Mecanismos Moleculares de Respuesta a la Infección del Salmón del Atlántico frente a Piscirickettsia salmonis

• TITULO : Mecanismos Moleculares de Respuesta a la Infección del Salmón del Atlántico frente a Piscirickettsia salmonis
• AUTOR : Pulgar R, Hödar C, Cambiazo V y colaboradores
• TITULO ORIGINAL : Transcriptional Response of Atlantic Salmon Families to Piscirickettsia Salmonis Infection Highlights the Relevance of the Iron-Deprivation Defence System
• CITA : BMC Genomics 16(495), Jul 2015
• MICRO : Los autores estudiaron la respuesta transcripcional entre grupos de peces infectados por Piscirickettsia salmonis y hallaron un perfil génico diferencial entre grupos con distinta susceptibilidad a la infección bacteriana.

Introducción

La industria de la acuicultura se ha enfrentado a graves problemas económicos y a pérdidas debidas a las enfermedades infecciosas en los últimos años. La septicemia causada por la rickettsia, o piscirickettsiosis (SRS, por su sigla en inglés), es una enfermedad bacteriana que representa grandes pérdidas anuales de dinero en la cría del salmón coho, o salmón plateado (Oncorhynchus kisutch).

Esta rickettsia tiene la capacidad de infectar, replicarse y propagarse en monocitos y macrófagos del pez. La infección invade numerosos tejidos y órganos como riñón, hígado, bazo, intestino, cerebro, ovario y branquias. Los mecanismos de patogenia y de evasión inmune de la bacteria son desconocidos.

Diversos autores han demostrado cambios en la expresión génica en respuesta a la infección bacteriana y variación de los niveles de transcripción de los ARN que sintetizan proteínas con función inmunológica y antioxidante. El análisis del transcriptoma durante la SRS ha proporcionado información clara de que ciertos procesos celulares desempeñan un papel antibacteriano frente a la infección por Piscirickettsia salmonis. Por consiguiente, este estudio tuvo como objetivo contribuir a la comprensión actual de los mecanismos de resistencia a la infección por P. salmonis.

Métodos

Cuarenta salmones del Atlántico de una misma familia se obtuvieron de Puerto Montt, Chile, y se mantuvieron bien identificados en tanques con agua salada. Se realizaron dos ensayos: el primero incluyó 20 salmones de cada familia que fueron inoculados por vía intraperitoneal (IP) con P. salmonis. Después de 40 días, se calculó la mortalidad para cada familia de salmones como número de peces muertos / número total de peces x 100. El segundo estudio consistió en seleccionar dos familias con los valores más extremos de susceptibilidad a la infección por la bacteria. Un grupo mostró elevada susceptibilidad (ES) a la bacteria (mayor del 30%), mientras que el grupo de baja susceptibilidad a la bacteria (BS) presentó una mortalidad del 0% en el primer ensayo. De estos dos grupos (ES y BS) de peces fueron seleccionados 10 ejemplares de cada uno y se los inyectó en forma IP con la bacteria, y 14 días después fueron sacrificados. Mediante diversos métodos moleculares se detectó el ARN bacteriano en los tejidos del pez y se realizaron numerosos y complejos ensayos de laboratorio, como reacción en cadena de la polimerasa (PCR) en tiempo real, clonación de ADN y técnicas de micromatrices genéticas. El contenido de hierro celular se cuantificó en los tejidos del pez y en las bacterias mediante espectrofotometría de absorción atómica con curva de calibración.

Resultados y discusión

Susceptibilidad diferencial de las familias de salmones a la infección por P. salmonis

La susceptibilidad de los peces a la bacteria P. salmonis varió entre 0% y 64.3% y mostró una distribución homogénea dentro de cada familia de salmones, lo que indica la posibilidad de una influencia genética y la transmisión de la resistencia a la infección bacteriana. Los autores informaron que este hecho ha sido demostrado en otros peces (bagre y lenguado) y otras bacterias, como Edwarsiella punctatus y Flavobacterium psychrophilum.

Por lo tanto, los resultados de estos estudios indican una asociación entre los niveles de susceptibilidad a la infección en el pez y los cambios en la abundancia relativa de los transcriptos que participan en la respuesta inmune y el estrés.

Análisis de la expresión de genes de las familias de peces ES y BS

Para el ensayo de la expresión génica se realizó un segundo experimento con peces de las familias ES y BS. Los ejemplares fueron inoculados en forma IP con la bacteria P. salmonis y comparados contra un grupo control (GC). Luego de 14 días, se extrajo el riñón de cada pez, se realizó la cuantificación de los ARN transcriptos mediante PCR en tiempo real y técnicas de micromatrices genéticas y se comparó el perfil de transcriptos entre los 3 grupos (ES, BS y GC).

