A botanical extract of Souroubea sympetala and its active principle, betulinic acid, attenuate the cortisol response to a stressor in rainbow trout, Oncorhynchus mykiss

Abstract

The capacity of the traditional anxiolytic plant, Souroubea sympetala, and its bioactive principle, betulinic acid (BA), to lower cortisol levels in rainbow trout, Oncorhynchus mykiss, was investigated. Effects at the level of the cortisol-producing interrenal cells were investigated using an in vitro head kidney preparation. Head kidney tissue incubated with S. sympetala extract or BA produced significantly less cortisol in response to adrenocorticotropic hormone (ACTH) than cells incubated with ACTH alone; a 50% reduction in the cortisol response was predicted to occur at 43 μg mL− 1 extract or 71 μg mL− 1 BA. To investigate whether effects on interrenal cell cortisol production translated into effects at the whole-animal level, the plasma cortisol response to an acute stressor, confinement in a net, was assessed. Fish fed a commercial trout pellet diet supplemented with 1 mg kg− 1 fish BA for six days exhibited a significantly lower plasma cortisol response to the acute stressor than fish fed the unsupplemented diet. Collectively, these results demonstrate that S. sympetala and BA act on the interrenal cells of the hypothalamic-pituitary-interrenal (HPI) axis in rainbow trout to significantly attenuate the cortisol response to an acute stressor. These findings suggest that BA is of potential use in mitigating effects of exposure to the stressors commonly encountered in an aquaculture setting. Statement of relevance • Souroubea sympetala extract and betulinic acid reduced ACTH-stimulated cortisol production by head kidney tissue in vitro, with little or no evidence of cytotoxicity.• The cortisol response to an acute stressor was attenuated in rainbow trout fed a commercial diet supplemented with betulinic acid.• The cortisol-reducing properties of the S. sympetala extract and betulinic acid may be useful in mitigating effects of stress in aquaculture, particularly since, as natural products, they may raise less public concern with respect to human consumption.

Se investigó la capacidad de la planta ansiolítica tradicional, Souroubea sympetala, y su principio bioactivo, el ácido betulínico (BA), para reducir los niveles de cortisol en la trucha arco iris, Oncorhynchus mykiss. Los efectos a nivel de las células interrenales productoras de cortisol se investigaron utilizando una preparación de riñón de cabeza in vitro. El tejido del riñón de la cabeza incubado con extracto de S. sympetala o BA produjo significativamente menos cortisol en respuesta a la hormona adrenocorticotrópica (ACTH) que las células incubadas con ACTH sola; Se predijo que se produciría una reducción del 50% en la respuesta del cortisol con 43 μg mL - 1 extracto o 71 μg mL - 1 BA. Para investigar si los efectos sobre la producción de cortisol de las células interrenales se traducían en efectos a nivel de animal completo, se evaluó la respuesta del cortisol plasmático a un factor estresante agudo, el confinamiento en una red. Los peces alimentados con una dieta comercial de gránulos de trucha suplementada con 1 mg kg - 1 pescado BA durante seis días exhibieron una respuesta de cortisol plasmático significativamente menor al factor estresante agudo que los peces alimentados con la dieta sin suplementos. En conjunto, estos resultados demuestran que S. sympetala y BA actúan sobre las células interrenales del eje hipotalámico-pituitario-interrenal (HPI) en la trucha arco iris para atenuar significativamente la respuesta del cortisol a un factor de estrés agudo. Estos hallazgos sugieren que la BA tiene un uso potencial para mitigar los efectos de la exposición a los factores estresantes que se encuentran comúnmente en un entorno de acuicultura. Declaración de relevancia • El extracto de Souroubea sympetala y el ácido betulínico redujeron la producción de cortisol estimulada por ACTH en el tejido renal de la cabeza in vitro, con poca o ninguna evidencia de citotoxicidad. • La respuesta del cortisol a un factor estresante agudo se atenuó en la trucha arco iris alimentada con una dieta comercial complementada con ácido betulínico. • Las propiedades reductoras de cortisol del extracto de S. sympetala y el ácido betulínico pueden ser útiles para mitigar los efectos del estrés en la acuicultura, sobre todo porque, como productos naturales, pueden generar menos preocupación pública con respecto al consumo humano.

Foi investigada a capacidade da planta ansiolítica tradicional, Souroubea sympetala, e seu princípio bioativo, ácido betulínico (BA), para baixar os níveis de cortisol na truta arco-íris, Oncorhynchus mykiss. Os efeitos ao nível das células interrenais produtoras de cortisol foram investigados usando uma preparação de rim de cabeça in vitro. O tecido renal da cabeça incubado com extrato de S. sympetala ou BA produziu significativamente menos cortisol em resposta ao hormônio adrenocorticotrófico (ACTH) do que as células incubadas com ACTH sozinho; uma redução de 50% na resposta do cortisol foi prevista para ocorrer no extrato de 43 μg mL - 1 ou 71 μg mL - 1 BA. Para investigar se os efeitos na produção de cortisol das células interrenais se traduziam em efeitos no nível do animal inteiro, a resposta do cortisol plasmático a um estressor agudo, confinamento em uma rede, foi avaliada. Os peixes alimentados com uma dieta comercial de pellet de truta suplementada com 1 mg kg-1 de BA para peixes por seis dias exibiram uma resposta de cortisol plasmático significativamente menor ao estressor agudo do que os peixes alimentados com a dieta não suplementada. Coletivamente, esses resultados demonstram que S. sympetala e BA atuam nas células interrenais do eixo hipotálamo-hipófise-interrenal (HPI) na truta arco-íris para atenuar significativamente a resposta do cortisol a um estressor agudo. Esses achados sugerem que o BA é de uso potencial na mitigação dos efeitos da exposição aos estressores comumente encontrados em um ambiente de aqüicultura. Declaração de relevância • O extrato de Souroubea sympetala e o ácido betulínico reduziram a produção de cortisol estimulado por ACTH pelo tecido renal da cabeça in vitro, com pouca ou nenhuma evidência de citotoxicidade. • A resposta do cortisol a um estressor agudo foi atenuada na truta arco-íris alimentada com uma dieta comercial suplementada com ácido betulínico. • As propriedades redutoras de cortisol do extrato de S. sympetala e ácido betulínico podem ser úteis na mitigação dos efeitos do estresse na aquicultura, particularmente porque, como produtos naturais, podem causar menos preocupação pública com relação ao consumo humano