Поствакцинальні зміни маркерів окислення ліпідів і білків жабер райдужної форелі (oncorhynchus mykiss walbaum) імунізуваної проти yersinia ruckeri

Завантажити PDF

DOI: 10.32900/2312-8402-2020-124-24-35

Ткаченко Г.,
Кургалюк Н.,
Інститут біології та наук про Землю, Поморська Академія в Слупську, Польща,
Грудневская І.,
Інститут внутрішнього рибальства ім. Станіслава Саковича, Жуково, Польща,
Пенкала-Сафінская А.,
Національний дослідницький ветерина-нарний інститут, Пулави, Польща

Ключові слова: Yersinia ruckeri, райдужна форель (Oncorhynchus mykiss Walbaum), жабра, пероральна вакцинація, речовини, що реагують з 2-тіобарбітурової кислотою, альдегідні і кетонові похідні окислювально модифікованих білків

Метою дослідження була оцінка вмісту біомаркерів окислювального стресу (речовин, що реагують з 2-тіобарбітурової кислотою як біомаркер перекисного окислення ліпідів, альдегідних і кетонових похідних окислювально модифікованих білків) в жабрах райдужної форелі (Oncorhynchus mykiss Walbaum) вакцинованої проти Yersinia ruckeri.
В експериментах використовувалася райдужна форель (Oncorhynchus mykiss Walbaum) із середньою масою тіла (107,9 ± 3,1) г. Дослідження проводилося в відділі вивчення лососевих риб Інституту внутрішнього рибальства в Рутках (Польща). Експерименти проводилися при температурі води 14,5 ± 0,5 °C і pH 7,5. Рівень розчиненого кисню становив близько 12 мг/л при додатковій подачі кисню з потоком води 25 л в хвилину, фотоперіодом 12 годин на добу. Рибу годували комерційної гранульованої дієтою на оптимальному рівні з використанням 12-годинних стрічкових годівниць для риби. Всі ферментатівние аналізи проводилися на кафедрі зоології та фізіології тварин Інституту біології та наук про Землю Поморського університету в Слупську (Польша). Після вакцинації риб утримували протягом 60 днів при температурі води 14,5 ± 0,5 °C і pH 7,5. У нашому дослідженні було використано 15 райдужних форелей необробленого контролю і 15 вакцинованих форелей. Через два місяці після імунізації були відібрані зразки райдужної форелі. Риба була спіймана та убита через 61 день після вакцинації (n = 15 у кожній групі). Зябра видалені на місці. Органи промивали від крові холодним буфером для виділення і гомогенізували, використовуючи скляний гомогенізатор H500 з рухомим товкачем, зануреним в баню з крижаною водою, з отриманням гомогенної речовини у співвідношенні 1: 9 (вага / об’єм). Буфер для виділення характеризувався 100 мМ Тріс-HCl; pH 7,2 доводили за допомогою HCl. Гомогенати цінтрифугували при 3000 g протягом 15 хв при 4 °C. Після центрифугування супернатант збирали і заморожували при -20 °C до аналізу. Вміст білку визначали за методом Бредфорда (1976) з використанням бичачого альбуміну сироватки в якості стандарту. Поглинання реєстрували при 595 нм. Всі ферментативні аналізи проводили при 22 ± 0,5 °C з використанням спектрофотометра Specol 11 (Carl Zeiss Jena, Німеччина) в двох повторностях. Ферментативні реакції запускали додаванням тканинного супернатанта.
Наші результати показали, що імунізація не змінює жабри райдужної форелі. Параметри окисного стресу, досліджені в гомогенаті жаьер, тобто перекисне окислення ліпідів, що вимірюється за кількістю речовин, що реагують з 2-тіобарбітуровою кислотою, а також альдегідних (збільшилося на 18,9 %) і кетонових похідних окислювально модифікованих білків (зменшилося на 6,5 %), змінилися незначно (p>0,05) в жабрах вакцинованих риб. Таким чином, імунізація вакциною проти Yersinia не змінює вмісту біомаркерів окисного стресу в порівнянні з необробленим контролем на другий місяць після імунізації. Наші результати підтверджують, що вакцина проти Y. ruckeri не робить шкідливого впливу на стан і метаболізм в жабрах риб. Зміни вмісту біомаркерів окисного стресу доводять, що вакцина проти Y. ruckeri не має негативних ефектів.

