Modulation of immunity and hepatic antioxidant defense by corticosteroids in pacu (Piaractus mesopotamicus).

We investigated the impact of both the oral administration of hydrocortisone (HC) and an acute stressor on stress, innate immune responses and antioxidant system/oxidative stress responses of juvenile Piaractus mesopotamicus. Fish were either 1) given a commercial feed (C), 2) given a feed supplemented with 400 mg/kg HC, or 3) fed a commercial feed, chased for 2 min and exposed to air for 4 min (S). After initial sampling, fish C and HC were fed and sampled 1, 3, 6, 24 and 72 h post-feeding. Fish S were fed at the same time as the other groups, exposed to a stressor, and sampled 1, 3, 6, 24 and 72 h after. Exposure to the stressor increased circulating glucose and cortisol levels (at 1 and 3 h, respectively), while oral HC increased circulating cortisol at 1 h and glucose at 3 h. The stressor activated respiratory activity of leukocytes (RAL) at 3 h and reduced it at 6 h. HC did not activate RAL, but it did impair it at 6 h. The serum hemolytic activity of the complement system (HAC50) was impaired by the stressor at 1 and 3 h and by HC at 1 h. Regarding the antioxidant system, exposure to the stressor reduced glutathione peroxidase (GPx) and catalase (CAT) activity and decreased concentrations of reduced glutathione (GSH) in the liver up to 6 h. HC only impaired GPx. Additionally, stress induced the accumulation of melano-macrophage (MM) and melano-macrophage centers (MMC), which are biomarkers of oxidative stress, in the spleen. Differences in biomarkers in fish given cortisol and exposed to stress indicate that exogenous hormone was unable to precisely reproduce stress responses.

Modulation of the innate immune response, antioxidant system and oxidative stress during acute and chronic stress in pacu (Piaractus mesopotamicus).

Stress is an energy-demanding process, as well as the responses of the innate immune system, that impose a metabolic overload on cellular energy production, which can affect the cellular redox balance, causing oxidative damage. We evaluated the role of stress in the modulation of innate immune and oxidative/antioxidant mechanisms in juvenile pacu exposed to acute and chronic stressors. The experimental period lasted 30 days, and fish (113.7 ± 35.1 g) were fed commercial feed. During this period, half of the fish were not manipulated (Condition A), and the other half were chased with a dip net for 5 min twice a day (Condition C). After the 30-day period, fish from both groups were sampled (baseline sampling), and the remainders (not sampled) were air exposed for 3 min (acute stressor), returned to the tanks, and were sampled again 30 min, 3 h, 6 h, and 24 h after air exposure. We evaluated biomarkers of stress (circulating cortisol and glucose), the innate immune system (respiratory burst activity/RBA, hemolytic activity of the complement system (HA-AP) and serum concentration of lysozyme), oxidative damage (lipid peroxidation/LPO), and antioxidant enzymes (superoxide dismutase, SOD; catalase, CAT; and glutathione peroxidase, GSH-Px). Our results showed that stress, acutely or chronically, caused a transient reduction of RAL and activated the HA-AP. Acutely, stress increased the lysozyme concentration. Furthermore, both conditions caused oxidative stress in the liver, and differently they modulated the antioxidant system, enhancing SOD activity and impairing CAT and GSH-Px activity.

Long-term organic selenium supplementation overcomes the trade-off between immune and antioxidant systems in pacu (Piaractus mesopotamicus).

Selenium (Se) is an essential nutrient for antioxidant defenses in fish because of its role in preventing immunosuppression caused by oxidative stress. In this study it was demonstrated the relation between the oxidative stress and immune status after a long Se supplementation period, as a result of the evaluation of immunological, hematological and antioxidant responses, as well as growth performance of pacu fed diets supplemented with different concentrations of organic selenium (0, 0.3, 0.6, 0.9, and 1.8 mg Se-yeast/kg, but the final analyzed selenium concentrations were 0.72, 0.94, 1.15, 1.57 and 2.51 mg/kg, respectively) for 65 days. Dietary Se supplementation at 1.15 mg Se-yeast/kg (analyzed value) restored the production of antioxidant enzymes (glutathione peroxidase (GPx) and glutathione S-transferase (GST)), and consequently allowed the increased of some immunological parameters (leukocyte respiratory burst activity and lysozyme activity), hematological parameters (red blood cell count (RBC), hematocrit (HTC), mean corpuscular volume (MCV), and white blood cell count (WBC)). Se supplementation in pacu diets at 1.15 mg Se-yeast/kg for 65 days improved immune response and antioxidant defenses, suggesting that oxidative stress impairs immune system response to prevent excessive reactive oxygen species in cells and indicating the occurrence of a physiological trade-off between immune and antioxidant systems. Higher Se levels, such as 1.57 mg Se-yeast/kg increased the leukocyte respiratory burst activity, the WBC and thrombocyte counts, the RBC and HTC, and the GST and GPx enzymes. However, 2.51 mg Se-yeast/kg decreased the lysozyme levels, the WBC and thrombocyte counts, the RBC, HTC and MCV, and the GST and GPx enzymes. Those findings are important to future studies because showed the negative effect of oxidative stress on immunity, and may help to prevent any inhibition of the expected immune response after immunomodulators administration and vaccination. Also it was possible to meet the dietary selenium requirement of pacu, that was estimated to be 1.56 mg/kg.

