Efecto de los antibióticos florfenicol y oxitetraciclina sobre marcadores de regulación epigenética asociados a modificación de histonas en línea celular shk-1 de Salmo salar

Abstract

En los sistemas marinos y acuícolas ha cobrado gran interés el impacto que pueden tener los cambios epigenéticos en la expresión del genoma, ya que es el puente entre los estímulos ambientales y los cambios transcripcionales que guían diferentes fenotipos fisiológicos, por lo que entender los mecanismos epigenéticos detrás de ciertas respuestas a estresores y cambios ambientales puede resultar en una gran herramienta a la hora de gestionar eficientemente producciones acuícolas, sobre todo en el contexto del cambio climático. En Chile, esto podría emplearse en la salmonicultura nacional, donde predomina el cultivo del salmón del atlántico. Uno de los aspectos más problemático de esta industria es el uso excesivo de antibióticos. Son preocupantes los efectos ambientales que puede provocar, incluyendo la aparición de patógenos resistentes a diversos antimicrobianos, así como el impacto que pueden tener en la salud de las mismas especies a las que se les administran. En ese sentido, resulta interesante determinar si los antibióticos de uso común en la industria salmonera tienen efectos sobre la regulación epigenéticas de los salmones, y si es posible relacionarlo con alguna respuesta transcripcional específica. En el presente trabajo se estudiaron los efectos sobre diversas modificaciones epigenéticas producto de la administración de florfenicol y oxitetraciclina a nivel celular, evaluando marcas epigenéticas asociadas modificación de histonas en la línea celular SHK-1 de Salmo salar. Fue posible identificar marcas de modificación en histonas H3 asociadas a la activación y represión génica, así como determinar sus patrones globales, con resultados que sugieren que estos antibióticos tienen efectos sobre los patrones generales de las marcas estudiadas. También se buscó determinar los patrones de las marcas a nivel de localización génica específica, con respecto a genes de interés asociados a la respuesta inmune innata en peces, aportando las bases de un protocolo de ChIP-qPCR aplicado a la línea celular SHK-1. En conjunto, estos resultados representan las primeras aproximaciones en abordar las alteraciones epigenéticas inducidas por los antibióticos oxitretraciclina y florfenicol en un modelo de Salmo salar.

Aquiculture and marine systems have a growing interest in impact that epigenetics may have in the genome expression, since it is the bridge between ambient stimuli and transcriptional changes that guide different physiological phenotypes, so understanding the epigenetic mechanisms behind responses to stressors and external changes, may result in a useful tool for efficient maintenance of aquiculture productions, especially in the context of climate change. In Chile, these could be applied into de national salmon culture, where the farming of Atlantic salmon is predominant. A problematic aspect of these industry is its excessive use of antibiotics. The disturbing effects upon the emergence of antimicrobial resistant pathogens, as well as the impact they may have over the animal’s health are concerning. In that sense, it is interesting to deepen if the commonly used antibiotics in the salmon industry have some effects over the salmon’s epigenetic regulation, and if is possible to link it with some specific transcriptional response. In this work, the epigenetic effects upon the administration of florfenicol and oxytetracycline were studied at a cellular level, evaluating the epigenetic marks associated with histone modifications in the Salmo salar cellular line, SHK-1. We were able to identify modification marks in histones H3 associated with transcriptional activation and repression, as well as determine their global patterns, with results suggesting that these antibiotics have effects over the general patterns of the studied marks. Also, it was aimed to be determine the levels of some of these marks at specific genomic localizations, associated with genes related with the innate immune response in fish, providing the foundations of a ChIP-qPCR protocol applied to SHK-1 cells. Altogether, these results are the first attempts to explore the epigenetic alterations induce by the antibiotics oxytetracycline and florfenicol in a model of Salmo salar.