Patogeneze, diagnostika a prevence významných virových chorob kapra

Mgr. Bc. Radek Machát, Ph.D.

Doctoral thesis

Pathogenesis, diagnostics and prevention of significant carp viral diseases

Abstract:

Kapr obecný je jednou z ekonomicky nejvýznamnějších sladkovodních ryb. Virová onemocnění představují závažný problém pro akvakulturu kapra obecného. Nejvýznamnějšími virovými chorobami postihující kapra obecného jsou Koi herpesvirémie (KHVD) vyvolaná Cyprinid herpesvirem 3 a Kapří spavá nemoc (KSD) způsobená virem kapřího edému (CEV). Pro obě nemoci je typická velmi vysoká úmrtnost a absence efektivní vakcíny dostupné na evropském trhu. Pochopení imunitní reakce hostitele proti KHVD a KSD je zásadní pro vývoj léčby nebo vakcín proti těmto chorobám a může být též nenahraditelná při šlechtění odolnějších plemen kapra. Zde představovaná studie je zaměřena převážně na vrozenou imunitní odpověď, jelikož obě choroby mohou zabít svého hostitele dříve, než může zasáhnout imunitní odpověď. Imunitní odpověď proti oběma virům byla studována na úrovni genové exprese pomocí qRT-PCR a na úrovni exprese proteinů pomocí analýzy hmotnostní spektrometrie. Během infekce KHV byly též zjištěny rozdíly v imunitní odpovědi mezi vůči KHV citlivým koi kaprem a Amurským sazanem odolným vůči KHV. Pro účely této studie byla vypracována metoda kvantifikace KHV, s jejímž využitím byl zjištěn rychlejší nárůst virové zátěže u na virus citlivého plemene kapra obecného. Data zde publikovaná potvrzují již publikovanou nadměrnou expresi složek signální dráhy interferonu třídy I během infekce KHV. Výsledky měření exprese proteinů naznačují, že zde pravděpodobně došlo k aktivaci interferonem stimulovaných genů nezávislé na interferonu skrze RIG-I-podobných receptorů. Dále byla v průběhu infekce KHV odhalena up regulace několika složek komplementové kaskády. Analýza exprese genů i proteinů ukázala, že imunitní odpověď Amurského sazana byla v porovnání s koi kaprem rychlejší. Druhá studie popisuje srovnání imunitních odpovědi latentně a symptomaticky kaprů obecných infikovaných virem CEV. Rozdíly mezi imunitními odpověďmi těchto dvou skupin kaprů byly silně závislé na sledovaném typu orgánu. U symptomatických kaprů infikovaných virem CEV bylo zjištěno výrazné zvýšení exprese složek komplementových kaskád. V orgánech s vyšší virovou náloží byla odhalena výrazně zvýšená exprese lysozymů. 7

Abstract:

Common carp is one of the most economically important freshwater fish. Viral diseases present a serious problem to common carp aquaculture. Koi herpesvirus disease (KHVD) caused by Cyprinid herpesvirus 3 (CyHV-3) and koi sleepy disease (KSD) inflicted by carp edema virus (CEV) are the most relevant viral diseases affecting common carp. Both diseases are characterized by possibility of very high mortalities and the absence of an effective vaccine available on the European market. The understanding of host immune response against KHVD and KSD is crucial in developing treatment or vaccines for these diseases and might be also irreplaceable in breeding more resistant strains of carp. The present study is focused mostly on the innate immune response as both diseases can kill their host before the adaptive immune response can intervene. The immune response against both viruses was studied at the level of gene expression using qRT-PCR (quantitative reverse transcription polymerase chain reaction) and at the level of protein expression profiles using mass spectrometry analysis. During KHV infection, differences in the immune response between the KHV-susceptible koi carp and the KHV-resistant Amur wild carp were also examined. For the purposes of this study, a method of KHV quantification was developed, with the use of which faster increase of viral load in susceptible breed of common carp was detected. Here presented data confirmed the already published importance of overexpression of class I interferon signalling pathway elements during KHV infection. Protein expression measurements results suggested there was probably interferon independent activation of interferon stimulated genes through retinoic acid-inducible gene I-like (RIG-I-like) receptors. Furthermore, the upregulation of several complement cascade components was detected during progress of KHV infection. Both gene and protein expression analysis revealed that the immune response of Amur wild carp was faster compared to koi carp. The other study describes the comparison of the immune response latently and symptomatically CEV infected common carp. The differences between immune responses of these two carp groups were strongly organ dependent. The overexpression of complement cascades components was detected in symptomatically CEV-infected caps. In organs with higher CEV load, overexpression of lysozymes was observed.

Keywords

KHV, CEV, imunitní odpověď, real-time PCR, hmotnostní spektrometrie, immune response, mass spectrometry

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 1. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 10. 2. 2023
• Supervisor: MVDr. Martin Faldyna, Ph.D.
• Reader: prof. MVDr. Vladimír Celer, Ph.D., Dr. Mikolaj Adamek

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Animal physiology, immunology and developmental biology / Animal physiology, immunology and developmental biology