Tittel

Norsk tittel: Candidatus Branchiomonas cysticola og gjellesykdom hos oppdrettet atlantisk laks: Fra dyrking til infeksjonsmodell, patogenese og immunrespons

Engelsk: Candidatus Branchiomonas cysticola in gill disease of farmed Atlantic salmon: From cultivation to infection model, pathogenesis and host response

Om prosjektet

• Bakgrunn

  Betaproteobakterien Candidatus Branchiomonas cysticola (CBC) er det vanligste epiteliocyste-dannende agenset hos oppdrettslaks i Norge og Irland, og forekommer både i ferskvann og sjøvann. CBC kan infisere gjellevev uten å danne de karakteristiske intracellulære cystene, og det er foreslått at ekstracystiske bakterier i større grad kan stimulere immunrespons og føre til gjellepatologi.

  Histologiske lesjoner assosiert med CBC-infeksjon hos fisk fra lokaliteter med gjellesykdom, inkluderer lamellær epitelhyperplasi, subepitelial betennelse, pustler og nekrose. I tillegg er subepitelial nøytrofil betennelse, antatt å være assosiert med CBC infeksjon, de senere årene observert på flere ferskvanns- og sjøvannslokaliteter i Norge. Likevel har man i flere kohortstudier ikke klart å påvise en sammenheng mellom mengden CBC målt med RT qPCR og alvorlighetsgrad av mikroskopiske gjellelesjoner eller gjellescore. Den utbredte forekomsten av CBC hos tilsynelatende frisk laks indikerer at predisponerende faktorer kan være nødvendige for at agenset skal forårsake gjellesykdom, og/eller at det finnes variasjon i virulens og patogenitet innen arten. Stressende hendelser som termisk avlusing og notvask kan føre til økte mengder CBC genetisk materiale i gjellene og økt forekomst av epiteliocyster i vevssnitt. Injeksjon av hydrokortison var nødvendig for å fremkalle sykdom forårsaket av laksepoxvirus og gjellepatologi hos naive laks eksponert for døde SGPV infiserte fisk i et smitteforsøk. Stress og redusert immunrespons kan være en sannsynlig forklaring på hvorfor enkelte fisk grupper utvikler sykdom etter CBC smitte mens andre ikke gjør det. Gjellesykdom hos laks i sjø er oftest multifaktoriell, og det er utfordrende å forstå rollen til et enkelt infeksiøst agens i felt der mange faktorer ikke kan kontrolleres. Dette kan også forklare manglende sammenheng mellom gjellepatologi og CBC mengde i kohortstudiene nevnt over. For å bevise at en bakterie er årsak til sykdom anses eksperimentelle studier med randomiserte kontrollerte forsøk som gullstandarden. Hills kriterier for kausalitet i observasjonsstudier fremhever styrken av assosiasjon, temporalitet, konsistens, spesifisitet, biologisk gradient (dose respons) og samt eksperimentelle bevis som viktige kriterier. For å forstå om CBC forårsaker gjellesykdom, under hvilke forhold sykdom oppstår, hvordan sykdommen utvikler seg og hvilke immunresponser som utløses, er derfor det ideelle å starte med et kontrollert smitteforsøk og utvikle en infeksjonsmodell som man så kan bygge videre på.

  I dette prosjektet vil vi forsøke å isolere, berike og dyrke av CBC, som grunnlag for å etablere en laboratoriebasert infeksjonsmodell. Videre vil flere pilotforsøk gjennomføres for å teste smitte med eventuell renkultur, isolerte/berikede bakterier og/eller kohabitantfisk, for å avgjøre om vi får etablert infeksjon og hvilken metode som fungerer best. Deretter vil det gjennomføres et kontrollert laboratorieforsøk der naive laks behandlet med hydrokortison eller placeboinjeksjon smittes med CBC og følges med gjentatte prøvetakinger for å studere infeksjonsforløp, immunrespons, bakterienes lokalisering og sammenhengen med vevslesjoner og sykdom etter smitte. Til sist vil gjellevev samlet inn fra tidligere kohortstudier gjenbrukes for å øke forståelsen av Ca. B. cysticola under feltforhold og undersøke om det er samsvar i immun- og vevsresponser i laboratoriestudien og feltmateriale.

• Mål

  Det overordnede målet med prosjektet er å forstå smitteveier, patogenese, potensialet for sykdomsutvikling og immunresponsene som utløses ved infeksjon med Ca. B. cysticola hos atlantisk laks. Dette hovedmålet vil oppnås gjennom følgende delmål:

  1. Å utvikle og validere dyrkingsmetoder for isolering og stabil ren kultur av Ca. B. cysticola. (WP1)
  2. Å etablere én eller flere infeksjonsmodeller der atlantisk laks eksponeres for Ca. B. cysticola, og dermed undersøke om Kochs postulater kan oppfylles. (WP2 og WP3)
  3. Å beskrive og karakterisere eventuelle vevslesjoner forårsaket av Ca. B. cysticola-infeksjon i gjellene hos immunkompetent og immunsupprimert atlantisk laks. (WP3)
  4. Å undersøke om stress indusert ved hydrokortisoninjeksjon før infeksjon påvirker utfallet av infeksjon og sykdomsutvikling. (WP3)
  5. Å studere den tidsmessige utviklingen infeksjonen og den romlige distribusjonen av Ca. B. cysticola, samt vevslesjoner og immunresponser utløst av bakterien hos friske og kortisoninjiserte fisk. (WP3)
  6. Å undersøke sammenhengen mellom Ca. B. cysticola-mengde og vevslesjoner, samt studere vevsdistribusjon av bakterier, inflammatoriske celler og cytokin ekspresjon i gjellene hos atlantisk laks med naturlig forekommende infeksjon i ferskvanns- og sjøvannsfasen. (WP4)
  7. Å fastslå om karakteristika ved vevslesjoner og forekomst av bakterier og lesjoner i vevet sammenfaller og er konsistente på tvers av ulike populasjoner med Ca. B. cysticola-infeksjon. (WP4)
  8. Å studere immunresponsene som utløses i gjellevev under naturlige Ca. B. cysticola-infeksjoner hos settefisk og atlantisk laks i sjø. (WP4)

Deltakere

• Interne deltakere

• Eksterne deltakere

  Thomas Hille

  Ragnhild Haaland Malkenes

Publikasjoner