Contamination of farmed gilthead sea bream (Sparus aurata, Linnaeus, 1758) by the parasite Amyloodinium ocellatum: a proteomic approach

Dissertação de mestrado, Aquacultura e Pescas, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Uniersidade do Algarve, 2015

Global world population is expected to reach approximately 9 billion by 2050, and the world food-producing sector must secure food for the growing population through increased production and reduced waste. Due to this, aquaculture can represent a solution to the substitution and increase of fish protein available to the populations. However, a higher development of aquaculture is constrained by different causes, being one of the most important diseases. In Southern Europe, especially in the Mediterranean area, amyloodiniosis represents a major bottleneck for semi-intensive aquaculture production in Southern Europe affecting the majority of fish farms, in different types of rearing tanks and systems, and causing extremely high mortalities. Amyloodinium ocellatum is the most common and important dinoflagellate parasitizing fish, and is one of the few fish parasites that can infest almost all fish, crustacean and bivalves that live within its ecological range are susceptible to infestation. In recent years there has been developed a large amount of largescale approaches in biology that promise to revolutionize systems-level understanding of cellular and organism functions. Amongst them, proteomics is getting an increasing interest, because information of DNA sequence, mRNAs and transcriptional activity provides only a static snapshot of the various ways in which a cell might use its proteins, whereas the life of the cell is a dynamic process. So in this work we have analysed the proteome and relate it with osmoregulatory and stress indicators of gilthead sea bream (Sparus aurata) plasma, in order to enlighten the different physiological responses when exposed to an A. ocellatum outbreak. After the proteomic DIGE, condition index (CI), hepatosomatic index (HSI) and spleen somatic index (SSI), and all the stress (cortisol), metabolic (glucose and lactate) and osmotic (pH, osmolarity) analysis, we have obtained statistical differences in the cortisol and lactate levels, and identified several proteins associated with immune response, acute phase response, inflammation, lipid transport, homeostasis, osmoregulation, wound healing, neoplasia, oxidative stress, and iron transport. Overall, this preliminary study revealed that amyloodiniosis can upregulate or downregulate proteins with known functions and provoke stress and metabolic responses in gilthead sea bream.

É esperado que a população mundial atinja 9 biliões de pessoas em 2050, sendo necessário que o sector alimentar assegure comida para esta população em crescimento, através de um aumento de produção e de uma redução de desperdícios alimentares. A aquacultura apresenta-se como uma área que pode representar uma solução para o aumento de pescado disponível para as populações. No entanto, um maior desenvolvimento desta indústria está limitada por diferentes causas, sendo uma das mais importantes as doenças que afetam as espécies cultivadas. No sul da Europa, uma das doenças que se apresenta como limitativa para o desenvolvimento da aquicultura é a amilodiniose. Esta doença afeta grande parte das pisciculturas (com diferentes sistemas de produção), provocando mortalidades muito elevadas. Esta doença é causada pelo parasita dinoflagelado Amyloodinium ocellatum, que é um dos poucos parasitas capazes de infetar todos os peixes, crustáceos e bivalves no seu alcance ecológico. Têm-se vindo a desenvolver desde há alguns anos uma série de abordagens de larga escala em biologia, que prometem revolucionar o nosso conhecimento a nível do funcionamento celular e do organismo. Entre as mais promissoras encontra-se a proteómica, porque providencia infirmações sobre os processos dinâmicos da vida de uma célula ou órgão, ao contrário de outras técnicas como a sequenciação de ADN, ARN mensageiro ou da transcriptómica. Dados estes factos, decidimos analisar o proteoma do plasma de dourada (Sparus aurata), assim como diversos indicadores metabólicos, osmorregulatórios e de stress, em resposta a um surto de A. ocellatum. Após a análise proteómica por intermédio de géis DIGE, com posterior sequenciação dos spots selecionados por LC-MS/MS, análise do índice de condição (IC), do índice hepatossomático (HSI), índice somático do baço (SSI) e de todas as análises de stress (cortisol), metabólicas (glucose, lactato) e de índices osmorregulatórios (pH, osmolaridade), obtivemos diferenças nos níveis de cortisol e lactato, assim como a identificações de diversas proteínas com funções a nível da resposta imunitária, de resposta de fase aguda, de resposta inflamatória, a nível de homeostasia e osmorregulação, de stress oxidativo, de cicatrização e neoplasia, e de transporte lipídico e de iões de ferro. Podemos assim verificar que este estudo revelou que o parasita A. ocellatum pode provocar uma super ou sub expressão de proteínas com funções conhecidas, assim como respostas metabólicas e de stress em dourada.

COST Action FA1002 - Farm Animal Proteomics

BONAQUA (0433_BONAQUA_5_E)