La comparación entre BS y GC reveló la activación diferencial de 1430 genes, 735 con regulación positiva y 695 con regulación negativa. A diferencia de ello, la comparación de los grupos ES y GC mostró la activación de un número menor de genes (1300), de los cuales 625 tuvieron regulación positiva y 675, negativa.

Para validar los resultados de las técnicas de micromatrices genéticas, se examinó la abundancia de transcripción relativa de un conjunto aleatorio de 40 genes mediante PCR en tiempo real. Entre los genes que fueron sometidos a validación, 33 (83%) mostraron la misma tendencia observada en el análisis de técnicas de micromatrices genéticas de las seis familias, lo que indicó una fuerte correlación positiva entre ambos métodos.

Respuesta transcripcional a la infección

Los autores agruparon los genes en categorías funcionales, como respuesta inmune, metabolismo energético, organización y regulación del citoesqueleto de actina, metabolismo celular, respuesta al estrés, expresión génica, síntesis de proteínas, glucólisis, fosforilación oxidativa y transporte mitocondrial, transporte plasmático de oxígeno y selenio, organización de la matriz extracelular y biosíntesis de colágeno, y homeostasis de metales (hierro y cobre).

Los genes que aumentaron su expresión en respuesta a la infección se asociaron con la respuesta antibacteriana, tales como la respuesta inmune, el metabolismo energético y la reorganización del citoesqueleto, entre otros. Particularmente, se observó un incremento de lisozima, una enzima hidrolítica con actividad antibacteriana; del complejo mayor de histocompatibilidad de tipo I (CMH I); de varios componentes relacionados con la organización y la regulación del citoesqueleto de actina, tales como actina citoplasmática, timosina, tropomiosina y la cadena ligera de miosina.

El análisis de los genes con regulación negativa se asoció con los procesos de síntesis de proteínas ribosomales, hemoglobina y selenoproteína P (transporte de oxígeno y selenio) y la homeostasis de los metales. También se observó disminución de proteínas transportadoras de hierro no hémico, como ferritina y hemopexina.

Respuesta transcripcional a la infección en ES y BS

Los autores observaron un comportamiento diferencial entre los dos grupos de peces. Algunos genes aumentaron o disminuyeron en ambos grupos, mientras que otros variaron con la familia estudiada. Un total de 1138 genes aumentaron o disminuyeron su síntesis en ambos grupos (ES y BS). Asimismo, 127 genes se regularon positivamente en ES y negativamente en BS (proteínas del complemento [C3, C4, factor B]), mieloperoxidasa (MPO), quimoquinas e inmunoglobulinas.

Activación diferencial del sistema de secuestro férrico en la infección por P. salmonis

Sobre la base de la importancia del hierro en los vertebrados, los autores estudiaron si dicho metabolismo era afectado durante la infección bacteriana del salmón.

El ensayo consistió en la infección por P. salmonis a los 3 grupos (ES, BS y GC). La cuantificación del hierro y el zinc en los tejidos mostró que la concentración de hierro en los peces infectados era menor que en los ejemplares no infectados para ambas familias, mientras que los niveles de zinc permanecieron invariantes. El estudio del transcriptoma de ES y BS infectados mostró un perfil distinto entre ambos grupos.

Los peces del grupo BS mostraron una disminución mayor en los niveles de transcriptos que el grupo ES. Este hecho indicaría que los peces menos susceptibles a la infección (BS) presentan niveles menores de transcripción de genes del metabolismo férrico que los peces más susceptibles (ES).

Conclusión

Éste fue el primer estudio que comparó la respuesta transcripcional de P. salmonis en familias de salmones del Atlántico. Los resultados revelaron una distribución heterogénea de mortalidad acumulada entre las familias de salmones, que puede ser explicada por el genotipo familiar. Los hallazgos mostraron un perfil de expresión génica diferencial y, particularmente, la capacidad de los peces de los grupos BS para limitar la disponibilidad del hierro a la bacteria, lo que sugiere que el secuestro de este elemento representa un mecanismo de inmunidad innata y de resistencia frente a P. salmonis. Esta información contribuirá al conocimiento de los mecanismos moleculares de la infección y a la creación de futuras estrategias de tratamiento.

Especialidad: Bibliografía - Infectología