Overexpression and functional analysis of hepcidin peptides on antibacterial activity, immune responses and regulatoin of immune-related genes in nile tilapia (Oreochromis niloticus, Linn)
Abstract:
Hepcidin จัดเป็นโปรตีนที่ทำงานเกี่ยวกับระบบภูมิคุ้มกันแบบไม่จำเพาะเจาะจง ในสัตว์ที่มีกระดูกสันหลัง การศึกษานี้ได้ศึกษาถึงบทบาทของโปรตีนชนิดนี้ ต่อกิจกรรมการต่อต้านเชื้อก่อโรค, การตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน และการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับระบบภูมิคุ้มกันในปลานิล โดยพบว่าโปรตีนส่วน Propeptide ของ Hepcidin ของปลานิลที่ผลิตในแบคทีเรีย Escherichia coli (rProOn-Hep1) และเปปไทด์สังเคราะห์ sMatOn-Hep1 และ sMatOn-Hep2 ไม่มีความสามารถในการยับยั้งเชื้อแบคทีเรียที่ใช้ในการทดสอบ ได้อย่างสมบูรณ์ โดย พบว่ามีเพียงโปรตีนในรูป rProOn-Hep1 มีความสามารถในการยับยั้งเชื้อแบคทีเรีย Streptococcus agalactiae และ Vibrio vulnificus ได้บางส่วนเท่านั้น นอกจากนี้ ยังพบว่าการให้ sMatOn-Hep1 ที่ระดับความเข้มข้น 10 และ 100 ไมโครกรัม ในปลานิลทดลอง เป็นเวลา 96 ชั่วโมง ทำให้ปลามีการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันดีขึ้น พิจารณาได้จากค่า phagocytic activity, phagocytic index และ lysozyme activity ซึ่งแตกต่างจากปลาทดลองชุดควบคุมอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (P<0.05) ยิ่งไปกว่านั้นยังพบว่า ปลาชุดทดลองที่ได้รับ sMatOn-Hep1 มีการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับระบบภูมิคุ้มกัน ในตับ, ม้ามและไตส่วนหน้า เพิ่มสูงขึ้น ซึ่งได้แก่ ยีน CC และ CXC chemokines, transferrin, On-Hep2 และ On-Hep1 แต่ไม่มีความสามารถในการทำให้ปลาทดลองต้านทานต่อเชื้อแบคทีเรีย S. agalactiae ภายหลังจากนำปลาทดลองชุดดังกล่าวไปทดสอบความคุ้มโรค ภายหลังจากได้รับการกระตุ้น เป็นเวลา 96 ชั่วโมง อย่างไรก็ตามการศึกษาโดยการบ่มเชื้อและโปรตีนดังกล่าวไว้ด้วยกันก่อนนำไปฉีดเข้าตัวปลาทดลองกลับพบว่า ปลาทดลองที่ได้รับโปรตีน sMatOn-Hep1 ที่ระดับความเข้มข้น 100 ไมโครกรัม มีความสามารถในการต้านทานต่อเชื้อแบคทีเรียดังกล่าวได้เป็นอย่างดี ในขณะที่ปลาทดลองที่ได้รับโปรตีน rProOn-Hep1 และ sMatOn-Hep2 ที่ความเข้มข้นเท่ากัน กลับมีความสามารถในการต้านทานต่อเชื้อแบคทีเรีย S. agalactiae ได้ในระดับปานกลางเท่านั้น
Hepcidins are classified as multifunctional proteins involved in innate immunity of vertebrates. In the present study, antibacterial activity, immune regulation and functional analyses of hepcidins in Nile tilapia (On-Heps) were intensively investigated. The result showed that the rProOn-Hep1, sMatOn-Hep2 and sMatOn-Hep2 have not completely influenced on inhibition of pathogenic bacterial. However, it was found that the rProOn-Hep1 partialy inhibited Streptococcus agalactiae. and Vibrio vulnificus Interestingly, application of 10 and 100 µg of sMatOn-Hep1 in Nile tilapia for 96 hs clearly demonstrated elevation of phagocytic activities, phagocytic index, lysozyme activities and effectively enhanced expression levels of mRNA of CC chemokines, CXC chemokines, transferrin, On-Hep2 and On-Hep1 genea in the liver, spleen and head kidney. However, at hrs 96 after this application there was no protection against Streptococcus agalactiae observed among test groups (P>0.05). In the other experiment S. agalactiae-On-Hep co-injection indicated that 100 µg sMatOn-Hep1 was very strongly effective, while 100 µg of rProOn-Hep1 and sMatOn-Hep2 demonstrated moderate protection in Nile tilapia against streptococcosis.