Immune response of the Antarctic sea urchin Sterechinus neumayeri: cellular, molecular and physiological approach

Type Article
Date 2015-06
Language English
Author(s) Gonzalez-Aravena Marcelo1, Perez-Troncoso Carolina1, Urtubia Rocio1, Branco Paola2, Machado Cunha Da Silva Jose Roberto2, Mercado LuisORCID5, de Lorgeril JulienORCID4, Bethke Jorn5, Paschke Kurt3
Affiliation(s) 1 : Inst Antartico Chileno, Dept Cient, Punta Arenas, Chile.
2 : Univ Sao Paulo, Inst Ciencias Biomed, Dept Biol Celular & Desenvolvimento, BR-05508 Sao Paulo, Brazil.
3 : Univ Austral Chile, Inst Acuicultura, Lab Ecofisiol Crustaceos, Valdivia, Chile.
4 : UM 2 IFREMER CNRS, UMR 5119, Ecol Coastal Marine Syst Ecosym, Montpellier, France.
5 : Pontificia Univ Catolica Valparaiso, Inst Biol, Valparaiso, Chile.
Source Revista De Biologia Tropical (0034-7744) (Revista De Biologia Tropical), 2015-06 , Vol. 63 , N. Suppl.2 , P. 309-320
DOI 10.15517/rbt.v63i2.23165
WOS© Times Cited 11
Keyword(s) Sea urchin, Antarctica, Sterechinus neumayeri, coelomocytes, phagocytosis, gene expression
Abstract

In the Antarctic marine environment, the water temperature is usually between 2 and - 1.9 degrees C. Consequently, some Antarctic species have lost the capacity to adapt to sudden changes in temperature. The study of the immune response in Antarctic sea urchin (Sterechinus neumayeri) could help us understand the future impacts of global warming on endemic animals in the Antarctic Peninsula. In this study, the Antarctic sea urchins were challenged with lipopolysaccharides and Vibrio alginolitycus. The cellular response was evaluated by the number of coelomocytes and phagocytosis. A significant increase was observed in red sphere cells and total coelomocytes in animals exposed to LPS. A significant rise in phagocytosis in animals stimulated by LPS was also evidenced. Moreover, the gene expression of three immune related genes was measured by qPCR, showing a rapid increase in their expression levels. By contrast, these immune genes showed a depression in their expression by a thermal effect at 5 and 10 degrees C. In addition, during bacterial injection, the oxygen consumption was higher in challenged animals. Our results showed that the immune response in the Antarctic sea urchin may be affected by acute thermal stress and that this immune response has a metabolic cost.

Abstract <p>Respuesta inmune del erizo de mar Ant&aacute;rtico Sterechinus neumayeri: un enfoque celular, molecular y fisiol&oacute;gico. En el medio ambiente de la Ant&aacute;rtica la temperatura del agua es de entre 2 y - 1.9 &deg;C. Por consecuencia ciertas especies han perdido la capacidad de adaptarse a los cambios repentinos de la temperatura del agua. El estudio de la respuesta inmune del erizo ant&aacute;rtico (Sterechinus neumayeri) podr&iacute;a ayudar a comprender los futuros impactos en los animales end&eacute;micos del cambio clim&aacute;tico en la Pen&iacute;nsula Ant&aacute;rtica. En este estudio nosotros hemos evaluado la respuesta inmunitaria de S. neumayeri respecto de estimulaciones con bacterias (Lipopolisac&aacute;ridos y Vibrio alginolitycus) asi como durante el estr&eacute;s t&eacute;rmico a 5 y 10 &deg;C. La respuesta del erizo fue evaluada en relaci&oacute;n al n&uacute;mero de celomocitos circulantes, capacidad fagoc&iacute;tica de estos y por el an&aacute;lisis de la expresi&oacute;n de tres genes inmunitarios. Despu&eacute;s de la estimulaci&oacute;n con LPS un aumento significativo de c&eacute;lulas esferoidales rojas, de amebocitos fagoc&iacute;ticos y de celomocitos totales fue observado despu&eacute;s de las primeras horas de estimulaci&oacute;n, de la misma manera que la capacidad fagoc&iacute;tica. Por otra parte los tres genes inmunes medidos mostraron un aumento significativo de su expresi&oacute;n por qPCR despu&eacute;s de la estimulaci&oacute;n con LPS. El estr&eacute;s t&eacute;rmico de 5 &deg;C produjo un aumento de la expresi&oacute;n de estos tres genes inmunitarios, por el contrario a una temperatura m&aacute;s alta (10 &deg;C) se produce la reducci&oacute;n de dos de entre ellos. Adicionalmente un aumento del consumo de ox&iacute;geno fue observado durante la estimulaci&oacute;n bacteriana. Nuestros resultados muestran que la respuesta inmunitaria en el erizo ant&aacute;rtico puede ser afectada por el estr&eacute;s t&eacute;rmico agudo y que la respuesta inmune en invertebrados ant&aacute;rticos tendr&iacute;a un costo metab&oacute;lico.</p>
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Gonzalez-Aravena Marcelo, Perez-Troncoso Carolina, Urtubia Rocio, Branco Paola, Machado Cunha Da Silva Jose Roberto, Mercado Luis, de Lorgeril Julien, Bethke Jorn, Paschke Kurt (2015). Immune response of the Antarctic sea urchin Sterechinus neumayeri: cellular, molecular and physiological approach. Revista De Biologia Tropical, 63(Suppl.2), 309-320. Publisher's official version : https://doi.org/10.15517/rbt.v63i2.23165 , Open Access version : https://archimer.ifremer.fr/doc/00439/55012/