Resumo
Muitas situações inerentes da piscicultura intensiva desencadeiam resposta de estresse nos animais, podendo causar perdas na produtividade. Manejos como a perseguição e o transporte e alterações na qualidade de água como baixos níveis de oxigênio dissolvido (OD) e mudanças na temperatura são exemplos de condições estressantes para os peixes. O conhecimento do impacto dessas condições na fisiologia dos peixes é importante para antever respostas e melhorar a saúde e bem-estar dos peixes, evitando, em consequência, perdas na produção. O uso de imunoestimulantes, como o -glucano, na aquicultura, é uma alternativa para minimizar os efeitos negativos do estresse, incluindo prejuízos no sistema imune. Além disso, tanto as respostas metabólicas do estresse quanto as respostas do sistema imune são energeticamente caras e podem ter efeito no sistema de produção de energia e balanço redox intracelular. Neste contexto, esta tese é composta por três experimentos que objetivaram avaliar o efeito de situações estressantes na resposta de estresse, metabólica, imune e antioxidante de peixes imunoestimulados ou não com -glucano. No primeiro experimento, juvenis de pacu, alimentados com -glucano, foram submetidos à estresse crônico (perseguição) ou/e agudo (transporte), e inoculação com Aeromonas hydrophila inativada pelo calor. No segundo experimento, que originou dois capítulos desta tese, salmões foram mantidos por seis semanas em hipóxia (40% OD) e posteriormente foram inoculados com Aeromonas salmonicida inativada com formalina. No terceiro experimento, pacus foram alimentados com -glucano e passaram por um desafio térmico, com queda severa na temperatura da água antes da inoculação com lipopolissacarídeo (LPS). Todos os estressores utilizados neste estudo desencadearam uma resposta de estresse nos peixes, prejudicando a resposta imune, antioxidante e metabólica. Enquanto os estressores agudos (transporte e estresse térmico) provocaram aumento na concentração plasmática de cortisol e/ou glicose, os estressores crônicos (perseguição e hipóxia) fadigaram a responsividade do eixo HPI. A imunoestimulação, seja por LPS ou por bactéria potencializou os efeitos negativos dos estressores, especialmente na resposta antioxidante. O -glucano apresentou efeito protetor, diminuindo picos na concentração plasmática de cortisol e evitando a redução na atividade do sistema antioxidante.
Many inherent situations in intensive fish farming trigger stress response on animals, which can cause productivity losses. Chase, transport and changes in water quality, as low dissolved oxygen (DO) levels and alterations in water temperature are examples of stressful conditions for fish. Understanding the impact of stressful situations on fish physiology is important to predict responses and improving fish health and well-being, preventing production losses. The use of immunostimulants, as -glucan, in aquaculture, is an alternative to minimize the negative impacts of stress, including those in immune system. In addition, both metabolic and immune system responses are of high energy cost, and can affect the cellular system of energy production and the intracellular redox balance. In this context, this thesis is composed of three experiments that aimed to evaluate the effects of stressful situations on the stress, immune, metabolic and antioxidant response of non-immunestimulated or glucan-immunestimulated fish. In the first experiment, pacu juveniles fed with -glucan were subjected to chronic (chase) or/and acute (transport) stress and heat-killed Aeromonas hydrophila. In the second experiment, present in two chapters of this thesis, salmon were kept in hypoxia (40% DO) for six weeks before injection with formalin-killed Aeromonas salmonicida. In the third experiment, pacu fed with -glucan were thermal challenged, with severe reduction in water temperature prior lipopolysaccharide (LPS) inoculation. All stressors applied in this study triggered a stress response in fish, impairing the immune, antioxidant and metabolic responses. While acute stressors (transport and thermal challenge) increased plasma cortisol and/or glucose concentration, chronic stressors (chase and hypoxia) reduced the responsiveness of HPI axis. Immunostimulation, either by LPS or bacteria, potentiated the negative effects of stressors, especially in the antioxidant response. The glucan showed a protective effect, reducing peaks in plasma cortisol concentrations and avoiding a decrease in antioxidant system activity.
Resumo
Manejos inerentes da piscicultura intensiva, como o transporte, desencadeiam resposta de estresse nos animais, podendo causar perdas na produtividade. Como alternativa, o -glucano, um polissacarídeo derivado da parede celular de cereais, bactérias e fungos, vem sendo muito utilizado na aquicultura pelo seu efeito imunoestimulante. Há evidências de que o -glucano minimiza os efeitos negativos do estresse por atuar no sistema imune, porém é pouco investigado o seu efeito direto sobre a resposta clássica de estresse. Neste contexto, o presente estudo avaliou, em juvenis de pacu, o uso oral de 0.1% de duas gerações de -glucano, de diferentes graus de pureza e processamentos, na resposta de estresse e no sistema imune inato, após transporte e inoculação com Aeromonas hydrophila. Avaliamos a concentração de cortisol e glicose plasmáticos como indicadores da resposta de estresse, a atividade respiratória de leucócitos, a atividade hemolítica do sistema complemento, a atividade de lisozima e contagem total e diferencial de leucócitos, como indicadores do sistema imune inato, e o hematócrito, número de eritrócitos, concentração de hemoglobina e volume corpuscular médio de eritrócitos como indicadores hematológicos. As duas gerações de -glucano utilizadas modularam os níveis de cortisol circulantes, mantendo os níveis elevados até 24 horas após o transporte, sem alteração após o desafio bacteriano. O -glucano aumentou a atividade hemolítica do sistema complemento e de lisozima após o manejo e após a inoculação bacteriana, e manteve a população de leucócitos circulantes após recuperação de leucopenia, evidenciando o efeito imunoestimulante. A análise geral dos resultados deste estudo sugere o fortalecimento da resposta imune de juvenis de pacu alimentados por 15 dias antes de manejo estressante, com ração contendo 0.1% -glucano derivado da parede celular de levedura (Sacaromyces cerevisiae).
Inherent handling in intensive fish farming, such as transport, trigger stress response in animals, and may cause losses in productivity. As an alternative, the - glucan, a polysaccharide derived from the cell walls of cereals, bacteria and fungi, has been widely used in aquaculture due their immunostimulatory effect. The - glucan minimizes the negative effects of stress by acting on the immune system, but it is little investigated its direct effect on the classical stress response. In this context, the present study evaluated in pacu, the oral administration of 0.1% of two generations of -glucan, with different degrees of purity and processing methods, on the stress and innate immune system responses, after transport and inoculation with Aeromonas hydrophila. We evaluated the plasma concentration of cortisol and glucose, as stress response indicators, the respiratory activity of leukocytes, the hemolytic activity of the complement system, lysozyme activity and total and differential counts of leukocytes as innate immune system indicators, and hematocrit, number of erythrocytes, hemoglobin concentration, and mean corpuscular volume of erythrocytes as hematological indicators. The two generations of -glucan modulated the circulating levels of cortisol, keeping the high levels 24 hours after transportation, without changes after the bacterial challenge. The -glucan increased the hemolytic activity of the complement system and lysozyme after handling and after bacterial inoculation, and kept the population of circulating leukocytes after recovery of leukopenia, demonstrating the immunostimulatory effect. The general results of this study suggest the strengthening of the immune response of pacu juveniles fed for 15 with feed containing 0,1% -glucan derived from yeast cell wall (Sacaromyces cerevisiae) days before stressful handling.