Бібліографічний список

  1. Barnes, A. C. (2011). Enteric Redmouth Disease (ERM) (Yersinia ruckeri). Fish Diseases and Disorders, Volume 3: Viral, Bacterial and Fungal Infections, 2nd, P.T.K. Woo, D.W. Bruno (Eds). MPG Books Group, UK.
  2. Bradford, M. (1976). A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal. Biochem., 72, 248–254.
  3. Bruno, D. (1990). Enteric Redmouth Disease; Aquac. Inf. Ser. Available online: https://www2.gov.scot/Topics/marine/science/Publications/FRS-Reports/ais.
  4. Bullock, G. (1989). Enteric Redmouth Disease. Fish Heal. Bull., Available online : https://apps.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a322943.pdf.
  5. Chevion,, Berenshtein, E., & Stadtman, E. R. (2000). Human studies related to protein oxidation: protein carbonyl content as a marker of damage. Free Radic. Res., 33 (Suppl.), S99–S108.
  6. Dos Santos, N. M., Taverne-Thiele, J. J., Barnes, A. C., van Muiswinkel, B., Ellis, A. E., & Rombout, J. H. (2001). The gill is a major organ for antibody secreting cell production following direct immersion of sea bass (Dicentrarchuslabrax, L.) in a Photobacteriumdamselae ssp. Piscicidabacterin : an ontogenetic study. Fish Shellfish Immunol., 11(1), 65–74.
  7. Dröge, W. (2002). Free radicals in the physiological control of cell function. Rev., 82(1), 47–95.
  8. Dubinina, E. , Burmistrov, S. O., Khodov, D. A., Porotov, I. G. (1995). Okislitel’naia modifikatsiia belko v syvorotki krovi cheloveka, metode e opredeleniia [Oxidative modification of human serum proteins. A method of determining it]. Vopr. Med. Khim., 41(1), 24–26 [in Russian].
  9. Ewing, W. H., Ross, A. J., Brenner, D. J., Fanning, G. R. (1978). Yersinia ruckeri nov. Redmouth (rm) bacterium. International Journal of Systematic Bacteriology, 28(1), 37–44.
  10. From, J., Rasmussen, G. (1984). A growth model, gastric evacuation, and body composition in rainbow trout, Salmo gaidneri Richardson 1836. Dana, 3, 61–139.
  11. Fuhrmann, H., Böhm, K., & Schlotfeldt, H. (1983). An outbreak of enteric red mouth disease in West Germany. Fish Dis., 6, 309–311.
  12. Grove, S., Johansen, R., Reitan, L. J., & Press, C.M. (2006). Immune- and enzyme histochemical characterization of leukocyte populations within lymphoid and mucosal tissues of Atlantic halibut (Hippoglossushippoglossus). Fish Shellfish Immunol., 20(5), 693–708.
  13. Harun, N. , Wang, T., & Secombes C. J. (2011). Gene expression profiling in naïve and vaccinated rainbow trout after Yersinia ruckeriinfection : insights into the mechanisms of protection seen in vaccinated fish. Vaccine, 29(26), 4388–4399.
  14. Haugarvoll, E., Bjerkås, I., Nowak, B.F., Hordvik, I., & Koppang, E. (2008). Identification and characterization of a novel intraepithelial lymphoid tissue in the gills of Atlantic salmon. J. Anat. 213(2), 202-209.
  15. Jaafar, R. , Al-Jubury, A., Dalsgaard, I., Mohammad Karami, A., Kania,P.W., & Buchmann, K. (2019). Effect of oral booster vaccination of rainbow trout against Yersinia ruckeri depends on type of primary immunization. Fish Shellfish Immunol., 85, 61–65.
  16. Kamyshnikov, V. S. (2004). A reference book on the clinic and biochemical researches and laboratory diagnostics. MED press-inform, Moscow [іn Russian].
  17. Koppang, E. , Fischer, U., Moore, L., Tranulis, M. A., Dijkstra, J. M., Köllner, B., Aune, L., Jirillo, E., & Hordvik, I. (2010). Salmonid T cells assemble in the thymus, spleen and in novel interbranchial lymphoid tissue. J. Anat., 217(6), 728–739.
  18. Kumar, G., Menanteau-Ledouble, S., Saleh, M., & El-Matbouli, M. (2015). Yersinia ruckeri, the causative agent of enteric Redmouth disease in fish. Res., 46(1), 103.
  19. Levine, R. L. (2002). Carbonyl modified proteins in cellular regulation, aging, and disease. Free Radic. Biol. Med., 32(9), 790–796
