Protective effects of phlorotannins against ultraviolet B radiation in zebrafish (Danio rerio)

Exposure to ultraviolet B (UV-B) radiation has been associated with a variety of adverse effects in all forms of life, including micro-organisms, plants, animals and humans. Ultraviolet B induces cell damage at the molecular level and consequently organisms must employ strategies to protect themselves from sunlight and to repair UV-B-induced cellular damage. In this study, the UV-B protective effects of four different phlorotannins isolated from a brown alga (Ecklonia cava) were determined using zebrafish (Danio rerio) as an in vivo model. Zebrafish embryos were pretreated with phlorotannins and exposed to UV-B (50 mJ/cm2). The heart rate, generation of reactive oxygen species and nitric oxide, cell death and hyperpigmentation were assessed in order to evaluate UV-B-induced photo-damage. Treatment of the embryos with the algal phorotannins reduced UV-B-induced reactive oxygen species and nitric oxide levels, protected against UV-B-induced cell death and significantly reduced hyperpigmentation. We therefore suggest that phlorotannins isolated from E. cava can protect against UV-B radiation. Editor Note Readers of the journal may be unfamiliar with the use of zebrafish embryos in research studies. There is no indication in this article of an ethical review of the study. This is because the use of fish embryos in research, at least in the UK, is not subject to a licensing procedure if they are less than 5 days post fertilization (dpf). In this study the embryos were 2 dpf. Resume L’exposition aux rayons ultraviolets-B (UV-B) a ete associee a une multitude d’effets secondaires dans toutes les formes de vie telles que les micro-organismes, les plantes, les animaux et l’homme. Les UV-B sont responsables de dommages cellulaires au niveau moleculaire et par consequent, les organismes doivent user de strategies pour se proteger des rayons solaires et pour reparer les dommages existants. Dans cette etude, l’effet protecteur contre les UV-B de quatre differents phlorotanins isoles d’une algue brune (Ecklonia cava) ont ete determine sur le poisson zebre (Danio rerio) en tant que modele in vivo. Des embryons de poissons zebre ont ete pretraites avec des phlorotanins et exposes aux UV-B (50 mJ/cm2). La frequence cardiaque, la production de reactifs oxygenes (ROS), de monoxyde d’azote (NO), la mort cellulaire et l’hyperpigmentation ont ete mesures afin d’evaluer les dommages lies aux UV-B. Le traitement des embryons avec les phlorotanins d’algue a permis une diminution des niveaux induits de ROS et de NO, une protection contre la mort cellulaire due aux UV-B et une diminution significative de l’hyperpigmentation. Ainsi, nous suggerons que les phlorotanins isoles a partir de E. cava peuvent proteger contre les rayons UV-B. Resumen La exposicion a la radiacion ultravioleta-b (UV-B) se ha asociado a una variedad de efectos nocivos en todas las formas de vida incluyendo microorganismos, plantas, animales, y seres humanos. La radiacion UV-B induce dano celular a nivel molecular y por lo tanto los organismos deben emplear estrategias para protegerse contra luz del sol y para reparar el dano celular inducido por UV-B. En este estudio se determino el efecto protector de UV-B de cuatro florotaninos diferentes aislados de una alga marron (Ecklonia cava) utilizando el modelo de pez cebra (Danio rerio). Se trataron embriones de pez cebra con los florotaninos y despues fueron expuestos a UV-B (50 mJ/cm2). Se determinaron el ritmo del latido del corazon, la generacion de especie reactivas del oxigeno (ROS) y generacion de oxido nitrico (NO), la muerte celular, y la hiperpigmentacion para evaluar el fotoefecto nocivo asociado a la radiacion UV-B. El tratamiento de los embriones con los florotaninos de algas redujo la formacion de ROS inducida por UV-B y los niveles de NO, protegieron contra muerte celular inducida por UV-B y redujeron el nivel de hiperpigmentacion de manera perceptible. Por lo tanto sugerimos que los florotaninos aislados del alga E. cava protegen contra la radiacion UV-B. Zusammenfassung Wenn der Organismus ultravioletter Strahlung B (UV-B) ausgesetzt ist, wird dies bei allen Lebensformen wie Mikroorganismen, Pflanzen, Tieren und Menschen mit einer Vielfalt von Nebenwirkungen in Zusammenhang gebracht. UV-B Licht induziert Zellschaden auf molekularer Ebene und folglich mussen die Organismen Strategien entwickeln, um sich selbst vor Sonnenlicht zu schutzen und um den durch UV-B Strahlung induzierten Zellschaden zu reparieren. In dieser Studie wurde die schutzende Wirkung bezuglich UV-B Strahlung von vier verschiedenen Phlorotanninen, die aus einer braunen Alge (Ecklonia cava) isoliert worden waren mittels Zebrafischen (Danio rerio) als in vivo Modell bestimmt. Embryonen von Zebrafischen wurden mit Phlorotanninen vorbehandelt und UV-B Strahlung ausgesetzt (50 mJ/cm2). Die Frequenz des Herzschlags, die Erzeugung von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) und Stickstoffoxid (NO), Telltod, und Hyperpigmentierung wurden untersucht, um den durch UV-B induzierten Strahlenschaden zu beurteilen. Eine Behandlung der Embryonen mit den Phlorotanninen der Algen reduzierte die UV-B induzierten ROS und NO Werte, schutzte gegen UV-B induzierten Zelltod und reduzierte die Hyperpigmentierung signifikant. Daher sind wir der Meinung, dass Phlorotannine, die von E. cava isoliert werden gegen UV-B Strahlung schutzen.