Effects of native probiotic-candidates on the immune status, inflammatory response and disease resistance of turbot (Scophthalmus maximus, L.),upon rectal administration

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Beça, Filipa Andreia Coutinho
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.1/10695
Resumo: Probiotic bacteria have been widely studied in the past few decades as a viable, sustainable and efficient alternative to the existing method to prevent disease outbreak. Most commercial probiotics in animal husbandry are non-native species, which have been reported to fail settlement in the target organism. The aim of this project was to determine if the use of two probiotic-candidates, isolated from healthy wild turbot, could potentially exert beneficial effects on the immune status, inflammatory response and disease resistance of challenged juveniles in turbot farming, assessed upon rectal administration. The isolated bacteria were identified as closely related to Psychrobacter nivimaris and Psychrobacter faecalis, based on 16S rRNA (100% and 100% identity) and GYRB (96% and 97%) identification, respectively. This was evaluated experimentally by successive administrations of the respective probiotic (Pn, Pf) or, as control, PBS by rectal cannulation. Thereafter, fish were experimentally infected with the pathogen Tenacibaculum maritimum using a standardized immersion bath protocol. Virulence of the pathogen strain had previously been determined as LC50 after 7 d, assessing cumulative mortalities at 106, 107 and 108 CFU ml-1. To identify effects on the immune response, groups were assessed in triplicate before, 2 and 5 days post infection (0, 1 and 5 dpi), by determining gene expression of selected marker genes (mhc II α, il-1β, tcr, tgf β and tnf α) using RT-QPCR. In parallel, cumulative mortality over 14 days was studied at a higher pathogen concentration. Control-treated fish had marginally lower survival rates than fish that received one of the probiotic treatments. At 0 dpi, gene expression between treatments was comparable between treatments and control; only tgf, was decreased in the control group. At 1 dpi, gene expression of all genes was lower in the probiotic groups than in control fish. In contrast, at 5 dpi, no significant differences were observed between groups. As a conclusion, even though gene expression of the selected markers was not upregulated, the native probiotics candidates P. nivimaris and P. faecalis modulated survival upon experimental infection with T. maritimum, thereby illustrating the potential application of native probiotics in disease prophylaxis.
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The isolated bacteria were identified as closely related to Psychrobacter nivimaris and Psychrobacter faecalis, based on 16S rRNA (100% and 100% identity) and GYRB (96% and 97%) identification, respectively. This was evaluated experimentally by successive administrations of the respective probiotic (Pn, Pf) or, as control, PBS by rectal cannulation. Thereafter, fish were experimentally infected with the pathogen Tenacibaculum maritimum using a standardized immersion bath protocol. Virulence of the pathogen strain had previously been determined as LC50 after 7 d, assessing cumulative mortalities at 106, 107 and 108 CFU ml-1. To identify effects on the immune response, groups were assessed in triplicate before, 2 and 5 days post infection (0, 1 and 5 dpi), by determining gene expression of selected marker genes (mhc II α, il-1β, tcr, tgf β and tnf α) using RT-QPCR. In parallel, cumulative mortality over 14 days was studied at a higher pathogen concentration. Control-treated fish had marginally lower survival rates than fish that received one of the probiotic treatments. At 0 dpi, gene expression between treatments was comparable between treatments and control; only tgf, was decreased in the control group. At 1 dpi, gene expression of all genes was lower in the probiotic groups than in control fish. In contrast, at 5 dpi, no significant differences were observed between groups. As a conclusion, even though gene expression of the selected markers was not upregulated, the native probiotics candidates P. nivimaris and P. faecalis modulated survival upon experimental infection with T. maritimum, thereby illustrating the potential application of native probiotics in disease prophylaxis.Surtos de doenças transmissíveis são um dos problemas mais preocupantes e dispendiosos em aquacultura, considerando que agentes patogénicos, nomeadamente bactérias, propagam-se muito facilmente neste ambiente. A principal maneira de controlar esta questão, até agora, tem sido através da utilização de substâncias antimicrobianas e químicas, em uso terapêutico e profilático. No entanto, o uso a longo prazo e indiscriminado desses compostos tem sérias consequências no meio ambiente e, inevitavelmente, para a saúde humana. Como tal, é urgente investir e investigar opções sustentáveis para o controlo e prevenção de doenças. As bactérias probióticas têm sido amplamente estudadas nas últimas décadas como uma alternativa