Efeito da metionina e o risco de predação na fisiologia, genética e sobrevivência do Zebrafish (Danio rerio)

Abstract

Resumo: A metionina é um aminoácido limitante em dietas comerciais na maioria dos peixes, e sua insuficiência além de causar limitação no crescimento, pode reduzir a eficiência alimentar, e pode afetar o sistema oxidante do organismo. Nesse sentido, os objetivos deste trabalho foram avaliar o efeito da metionina e o risco de predação no desempenho, histologia intestinal, cortisol, expressão gênica e sobrevivência do zebrafish (Danio rerio). No primeiro experimento, 360 animais de um ano de idade foram divididos em três tratamentos relacionados à suplementação de metionina: Sem suplementação de metionina (SM); suplementada com DL-Metionina 99% - aminoácido na sua forma livre (DL) e suplementada com metionina na forma dipeptídeo DL-Metionil-DL-Metionina 95% (MM). Os peixes foram mantidos sem contato com predador no aquário (SO) ou com contato direto com predador no aquário (CO), por 48 horas ou 20 dias, dependendo da fase experimental avaliada. O estresse por risco de predação reduziu o ganho de peso dos animais com 20 dias e os peixes alimentados com suplementação de metionina, independente da fonte utilizada, apresentaram ganho de peso superiores quando comparados aos SM. Não houve diferença estatística nos niveis de cortisol em função do risco de predação e da suplementação de metionina. Não houve efeito significativo da interação entre o risco de predação e a suplementação de metionina, para o gene PEPT1. Os peixes com 48 horas de exposição ao estresse, com risco de predação, apresentaram maior expressão do mRNA dos genes SOD2, CAT e GPX1. Em relação ao consumo prolongado das dietas, observou-se menor expressão desses genes em animais consumindo dietas DL e MM. No segundo experimento, os reprodutores e sua prole, receberam exclusivamente ração formulada com ingredientes convencionais suplementados com metionina: DL, MM e um tratamento controle sem suplementação de metionina (SM). Através do monitoramento continuo dos animais, após eclosão, observou-se que as larvas abriram a boca com 3 dias pós-fertilização (dpf) e a partir desse momento, iniciou-se a alimentação com 3 e 5 dpf para avaliar a sobrevivência das larvas em função das dietas dos pais até 20 dpf. Para realização do experimento, zebrafish proveniente de programa de melhoramento genético, foram utilizados para a obtenção dos ovos. 1200 larvas com 3 dpf foram divididos em três tratamentos relacionados à suplementação de metionina: SM, DL e MM seguindo a mesma dieta que seus pais. Os animais tiveram 2 períodos de início de alimentação com 3 ou 5 dpf. Não se observou diferença significativa na taxa de sobrevivência entre o início da alimentação com 3 ou 5 dpf. Através da literatura consultada essa é a primeira vez que esse fato é relatado em zebrafish consumindo dietas formuladas exclusivamente com ingredientes convencionais. Observou-se também que independente da fonte de metionina utilizada, a sobrevivência foi maior em larvas dos tratamentos DL e MM. Em conclusão, a suplementação com metionina é fundamental para garantir tolerancia celular, fornecendo poder redutor para os sistemas antioxidantes, que é responsável por neutralizar os radicais livre. Além de auxiliar na geração de larvas precoces para capacidade de ingerir alimentos e garantir maior sobrevivência dessas formas jovens

Abstract: Methionine is a limiting amino acid in commercial diets in most of fish, and its insufficiency can cause growth restriction, reduce feed efficiency, and can affect the body's antioxidant system. The objective of this study was to evaluate the effect of methionine and the risk of predation on the performance, intestinal histology, cortisol, gene expression and survival of zebrafish (Danio rerio). In the first experiment, 360 one-year-old animals were divided into three treatments related to methionine supplementation: no methionine supplementation (SM); supplemented with DL methionine 99% -amino acid in free form (DL) and supplemented with methionine in the dipeptide form DL-Methionyl-DL-Methionine 95% (MM). Fish were kept without contact with the predator in the aquarium (SO) or with direct contact with predator in the aquarium (CO), for 48 hours or 20 days, depending on the experimental phase evaluated. Stress due to predation risk reduced the weight gain of animals with 20 days and the fish fed with methionine supplementation, regardless of the source used, presented higher weight gain when compared to SM. There was no statistical difference in cortisol levels due to the risk of predation and methionine supplementation. There was no significant effect on the interaction between the risk of predation and methionine supplementation, for PEPT1 gene. Fish with 48 hours of exposure to stress with risk of predation presented higher mRNA expression of the SOD2, CAT and GPX1 genes. In relation to prolonged consumption of the diets, lower expression of these genes in animals consuming diets DL and MM was observed. In the second experiment, breeders and their offspring, received exclusively feed formulated with conventional ingredients supplemented with methionine: DL, MM and a control treatment without methionine supplementation (SM). Through the continuous monitoring of the animals after hatching, it was observed that the larvae opened their mouth 3 days post fertilization (dpf), and from this moment, feeding started with 3 and 5 dpf to evaluate the survival of the larvae, according to the parents' diets, until 20 dpf. For the experiment, zebrafish from a breeding program were used to obtain the eggs. 1200 larvae at 3 dpf were divided into three treatments related to methionine supplementation: SM, DL and MM, following the same diet as their parents. The animals had two periods for the beginning of feeding, with 3 or 5 dpf. No significant difference in the survival rate between the beginning of feeding with 3 or 5 dpf was observed. Through literature consulted, this is the first time that this fact is reported in zebrafish consuming diets formulated exclusively with conventional ingredients. We also observed that, regardless of the source of methionine used, survival was higher in larvae of DL and MM treatments. In conclusion, methionine supplementation is important to ensure cell tolerance, providing reducing power for antioxidant systems, which is responsible for neutralizing free radicals, besides helping in the generation of early larvae ability to ingest food and ensure greater survival of these young forms