Testicular structure and spermatogenesis of Amazonian freshwater cururu stingray Potamotrygon cf. histrix.

The cururu stingray Potamotrygon cf. histrix, a new and endemic Amazonian freshwater species, presents appropriate characteristics for fish keeping and is exploited from its natural environment. The present study identified the testicular structure and spermatogenesis of this species. Gonads from adult male specimens were dissected, fixed and processed for histological analysis. The testes were of testicular/epigonial type. The presence of germinal papillae was observed in the upper portion of organ with primordial germ cells and Sertoli cell precursors. The testis was lobular with zonal organization and cystic gametogenesis, with the occurrence of spermatoblasts. The Sertoli cells underwent morphological modifications over the course of gamete formation. The spermatozoids had long heads and were spiraled on their own axis. Information on the reproductive biology will serve as basis for studies on the reproduction and phylogeny of this peculiar group of cartilaginous fish.

Stress responses of juvenile matrinxã (Brycon amazonicus) after transport in a closed system under different loading densities / Respostas de estresse de matrinxã (Brycon amazonicus) juvenil após transporte em sistema fechado sob diferentes densidades de carga

Optimum loading density for the transport of matrinxã juveniles was investigated in a closed system with plastic bags. Transport was conducted for 4 h with fish (23.5± 0.4g and 11.6 (0.08cm) starved for 24h at loading densities of 83g L-1 (D1), 125g L-1 (D2), 168g L-1 (D3) and 206g L-1 (D4). Fish were sampled before transport (BT), after transport (AT) and 24h AT. The water quality was monitored before capturing fish in depuration tanks, after transport in plastic bags and in recovery tanks. Water oxygen decreased to values below 4mg L-1 in D2, D3 and D4, temperature was around 32°C, pH 6.5-6.78, total ammonia 1.09-1.7mg L-1, un-ionized ammonia 3.58-9.33x10³mg L-1 and alkalinity 134-165mg CaCO3 L-1. Blood cortisol and glucose concentrations increased in fish of all densities AT and recovered the BT levels 24h after arrival. Osmolality did not change AT but increased 24h AT in fish of all densities whereas plasma chloride decreased inversely to the loading densities after the procedure. Hematocrit decreased 24h AT in fish of all densities but no differences were verified in the number of erythrocytes. No mortality was registered in any treatment during the next week after transport. Matrinxã demonstrated to be a crowding tolerant-species in transport operations besides tolerating low levels of oxygen in the water.

Neste estudo, foram investigadas as densidades de carga adequadas para transporte de matrinxãs juvenis em sistema fechado com sacos plásticos. O transporte de 4h foi feito com peixes (23,5±0,4g; 11,6 (0,08cm) em jejum por 24h, em densidades de 83g L-1 (D1), 125g L-1 (D2), 168g L-1 (D3) e 206g L-1 (D4). Os peixes foram amostrados antes do transporte (AT), logo após o transporte (chegada) (DT) e 24h depois. A qualidade da água foi monitorada antes da captura dos peixes nos tanques de depuração, após o transporte nos sacos plásticos e nos tanques de recuperação. O oxigênio da água diminuiu para valores inferiores a 4mg L-1 em D2, D3 e D4, a temperatura esteve em torno de 32°C, pH 6,5-6,78, a amônia total foi de 1,09-1,7mg L-1, a amônia não-ionizada foi de 3,58-9,33 x 10³mg L-1 e alcalinidade 134-165mg CaCO3 L-1. O cortisol plasmático e a glicose sanguínea aumentaram após o transporte nos peixes em todas as densidades ensaiadas, voltando aos valores controle 24h depois. Os valores de osmolaridade não mudaram logo após o transporte, mas aumentaram 24h depois de modo igual em todas as densidades. O cloreto plasmático diminuiu na chegada, de modo inversamente proporcional à densidade de carga. O hematócrito diminuiu 24h depois da chegada dos peixes, em todas as densidades testadas, mas não houve diferença no número de eritrócitos. Não houve mortalidade até uma semana após o transporte. O matrinxã mostrou ser uma espécie tolerante a altas densidades de carga em embalagens para transporte além de suportar baixos níveis de oxigênio na água.

