The effect of stress and inflammation on the number and activity of common carp (Cyprinus Carpio L.) neutrophils.

Stres jest reakcją fizjologiczną, będąca odpowiedzią na zaistniałe warunki środowiska, która ma pozwolić organizmowi na adaptację i/lub pobudzenie reakcji walki lub ucieczki. Stresor aktywuje oś stresu, u ryb jest to podwzgórze-przysadka mózgowa-komórki śródnerkowe nerki głowowej, i w konsekwencji dochodzi do syntezy i wydzielenia kortyzolu. W większości wypadków kortyzol działa na układ odpornościowy immunosupresyjnie. Wyjątek stanowią neutrofile, w przypadku który stres powoduje ich redystrybucję do krążenia, obniża ich apoptozę i wydłuża przeżycie.Celem pracy było zbadanie wpływu stresu na liczbę, dojrzałość i aktywność neutrofili rekrutowanych do ogniska zapalnego u karpia (Cyprinus carpio L.). Ryby poddawano 24-godzinnemu stresowi unieruchomienia, a następnie wywoływano u nich stan zapalny przez dootrzewnową iniekcję tioglikolatu. Od zwierząt, pobierano krew do zbadania poziomu kortyzolu i glukozy oraz izolowano leukocyty krwi. Leukocyty izolowano także z nerki głowowej i jamy otrzewnej. W próbkach oznaczano procent neutrofili i poziom ekspresji genów zaangażowanych w odpowiedź zapalną, retencję/redystrybucję oraz dojrzewanie neutrofili. Badano także aktywność fagocytarną neutrofili i ich zdolność do produkcji reaktywnych form tlenu. Wykazano, że stres powoduje podniesienie poziomu kortyzolu. Natomiast u zwierząt stresowanych z wywołanym zapaleniem obserwowano także wzrost liczby neutrofili w krążeniu (6 h zapalenia). W leukocytach krwi obwodowej, leukocytach wysiękowych i neutrofilach nerki głowowej ryb niestresowanych ze stanem zapalnym stwierdzono wzrost ekspresji genów związanych w inicjacją reakcji zapalnej w tym genu kodującego chemokinę Cxcl8. W leukocytach otrzewnowych stres zwiększał natomiast ekspresję inos, genu kodującego indukowalna syntazę tlenku azotu. Z kolei u ryb stresowanych z wywołanym tioglikolatem zapaleniem jamy otrzewnej obserwowano wzrost ekspresji inos i cxcl8_l1 w leukocytach krwi obwodowej, i spadek ekspresji genu kodującego mieloperoksydazę (Mpx) w leukocytach otrzewnowych. Zaobserwowano także, że leukocyty otrzewnowe pozyskane od niestresowanych ryb z odczynem zapalnym wykazują wyższą aktywność fagocytarna i wyższą produkcję wolnych rodników tlenowych niż leukocyty ryb niestresowanych i stresowanych, które nastrzykano solą fizjologiczną.Wyniki obecnej pracy potwierdzają immunomodulacyjne działanie stresu i jego specyficzną rolę w regulacji redystrybucji i aktywności neutrofili.

Stress is a physiological reaction to existing environmental conditions, which allows the organism to adapt and/or stimulate the fight or flight response. The stressor activates the stress axis, in fish it is the hypothalamus-pituitary gland-interrenal cells of the head kidney, and as a consequence, cortisol is synthesized and secreted. In most cases, cortisol has an immunosuppressive effect on the immune system. The exception are neutrophils, in which stress causes redistribution to the circulation, reduces their apoptosis and prolongs their survival.The aim of the study was to examinate the effect of stress on the number, maturity and activity of neutrophils recruited to the inflammatory focus in common carp (Cyprinus carpio L.).Fish were subjected to 24-hour restraint stress, and then an inflammation was induced by intraperitoneal injection of thioglycolate. Blood was collected to measure cortisol and glucose levels, as well as to isolate leukocytes. Leukocytes were also isolated from the head kidney and peritoneal cavity. The percentage of neutrophils and the expression of genes involved in the inflammatory response, neutrophil retention/redistribution, and maturation were determined. Phagocytic activity of neutrophils and their ability to produce reactive oxygen species were also examined.It was shown that stress causes an increase in cortisol levels. On the other hand, in stressed animals with induced inflammation, an increase in the number of neutrophils in the circulation was also observed (at 6 h of inflammation). In peripheral blood leukocytes, peritoneal leukocytes, and neutrophils retrieved from the head kidney of unstressed fish with inflammation, an increase in the expression of genes associated with the initiation of the inflammatory response was found, including the gene encoding Cxcl8 chemokine. In peritoneal leukocytes, stress increases the expression of inos, a gene encoding inducible nitric oxide synthase. In turn, in stressed fish with thioglycolate-induced peritonitis, an increase in the expression of inos and cxcl8_l1 was observed in peripheral blood leukocytes, while a decrease in the expression of the gene encoding myeloperoxidase (Mpx) was found in peritoneal leukocytes of this animals. Moreover, it was observed that peritoneal leukocytes obtained from unstressed fish with inflammation showed higher phagocytic activity and higher production of radical oxygen species than leukocytes from unstressed and stressed fish injected with physiological saline. The results of the present study confirm the immunomodulatory effect of stress and its specific role in the regulation of neutrophil redistribution and activity.