Channel catfish hepcidin expression in infection and anemia

Hepcidin, originally identified as a 25 amino acid antimicrobial peptide made in the liver, is a key regulator of iron balance and recycling in humans and mice. Closely related hepcidin genes and peptides have also been identified in a number of fish species and in teleosts are thought to function as endogenous antibiotics involved in host defense against infection. Here we report the transcriptional regulation of hepcidin expression by infection and anemia in the channel catfish. Changes in hepcidin expression in catfish challenged with Edwardsiella ictaluri and in fish affected by channel catfish anemia (CCA) were measured by real time quantitative PCR. Hepcidin transcript levels in the livers were increased 4, 19, and 22-fold at 4, 24, and 48 h following bacterial challenge, respectively. However, augmented hepcidin expression in the intestine and olfactory sac was detected only at 48 h post-infection. Hepcidin transcript levels in the livers of catfish affected by CCA were less than 14% of that present in healthy counterparts. Hepatic hepcidin transcript levels correlated significantly with serum iron concentrations (r=0.54r=0.54, p<0.05p<0.05) and with the percent saturation of transferrin (r=0.63r=0.63, p<0.05p<0.05). Similar to mammalian hepcidins, channel catfish hepcidin is an iron-responsive gene and may also play important roles in innate host defense to infection and in iron homeostasis. Mammalian hepcidins may have evolved from an antimicrobial peptide and its structure and transcriptional regulatory mechanisms have been conserved throughout vertebrate evolution.

RésuméL’hepcidine, identifiée à l’origine comme un peptide antimicrobien produit dans le foie, est un régulateur-clé de l’équilibre et du recyclage du fer chez les êtres humains et les souris. Les gènes d’hepcidine et les peptides étroitement liés, ont été également identifiés dans un certain nombre d’espèces de poissons et dans les teleosts comme des antibiotiques endogènes impliqués dans la défense de l’hôte contre l’infection. Nous rapportons ici la régulation transcriptionnelle de l’expression de l’hepcidine dans l’infection et l’anémie du poisson-chat. Les changements de l’expression de l’hepcidine chez le poisson-chat infecté d’Edwardsiella ictaluri   et chez les poissons-chat atteints d’anémie ont été mesurés par PCR en temps réel. Nous avons trouvé que les niveaux de transcription d’hepcidine dans le foie ont augmenté de 4, 19 et 22 fois, respectivement à 4, à 24 et à 48 heures après l’infection bactérienne. Cependant, l’augmentation de l’expression d’hepcidine dans les intestins et le sac olfactif a été détectée seulement 48 heures après l’infection. Les niveaux de transcription d’hepcidine dans le foie des poissons-chat atteints d’anémie étaient de 14% inférieurs à ceux présents dans les spécimens sains. Les niveaux de transcription d’hepcidine hépatique correspondent significativement avec les concentrations de fer dans le sérum (r=0.54r=0.54, p<0.05p<0.05) et avec le pourcentage de saturation de transferrine (r=0.63r=0.63, p<0.05p<0.05). Similaire aux hepcidines des mammifères, l’hepcidine du poisson-chat est un gène du recyclage du fer et peut jouer un rôle important dans la défense innée de l’hôte contre l’infection ainsi que dans l’homéostase du fer. Les hepcidines des mammifères auraient pu évoluer à partir d’un peptide antimicrobien, et les mécanismes régulateurs transcriptionnels auraient pu être conservés tout au long de l’évolution des vertébrés.