Desenvolvimento gonadal de fêmeas de matrinxã, Brycon amazonicus, submetidas a restrição alimentar / Gonadal development of matrinxã, Brycon amazonicus, females submitted to feed restriction

O presente estudo avaliou o efeito de ciclos de restrição alimentar e realimentação (2/3 dias), aplicados durante seis meses antes da desova, no desenvolvimento gonadal de matrinxã. Na ocasião da desova, fêmeas alimentadas diariamente e submetidas ao regime alimentar experimental, selecionadas para a indução hormonal, foram sacrificadas para retirada das gônadas e do fígado, com os quais se calculou o IGS (índice gonadossomático) e o IHS (índice hepatossomático), sendo os ovários processados para análise histológica. Não houve alteração no peso relativo dos ovários e fígado, e o desenvolvimento gonadal não foi afetado pelo esquema alimentar. Os valores de IGS foram de 5,09±4,98 por cento e 9,79±4,17 por cento e os de IHS foram de 0,84±0,07 por cento e 0,91±0,11 por cento, para as fêmeas controle e experimentais, respectivamente, sem diferenças significativas entre os grupos. Os ovários de peixes dos dois grupos apresentaram as mesmas características do estádio maduro, com predominância de ovócitos na fase final de maturação, repletos de vitelo. O estudo indica que a restrição alimentar não afetou a preparação das fêmeas para a reprodução e que ciclos adequados de restrição e realimentação poderão ser aplicados na criação do matrinxã, assegurando menores custos de produção.

The present study evaluated the effect of cycles of feed restriction and refeeding (2/3 days) during 6 months before the spawning on the gonadal development of matrinxã. At the spawning time, females selected to hormonal induction were killed for gonad and liver removal and GSI (gonadosomatic index) and HSI (hepatosomatic index) were calculated. Ovaries were processed for histological analysis. The feeding regime did not alter GSI and HSI and the gonadal development. The values of GSI were 5.09±4.98 percent and 9.79±4.17 percent, and of HSI were 0.84±0.07 percent and 0.91±0.11 percent, in control and experimental females, respectively, without significant difference between groups. Ovaries from both fish groups showed the same charachteristics of the mature stage, with predominance of oocytes in the final phase of maturation, presenting large amount of yolk. The study indicates that the feed restriction did not affect the matrinxã ability to reproduction and that cycles of feed restriction and refeeding can be used in matrinxã farming leading to lower production costs.

Sodium chloride added to transport water and physiological responses of Matrinxã BryconAdição de cloreto de sódio à água de transporte e respostas fisiológicas do matrinxã Brycon amazonicus(Teleost: Characidae)

A adição de sal à água tem sido utilizada para a mitigação de estresse e aumento da taxa de sobrevivência em peixes. O presente estudo avaliou o efeito do cloreto de sódio (0,0; 1,0; 3,0 e 6.0 g/l) nas concentrações de cortisol plasmático, glicemia, triglicerídios, proteínas total plasmática, hematócrito, hemoglobina, número de eritrócitos, glicogênio e lipídio hepáticos, e lipídio muscular em matrinxã Brycon amazonicum adultos após quatro horas de transporte e durante período de recuperação de 96 h. Amostras foram coletadas antes e depois do transporte, bem como 24 e 96 h após a chegada. O nível de cortisol plasmático estava mais elevado logo após o transporte quando comparado à condição inicial (pré-transporte), exceto para os peixes transportados com sal nas concentrações 3,0 e 6,0 g/l. Comportamento semelhante foi observado para a glicemia, porém os peixes dos tratamentos 0,0, 1,0 e 3,0 g/l necessitaram de período superior a 24 h para recuperar a condição inicial. Foram registrados níveis mais baixos de glicogênio hepático em peixes do tratamento controle (0,0 g/l). Os parâmetros hemoglobina, número de eritrócitos, proteína plasmática total e lipídio hepático não apresentaram alterações durante o período experimental. Os valores de hematócrito diminuíram logo após o transporte em todos os tratamentos, retornando aos níveis iniciais após 24 h. Todos os tratamentos apresentaram redução nos níveis de lipídio muscular e triglicerídios durante o período de recuperação. Os resultados sugerem que a adição de 6,0 g/l de sal na água de transporte reduz as alterações fisiológicas de estresse e que é necessário período de 96 h após o transporte para a recuperação da condição inicial de matrinxãs transportados sem a adição de sal.