  20. Levine, R. L., Garland, D., Oliver, C. N., Amici, A., Climent, I.,     Lenz, A.-G., Ahn, B.-W., Shaltiel, S., & Stadtman, E. R. (1990). Determination of carbonyl content in oxidatively modified proteins. Methods Enzymol., 186,465–478.
  21. Olson, K. R. (2002). Vascular anatomy of the fish gill. Exp. Zool., 293(3), 214–231.
  22. Ormsby, M. J., Caws, T., Burchmore, R., Wallis, T., Verner-Jeffreys, D. W., & Davies, R. L. (2016). Yersinia ruckeri Isolates Recovered from Diseased Atlantic Salmon (Salmo salar) in Scotland Are More Diverse than Those from Rainbow Trout (Oncorhynchus mykiss) and Represent Distinct Subpopulations. Environ. Microbiol., 82 (19), 5785–5794.
  23. Paiva, C. N., & Bozza, M. T. (2014). Are reactive oxygen species always detrimental to pathogens? Redox Signal., 20(6), 1000–1037.
  24. Pękala, A., Antychowicz, J. (2010). Yersiniosis of salmonids – epizootiology of the disease, methods of its elimination. Medycyna Wet., 66 (6), 374–377
  25. Poljsak, B., Šuput, D., & Milisav, I. (2013). Achieving the balance between ROS and antioxidants: when to use the synthetic antioxidants. Med. Cell Longev., 2013, 956792.
  26. Quentel, C., & Vigneulle, M. (1997). Antigen uptake and immune responses after oral vaccination. Biol. Stand., 90, 69–78.
  27. Rahal, A., Kumar, A., Singh, V., Yadav, B., Tiwari, R., Chakraborty, S., & Dhama, (2014). Oxidative stress, prooxidants, and antioxidants: the interplay. Biomed. Res. Int., 2014, 761264.
  28. Raida, M. K., Nylén, J., Holten-Andersen, L., & Buchmann, K. (2011). Association between plasma antibody response and protection in rainbow trout Oncorhynchus mykiss immersion vaccinated against Yersinia ruckeri. PLoS One, 6 (6), e18832.
  29. Ross, A. J., Rucker, R. R., & Ewing, W. H. (1966). Description of a bacterium associated with Redmouth disease of rainbow trout (Salmo gairdneri). J. Microbiol., 12 (4), 763–770.
  30. Salinas, I., Zhang, Y. , & Sunyer, J. O. (2011). Mucosal immunoglobulin’s and B cells of teleost fish. Dev. Comp. Immunol., 35(12), 1346–1365.
  31. Stadtman, E. R., Levine, R. L. (2000). Protein oxidation. NY Acad. Sci., 899, 191–208.
  32. Thompson, K. D., Adams, A. (2004). Current Trends in Immunotherapy and Vaccine Development for Bacterial Diseases of Fish. Current trends in the study of bacterial and viral fish and shrimp diseases / Ed. Ka Yin Leung (Molecular aspects of fish and marine biology; V. 3), World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., Singapore, pp.313–
  33. Tkachenko, H., Grudniewska, J., Pękala, A. (2016). Muscle biochemistry in rainbow trout Oncorhynchus mykiss following Yersinia ruckeri Baltic Coastal Zone – Journal of Ecology and Protection of the Coastline, 20, 137–159.
  34. Tkachenko, H., Grudniewska, J., Pękala, A., & Paździor, E. (2016). Effects of vaccination against Yersinia ruckeri on oxidative stress biomarkers and liver and heart biochemistry in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). Pol. Fish., 24, 33–46.
  35. Tkachenko, H., Grudniewska, J., Pękala, A., & Terech-Majewska, E. (2016). Oxidative stress and antioxidant defense markers in muscle tissue of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) after vaccination against Yersinia ruckeri. Vet. Res., 60, 25–33.
  36. Tkachenko, H., Komorowski, I., Grudniewska, J., & Kurhaluk, N. (2015). Przemiany metaboliczne w wątrobie pstrąga tęczowego (Oncorhynchusmykiss, Walbaum) immunizowanego szczepionką przeciwko Yersiniaruckeri. Słupskie Prace Biologiczne, 12, 367–
  37. Welch, T. , & LaPatra, S. (2016). Yersinia ruckeri lipopolysaccharide is necessary and sufficient for eliciting a protective immune response in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss, Walbaum). Fish Shellfish Immunol., 49, 420–426.
  38. Wrobel, A., Leo, J.C., & Linke, D. (2019). Overcoming Fish Defences : The Virulence Factors of Yersinia ruckeri. Genes (Basel), 10(9), 700.
  39. Zar, J. H. (1999). Biostatistical Analysis. 4th, Prentice Hall Inc., Englewood Cliffs, New Jersey.