viável e eficiente aos métodos de profilaxia existentes. Probióticos definem-se como microorganismos suplementados que beneficiam o seu hospedeiro, através do aumento da resposta imune e resistência a doenças, o complemento da microbiota intestinal, a nutrição do hospedeiro e outros modos de acção. Maioria dos probióticos utilizados comercialmente em aquacultura provém de espécies não nativas ao hospedeiro, no entanto tem-se verificado que muitas vezes estes falham a colonização do organismo-alvo. Recentemente, tem-se recorrido a bactérias nativas como candidatas a probióticos, visto que poderão colonizar o intestino do peixe mais facilmente do que bactérias exógenas, e igualmente exercer efeitos benéficos. Neste âmbito, este projecto procurou determinar se o uso de dois candidatos a probióticos nativos de uma espécie de aquacultura de elevado valor comercial, o pregado, poderia modelar o seu estado imunológico e a resistência à doença quando expostos a uma infecção, após administração rectal dos mesmos. As bactérias em estudo foram isoladas de pregados selvagens saudáveis e identificadas como Psychrobacter nivimaris e Psychrobacter faecalis, ambas consideradas espécies recentes para a Ciência, e como tal, pouco estudadas com este intuito. Para esta avaliação, realizouse um estudo experimental, que incluiu um teste com os probióticos putativos durante nove dias, consistindo em dois eventos de inoculação com a bactéria candidata e um controlo de PBS. A administração das bactérias foi efectuada através de uma metodologia inovadora e adaptada a este caso, via canulação rectal, com o intuito de aumentar a probabilidade de colonização do intestino. Seguidamente, efectuou-se um challenge de banho de imersão com um patógenio de alta virulência e importância económica, Tenacibaculum maritimum. Realizaram-se três eventos de amostragem, um antes da infecção com o patógenio ( 0 dpi), e os seguintes dois e cinco dias após o challenge (1 dpi e 5 dpi). A resistência à doença foi avaliada pela monitorização da mortalidade acumulada ao longo dos 14 dias do desafio . A resposta inflamatória e o estado imunológico dos peixes foram avaliados por quantificação da expressão de genes marcadores do estado imunitário dos peixes, nomeadamente os genes mhc II α, il-1b, tcr, tgf β e tnf α, através da técnica RT-QPCR, com SYBR Green. Os peixes do grupo controlo infectado apresentaram as taxas de sobrevivência mais baixas, 80%, enquanto que os peixes inoculados com P. nivimaris não obtiveram mortalidade e com P. faecalis tiveram uma sobrevivência de 92%. Apenas foi encontrada uma diferença marginal entre as curvas de sobrevivência (teste de tendência Logrank, P = 0,0538). A expressão génica em 0 dpi demonstrou semelhantes níveis de mRNA em todos os tratamentos de todos os genes, excepto no gene tgf, onde o controlo demonstrou menor expressão. Às 1 dpi, peixes infectados e inoculados com o controlo demonstraram uma maior expressão génica para todos os genes, enquanto que às 5 dpi a expressão génica foi semelhante para todos os grupos. Considerando que os peixes submetidos à inoculação com as bactérias candidatas obtiveram maior sobrevivência durante a infecção, é provável que estes tenham agido de alguma forma benéfica sob o organismo, mesmo que isto não se reflita na expressão génica dos genes selecionados. Adicionalmente, estes resultados poderão ser reflexo do método de administração dos probióticos putativos, uma vez que esta metodologia é pioneira e ainda não foi testada noutros estudos. Em suma, neste projecto as bactérias nativas P. nivimaris e P. faecalis afectaram marginalmente a resistência à doença de peixes infectados e significativamente a expressão génica de peixes infectados, quando comparados ao controlo infectado, ainda que tenha diminuído a mesma. Isto pode ser uma indicação de que estas bactérias poderão ser boas candidatas a probióticos comerciais para pregado, já que são capazes de aumentar a resistência à doença in vivo, fornecendo uma proteção ampla ao organismo contra o patogénio em questão. Apesar de isto não se reflectir na expressão génica dos marcadores seleccionados, é provável que outros processos fisiológicos sejam modelados por estes candidatos a probióticos. Adicionalmente, a eficácia da inoculação de bactérias por administração rectal foi inconclusiva, pois apesar de ter dido uma técnica rápida e reproduzível, é incerto se este método promoveu a colonização dos probióticos putativos em pregado. Este foi um estudo preliminar para inferir a eficácia de P. nivimaris e P. faecalis como candidatos a probióticos e serve de base para novos testes para comprovar a sua capacidade como probióticos comerciais.Cabrita, ElsaSapientiaBeça, Filipa Andreia Coutinho2018-06-20T14:53:32Z2017-12-2020172017-12-20T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.1/10695TID:201930374enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-24T10:22:21Zoai:sapientia.ualg.pt:10400.1/10695Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T20:02:19.194524Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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