The addition of salt to the water has been used to mitigate stress and improve survival in fishes. This study investigated the effects of sodium chloride (0.0, 1.0, 3.0 and 6.0 g/l) on levels of plasma cortisol, glucose, tryacilglycerol, total protein, hematocrit, hemoglobin, erythrocyte number, liver glycogen and lipid, and muscle lipid in adult matrinxã(Brycon amazonicum) after a 4-h transport and during a 96-h recovery period. Fish were sampled before and after transport, and 24 and 96 h of the recovery period. Plasma cortisol was higher than initial condition immediately after transportation, except in fish transported in 3.0 and 6.0 g/l of salt. A similar pattern was observed for blood glucose but fish transported in water with 0.0, 1.0 and 3.0 g/l of salt needed more than 24 h to return to the initial condition. Liver glycogen was lower after transport in fish not exposed to salt. Hemoglobin, erythrocyte number, total plasma protein and liver lipid did not change during the experiment but hematocrit was lower after transport in all treatments and returned to pre-transport values in 24 h. Reductions of muscle lipid and plasma tryacilglycerol were observed during the recovery period in fish from all treatments. The results show that 6.0 g/l NaCl added to the transport water reduce the stress responses and a 96-h recovery period is needed if no salt is used to mitigate the stress.

Physiological responses of matrinxã (Brycon amazonicus) fed different levels of vitamin C and submitted to air exposure

The role of vitamin C on physiological responses of matrinxã (Brycon amazonicus) submitted to air exposure was analyzed. Nine hundred fish (70.15 g) were distributed in fifteen 500 l boxes (60 fish.box-1) and fed five rations (treatments): Control (no vitamin C); T100 (100 mg); T200 (200 mg); T400 (400 mg) and T800 (800 mg of vitamin C kg.ration-1). Each ration was offered to fish of three boxes during 60 days before the stress challenge that consisted of exposing fish to air for two minutes. Samplings were carried out for 5, 15, 30 and 60 minutes after the air exposure. Blood was collected for glucose, cortisol, total protein, sodium, chloride, hematocrit, hemoglobin determination, and white and red cell count. Liver was removed for hepatosomatic index (HSI) calculation and glycogen determination. Vitamin C did not affect the levels of cortisol, chloride, total protein, hemoglobin, leukocytes, hepatic glycogen or HSI in air exposed fish. Blood glucose levels elevation observed 60 minutes after the challenge did not depend on the levels of vitamin C, nor did the drop in serum sodium levels verified 60 minutes after stressor. In general, hematocrit did not change by effect of vitamin C but it was lower at 15 and 30 minutes after the challenge. The number of erythrocytes decreased in fish after 5 minute sampling in all treatments, especially at 30 and 60 minutes. The air exposure evoked alterations in stress indicators of matrinxã, and the vitamin C did not alter the responses.

Este trabalho avaliou a participação da vitamina C nos indicadoras de estresse no matrinxã (Brycon amazonicus), durante exposição aérea. Novecentos peixes (70,15g) foram distribuídos em caixas de cimento (500 l) e alimentados com os tratamentos: Controle (sem vitamina C); T100 (100 mg); T200 (200 mg); T400 (400 mg); T800 (800 mg de vitamina C kg.ração-1). Cada ração foi fornecida a peixes de três caixas por 60 dias antes da aplicação do estressor, que consistiu em suspender os peixes mantendo-os no ar por dois minutos. Cinco, 15, 30 e 60 minutos depois, os peixes anestesiados foram amostrados. Foi coletado sangue para determinação de glicose, cortisol, proteína total, sódio, cloreto, hematócrito, hemoglobina, contagem de células brancas e vermelhas e o fígado removido para cálculo do índice hepatossomático (IHS) e determinação do glicogênio. Não houve diferença significativa nos valores de cortisol, cloreto, proteína total, hemoglobina, leucócitos, glicogênio ou IHS nos peixes expostos ao ar. Glicemia sangüínea aumentou aos 60 minutos após desafio, independente dos níveis de vitamina C testados. Nível de sódio sérico diminuiu em uma hora após estressor, independente do tratamento. Hematócrito não foi afetado pela vitamina C, mas foi menor aos 15 e 30 minutos após exposição aérea. O número de eritrócitos diminuiu em todos os tratamentos aos 30 e 60 minutos. A exposição aérea provocou estresse no matrinxã e a vitamina C não minimizou as respostas fisiológicas.

