Vnímavost plemen kapra obecného k onemocnění způsobenému kapřím edémovým virem

MSc. Ali Asghar BALOCH

Doctoral thesis

Susceptibility of common carp strains to the disease caused by carp edema virus

Abstract:

Fish diseases refer to any condition that affects the health and well-being of fish, whether in the wild or in captivity. Fish are vulnerable to a variety of diseases caused by bacteria, viruses, fungi, parasites, and other pathogens. The prevalence and severity of these diseases vary widely, depending on the species of fish, the environmental conditions, and the management practices. Fish have a complex immune system that allows them to respond to a variety of diseases. Their immune system includes both innate and adaptive responses, which work together to protect them from infections. Innate immunity is the first line of defense and includes physical barriers such as the skin, scales, and mucus, as well as cellular and humoral responses that can quickly recognize and respond to pathogens. These responses include the activation of phagocytic cells such as macrophages and neutrophils, the release of antimicrobial peptides, and the production of reactive oxygen species. Adaptive immunity, on the other hand, is a more specific and targeted response that is mediated by T and B lymphocytes. These cells can recognize and respond to specific pathogens, and can develop immunological memory, allowing for a faster and stronger response to subsequent infections. When a fish encounters a pathogen, its immune system is activated, and a series of responses are initiated. The exact response depends on the pathogen and the fish species, but generally involves the recruitment of immune cells to the site of infection, the activation of phagocytic cells to engulf and destroy the pathogen, and the production of cytokines to stimulate the immune response. Cytokines specially help to coordinate the immune response and ensure that the appropriate mechanisms are activated to fight the infection. The initial investigation of the thesis provides a comprehensive review of cytokine responses in common carp exposed to CEV, CyHV-3, SVCV and Aeromonas hydrophila infections. It aims to synthesize existing literature on immune responses, particularly cytokine expression, and highlights the essential role of cytokines as inflammatory mediators and their mechanisms in response to both pathogenic and non-pathogenic immunostimulants in common carp. The production of these cytokines may result in various symptoms and signs of infections, which can lead to the recruitment of inflammatory cells that play an important role in clearing up different infections. Furthermore, this study provides insights into the ways by which cytokines can be used to diagnose and combat disease in common carp. Further, the examination of the immune response of carp to CEV infection using gene expression profiling and qPCR was carried out. The expression patterns of eleven immune-related genes were monitored in four different carp strains. The expression patterns of several immune-related genes were found to be similar across all carp strains and genogroups, while some significant differences were observed in koi carp infected with both CEV genogroups. Additionally, a resemblance was observed in the expression pattern of several genes between KSD-resistant AS strain and koi. Furthermore, the observed increase in mRNA expression of several immune related genes indicates a broader mucosal immune response triggered by CEV. Overall, these results provide essential insights into the immunological response of carp to infectious diseases and may help to develop effective management strategies for preventing and controlling CEV disease in aquaculture.

Abstract:

Nemoci ryb se týkají jakéhokoli stavu, který ovlivňuje zdraví a pohodu ryb, ať už ve volné přírodě, nebo v zajetí. Ryby jsou náchylné k různým onemocněním způsobeným bakteriemi, viry, plísněmi, parazity a dalšími patogeny. Výskyt a závažnost těchto onemocnění se značně liší v závislosti na druhu ryb, podmínkách prostředí a způsobech chovu. Ryby mají složitý imunitní systém, který jim umožňuje reagovat na různé choroby. Jejich imunitní systém zahrnuje jak vrozené, tak adaptivní reakce, které spolupracují na jejich ochraně před infekcemi. Vrozená imunita je první linií obrany a zahrnuje fyzické bariéry, jako je kůže, šupiny a hlen, a také buněčné a humorální reakce, které dokáží rychle rozpoznat patogeny a reagovat na ně. Tyto reakce zahrnují aktivaci fagocytujících buněk, jako jsou makrofágy a neutrofily, uvolňování antimikrobiálních peptidů a produkci reaktivních forem kyslíku. Adaptivní imunita je naproti tomu specifičtější a cílenější odpověď, kterou zprostředkovávají T a B lymfocyty. Tyto buňky dokáží rozpoznat a reagovat na specifické patogeny a mohou si vytvořit imunologickou paměť, což umožňuje rychlejší a silnější reakci na následné infekce. Když se ryba setká s patogenem, aktivuje se její imunitní systém a spustí se řada reakcí. Přesná reakce závisí na patogenu a druhu ryby, ale obecně zahrnuje nábor imunitních buněk do místa infekce, aktivaci fagocytárních buněk, které pohltí a zničí patogen, a produkci cytokinů, které stimulují imunitní odpověď. Cytokiny speciálně pomáhají koordinovat imunitní odpověď a zajišťují aktivaci vhodných mechanismů pro boj s infekcí. Úvodní šetření této práce poskytuje komplexní přehled cytokinových reakcí u kapra obecného vystaveného infekcím CEV, CyHV-3, SVCV a Aeromonas hydrophila. Jeho cílem je shrnout dosavadní literaturu o imunitních reakcích, zejména o expresi cytokinů, a zdůraznit zásadní úlohu cytokinů jako mediátorů zánětu a jejich mechanismů v reakci na patogenní i nepatogenní imunostimulátory u kapra obecného. Produkce těchto cytokinů může vést k různým příznakům a projevům infekcí, což může vést k náboru zánětlivých buněk, které hrají důležitou roli při odstraňování různých infekcí. Kromě toho tato studie přináší poznatky o způsobech, jakými lze cytokiny využít k diagnostice a potírání nemocí u kapra obecného. Dále bylo provedeno zkoumání imunitní odpovědi kaprů na infekci CEV pomocí profilování genové exprese a qPCR. U čtyř různých kmenů kaprů byly sledovány expresní vzorce jedenácti genů souvisejících s imunitou. Bylo zjištěno, že expresní vzorce několika genů souvisejících s imunitou jsou podobné u všech kmenů a genových skupin kaprů, zatímco u kaprů koi infikovaných oběma genovými skupinami CEV byly pozorovány některé významné rozdíly. Kromě toho byla pozorována podobnost ve vzorci exprese několika genů mezi kmenem AS odolným vůči KSD a kmenem koi. Kromě toho pozorované zvýšení exprese mRNA několika genů souvisejících s imunitou naznačuje širší slizniční imunitní odpověď vyvolanou CEV. Celkově tyto výsledky poskytují zásadní poznatky o imunologické reakci kaprů na infekční onemocnění a mohou pomoci při vývoji účinných strategií řízení pro prevenci a kontrolu onemocnění CEV v akvakultuře.

Keywords

nemoci ryb, virus edému kapra, imunitní reakce, kapr obecný, cytokiny, genová exprese, geny související s imunitou

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 8. 2023

Thesis defence

• Supervisor: MVDr. Veronika Piačková, Ph.D.

UNIVERSITY OF SOUTH BOHEMIA IN ČESKÉ BUDĚJOVICE

Faculty of Fisheries and Protection of Waters

Doctoral programme / field:
Zootechnics / Fishery