Vliv personality proaktivní vs reaktivní u okouna říčního na náchylnost k infekci Aeromonas sp.

Bc. Jan ČERNÝ

Master's thesis

Abstract:

Existenci intra-specifických rozdílů v životních strategií zvířat popisuje tzv. proaktivní a reaktivní personalita, kdy jsou proaktivní jedinci charakterizováni vyšší ochotou riskovat a prozkoumávat nová prostředí oproti jedincům reaktivním, kteří volí pasivní a inaktivní přístup k novým výzvám v prostředí. Tento koncept je u ryb často definován jako tzv. kontinuum plachý - odvážný, přičemž odvážný (bold individual = BI) jedinec vykazuje proaktivní chování a pro plachého (shy individual = SI) jedince je typický přístup reaktivní. Bylo napsáno již několik studií, které potvrzují vliv personality na užitkové vlastnosti ryb jako je růst u koljušky tříostné (Gasterosteus aculeatus) nebo tolerance vůči stresu u lososa obecného (Salmo salar) či pstruha duhového (Onchorhyncus mykkis). Cílem našeho experimentu bylo popsat existenci souvislostí mezi personalitou a imunologickou rezistencí vůči nákaze bakterií Aeromonas sp. a tolerancí vůči stresu. V našem experimentu bylo 1000 jedinců okouna říčního podrobeno dvěma behaviorálním testům na personalitu (open field, počet cm uplavaných za 30 min; novel object, zkoumání zón blízkosti neznámého objektu). Bylo vybráno top 20 BI ryb (nejvyšší hodnoty v obou testech) a top 20 SI ryb (nulové hodnoty v obou testech). Zástupci obou behaviorálních skupin BI a SI byli následně podrobeni indukčnímu stresovému testu (snížení hladiny v nádrži na úroveň 5 cm nad dorzální ploutví) a poté byly měřeny hodnoty metabolické aktivity (ALT, AST, ALP, LDH, glukózy, osmolytů a kortizolu), přičemž jediný signifikantní rozdíl vykázala koncentrace kortizolu (2,5 násobně vyšší u SI oproti BI 30 min po stimulaci a 5 násobně vyšší u SI oproti BI v kontrole). Při testování imunologické rezistence byla prvně hodnocena fagocytární kapacita (přirozená imunita), přičemž nebyly pozorovány žádné signifikantní rozdíly mezi SI a BI skupinami. Dále byly buňky hlavové ledviny a peritonea zástupců BI a SI skupin in vivo stimulovány nákazou A.salmonicida a následně byla extrahována RNA k analýze genové exprese 46 imunitních genů 1,3 a 7 dní po stimulaci pro zhodnocení odpovědi adaptivního imunitního systému. Byl pozorován 1,2-1,3 násobný nárůst hladiny genu ighm v hlavové ledvině u BI oproti SI 1 den po stimulaci, přičemž hladina totožného genu vykázala 2,2 násobný nárůst u BI oproti SI v peritoneálních buňkách. Dále byl pozorován nárust hladin genů u BI oproti SI cc125 (1,2 násobný v hlavové ledvině) a Cd74 (1,3-1,5 násobný v peritoneu i hlavové ledvině). Z výsledků této práce plyne, že personalita má významný vliv na toleranci vůči stresu, nemá vliv na přirozenou imunitu, nicméně ovlivňuje úroveň adaptivního imunitního systému u okouna říčního, přičemž BI jedinci se jeví jako odolnější vůči stresu i nákaze Aeromonas hydrophila.

Abstract:

The existence of intra-specific differences in the life strategies of animals is described by the so-called proactive and reactive personality, where proactive individuals are characterized by a higher willingness to take risks and explore new environments compared to reactive individuals who choose a passive and inactive approach to new challenges in the environment. This concept is often defined in fish as the shy-bold continuum, with the bold individual (BI) exhibiting proactive behaviour and the shy individual (SI) typically exhibiting a reactive approach. Several studies have already been written confirming the influence of personality on fish performance traits, such as growth in three spined-sticklebacks (Gasterosteus aculeatus) or stress tolerance in Atlantic salmon (Salmo salar) or rainbow trout (Onchorhyncus mykkis). The aim of our experiment was to describe the existence of a link between personality and immunological resistance to Aeromonas sp. infection and stress tolerance in European perch. In our experiment, 1000 European perch were subjected to two behavioral tests for personality (open field, number of cm swum in 30 min; novel object, exploring zones of proximity to an unknown object). The top 20 BI fish (highest values in both tests) and the top 20 SI fish (zero values in both tests) were selected. Representatives of both behavioral groups BI and SI were then subjected to an induction stress challenge (lowering the tank level to 5 cm above the dorsal fin) and then metabolic activity values (ALT, AST, ALP, LDH, glucose, osmolytes, and cortisol) were measured, with the only significant difference shown by cortisol concentration (2.5-fold higher in SI compared to BI 30 min after stimulation and 5-fold higher in SI compared to BI in control). In immunological resistance testing, phagocytic capacity (natural immunity) was assessed first, and no significant differences were observed between SI and BI groups. Next, head kidney and peritoneal cells from representatives of the BI and SI groups were stimulated in vivo with A. salmonicida infection and then RNA was extracted to analyze gene expression of 46 immune genes 1, 3 and 7 days after stimulation to assess the adaptive immune system response. A 1.2-1.3-fold increase in the level of the ighm gene was observed in the head kidney of BI versus SI 1 day after stimulation, while the level of the identical gene showed a 2.2-fold increase in BI versus SI peritoneal cells. Furthermore, an increase in gene levels was observed in BI compared with SI for cc125 (1.2-fold in the head kidney) and Cd74 (1.3-1.5-fold in both peritoneum and head kidney). The results of this work suggest that personality has a significant effect on stress tolerance, does not affect natural immunity, but does affect the level of the adaptive immune system in European perch, with BI individuals appearing to be more resistant to both stress and infection by Aeromonas hydrophila.

Keywords

okoun říční, personalita, behaviorální testy, reaktivní/plachý/SI, proaktivní/odvážný/BI, stresová tolerance, imunologická rezistence, Aeromonas sp.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 2. 5. 2023

Thesis defence

• Supervisor: MSc. Tatyana Gebauer, Ph.D.

UNIVERSITY OF SOUTH BOHEMIA IN ČESKÉ BUDĚJOVICE

Faculty of Fisheries and Protection of Waters

Master programme / field:
Agricultural Specialization / Fishery and Protection of Waters