Lehrer, R., 1998. Cationic peptides: a new source of antibiotics. Trends in Biotechnology. Vol. 16, pp: 82-88.
  13. Hsieh, J.C.; Pan, C.Y. and Chen, J.Y., 2010. Tilapia hepcidin (TH) 2-3 as a transgene in transgenic fish enhances resistance to Vibrio vulnificus infection and causes variations in immune-related genes after infection by different bacterial species. Fish and Shellfish Immunology. Vol. 29, No. 3, pp: 430-439.
  14. Ingham, A.B. and Moore, R.J., 2007. Recombinant production of antimicrobial peptides in heterologous microbial systems. Biotechnology and Applied Biochemistry. Vol. 47, No. 1, pp: 1-9.
  15. Katzenback, B.A., 2015. Antimicrobial Peptides as Mediators of Innate Immunity in Teleosts. Biology. Vol. 4, No. 4, pp: 607-639.
  16. Khemtemourian, L.; Desbenoit, N.; Mahesh, P.; Chatterjee, S.; Deschemin, J.C.; Vaulont, S.; Tomas, A.; Sari, M.A. and Artaud, I., 2012. Synthesis and biological activity of mouse hepcidin peptide analogs containing three disulfide bridges: manual and microwave-assisted solid phase peptide synthesis. Protein and Peptide Letters. Vol. 19, pp: 219-227.
  17. Kooshkaki, M.R.; Bandehpour, M. and Kazemi, B., 2014. The design of the constructs of cpsD and simA genes of Streptococcus iniae. Novelty in Biomedicine. Vol. 2, No. 1, pp: 1-5.
  18. Liu, Y.; Han, X.; Chen, X.; Yu, S.; Chai, Y.; Zhai, T. and Zhu, Q., 2017. Molecular characterization and functional analysis of the hepcidin gene from roughskin sculpin (Trachidermus fasciatus). Fish and Shellfish Immunology. Vol. 68, pp: 349-358.
  19. Masso-Silva, J.A. and Diamond G., 2014. Antimicrobial peptides from fish. Pharmaceuticals. Vol. 7, No. 3, pp: 265-310.
  20. Pan, C.Y.; Huang, T.C.; Wang, Y.D.; Yeh, Y.C.; Hui, C.F. and Chen, J.Y., 2012. Oral administration of recombinant epinecidin-1 protected grouper (Epinephelus coioides) and zebrafish (Danio rerio) from Vibrio vulnificus infection and enhanced immune-related gene expressions. Fish and Shellfish Immunology. Vol. 32, No. 6, pp: 947-957.
  21. Pan, C.Y.; Peng, K.C.; Lin, C.H. and Chen, J.Y., 2011. Transgenic expression of tilapia hepcidin 1-5 and shrimp chelonianin in zebrafish and their resistance to bacterial pathogens. Fish and Shellfish Immunology. Vol. 31, No. 2, pp: 275-285.
  22. Pérez-Ramos, A.; Nácher-Vázquez, M.; Notararigo, S.; López, P. and Mohedano, M.L., 2015. Current and Future Applications of Bacterial Extracellular Polysaccharides. In: Probiotics, Prebiotics, and Synbiotics. Edited by VR Preedy and RR Watson. Elsevier Oxford, UK. pp: 329-344.
  23. Ruenkoed, S. and Wang, W., 2019. Cloning, characterization, antibacterial activity and expression of hamp in pond loach (Misgurnus anguillicaudatus) after bacterial challenge with Aeromonas hydrophila. Aquaculture. Vol. 499, pp: 61-71.
  24. Shike, H.; Lauth, X.; Westerman, M.E.; Ostland, V.E.; Carlberg, J.M.; Van Olst, J.C.; Shimizu, C.; Bulet, P. and Burns, J.C., 2002. Bass hepcidin is a novel antimicrobial peptide induced by bacterial challenge. European Journal of Biochemistry. Vol. 269, No. 8, pp: 2232-2237.
  25. Shirdel, I.; Kalbassi, M.R.; Hosseinkhani, S.; Paknejad, H. and Wink, M., 2019. Cloning, characterization and tissue-specific expression of the antimicrobial peptide hepcidin from Caspian trout (Salmo caspius) and the antibacterial activity of the synthetic peptide. Fish and Shellfish Immunology. Vol. 90, pp: 288-296.
  26. Soltani, M.; Jamshidi, S. and Sharifpour, I., 2005. Streptococcosis caused by Streptococcus iniae in farmed rainbow trout (Oncorhynchys mykiss) in Iran: biophysical characteristics and pathogenesis. Bulletin of the European Association of Fish Pathologists. Vol. 25, No. 3, pp: 95-106.
  27. Zhang, J.; Yu, L.P.; Li, M.F. and Sun, L., 2014. Turbot (Scophthalmus maximus) hepcidin-1 and hepcidin-2 possess antimicrobial activity and promote resistance against bacterial and viral infection. Fish and Shellfish Immunology. Vol. 38, No. 1, pp: 127-134.
  28. Zhang, J.M. and An, J., 2007. Cytokines, inflammation and pain. International Anesthesiology Clinics. Vol. 45, No. 2, pp: 27-37.