Crescimento, desenvolvimento gonadal e composição muscular de matrinxãs (Brycon cephalus) submetidos à restrição alimentar e realimentação durante um ano / Growth, gonadal development and composition of white and red muscles of matrinxã, Brycon cephalus submitted to food restriction and refeeding during a year

Neste trabalho, avaliou-se o efeito da restrição de ração alternada com realimentação no crescimento, desenvolvimento gonadal e composição muscular de matrinxãs (Brycon cephalus) adultos, de ambos os sexos, durante um ano (janeiro de 1998 a janeiro de 1999). Foram utilizados 135 peixes, separados em dois grupos: controle, alimentado diariamente até aparente saciação, e experimental, submetido ininterruptamente a ciclos de três dias de alimentação/2 dias de restrição de ração (40 por cento de restrição ao mês). Foram realizadas 7 amostragens, nas quais foram utilizados 8 a 10 peixes por grupo. Após anestesia, os peixes foram pesados e as gônadas foram retiradas para determinação do IGS, sexo e fase do ciclo reprodutivo. Porções dos músculos branco e vermelho foram retiradas para determinação da porcentagem de lipídio total, proteína bruta, matéria seca e umidade. Os resultados mostraram que a estratégia alimentar utilizada não afetou o crescimento, o desenvolvimento gonadal e a composição muscular do matrinxã. A restrição de ração seguida por realimentação parece ter desencadeado mecanismos de ajuste metabólico para melhor utilização do alimento e aporte suficiente de energia para o crescimento, processo de maturação gonadal e composição corporal. É possível estabelecer formas de manejo alimentar mais econômicas para o matrinxã sem que processos fisiológicos importantes sejam afetados.

Transport of Pirarucu Arapaima gigas juveniles in plastic bag / Transporte de juvenis de pirarucu Arapaima gigas em sacos plásticos

This study examined the stress response of pirarucu juveniles in a closed system transport. Pirarucu (Arapaima gigas) is a native Amazonian fish species from the Osteoglossidae family and an obligated air breather. A short duration transport trial (6h) was undertaken comparing closed polyethylene bags filled with atmospheric air (Air group) and bags filled with pure oxygen (Oxi group). Dissolved oxygen was the only water parameter that presented a difference between fish groups, and was saturated in the oxi group as expected. There was no mortality in either group after transport. Fish feeding was observed 36 h after transport for all fish, and normal feeding consumption was observed at 72 h. In both groups physiological responses were similar. Cortisol did not show any significant alteration during the sampled period. Unlike most fish species, cortisol values were unaltered in both groups during sampling, while glucose presented a significant change up to 12 h after transport. The results showed that pirarucu transport in plastic bags could be made with either atmospheric air or pure oxygen, since physiological response to stress, water quality and feeding behavior after 36 h were similar in both groups.

Este estudo examinou as respostas de estresse de juvenis de pirarucu transportados em sistema fechado. Pirarucu (Arapaima gigas) é um peixe nativo da bacia Amazônica, da família Osteoglossidae que possui respiração aérea obrigatória. Foi realizado um transporte de curta duração (6 h) em sacos de polietileno inflados com ar atmosférico (grupo ar) ou com oxigênio puro (grupo oxi). O oxigênio dissolvido foi o único parâmetro de qualidade da água que apresentou diferença estatística entre os grupos, e como esperado, o oxigênio estava supersaturado para o grupo oxi. Não houve mortalidade após o transporte em ambos os grupos. Os peixes se alimentaram 36 h após o transporte e apresentaram um consumo de ração habitual após 72 h. As respostas fisiológicas foram semelhantes nos dois grupos. O cortisol não apresentou mudança significativa durante o período de amostragem. Ao contrário da maioria das espécies, os valores de cortisol se apresentaram inalterados nos dois grupos durante a amostragem, enquanto a glicose teve um aumento significativo até 12 h após o transporte. Os resultados mostram que o transporte de pirarucu em sacos de polietileno pode ser realizado com ar atmosférico ou oxigênio puro, uma vez que as respostas de estresse, a qualidade da água e o comportamento alimentar após 36 h foram similar entre os grupos.

A case report on hyperandrogenism in juvenile fish under insulin treatment

During a study on the effect of insulin on fish growth, a case was reported on hyperandrogenism in juvenile fish (pacu, Piaractus mesopotamicus).