The immune system of Atlantic cod : with emphasis on intestinal immunology

Abstract

Torskeoppdrett er en lovende industri i Norge, men problemer med blant annet bakteriesykdommer gjør at næringen fortsatt har problemer med å etablere seg. For å få kontroll med sykdomsproblemene i næringen, er grunnleggende kunnskap om hvordan torsken beskytter seg mot infeksjoner nødvendig. Hensikten med dette doktorgradsarbeidet har vært å studere forsvarssystemet hos torsk, med et spesielt fokus på immunologiske celler og vev i tarmen. Arbeid i avhandlingen viser at torskens tarm er inndelt forskjellig fra for eksempel laks, noe som kan ha betydning dersom en på et senere stadium ønsker å utvikle vaksiner som kan gis til torsken via fôret. De viktigste sykdommene som har rammet torsk de seneste årene er vibriose og francisellose. Vibriose kontrolleres delvis med vaksiner, mens for francisellose er det fortsatt ingen effektive tiltak. For å vite mer om hvordan torsken responderer mot disse sykdomsfremkallende bakteriene, er genuttrykket av cytokiner og antimikrobielle peptider studert i ulike organer fra torsk i løpet av et infeksjonsforløp. Særlig ble responsen i tarmvev viet oppmerksomhet, og også i disse studiene er det vist at tarmens oppbygging er noe annerledes enn en har sett hos andre fiskearter. Også antistoffresponsen i torsk mot bakterien som forårsaker francisellose ble undersøkt, og det kom fram at levende bakterier forårsaker en mye sterkere respons i torsk enn bakterier som var inaktivert før torsken ble eksponert for dem. Resultatene fra disse studiene har gitt nye og viktige svar på hvordan torskens forsvarssystem responderer mot bakterier, og vil kunne bidra i arbeidet med hvordan en bør utvikle en vaksiner mot sykdommen francisellose. I samarbeid med Veterinærinstituttet har en i tillegg studert sykdomsinduserte forandringer, såkalt patologiske forandringer, i vev fra torsk som er smittet med francisellose, og dette har større kunnskap om sykdomstegnene som observeres hos torsk smittet med francisellose. Funnene fra studiet viser at de granuloma-lignende betennelsesområdene som er karakteristisk for sykdommen er dominert av makrofag-lignende celler, pleomorfe celler og granulocytt-like celler.

The objectives of this study were to investigate the defense mechanisms of Atlantic cod (Gadus morhua L.) with special emphasis on intestinal mucosal immunology. Atlantic cod is becoming an important fish species for aquaculture in the North Atlantic region, but there is still limited information available on the defense mechanisms of cod, especially on mucosal immunity. Vibriosis caused by Vibrio anguillarum has been the major bacterial disease in cod, whereas francisellosis caused by facultative intracellular F. noatunensis is an ever increasing problem. Real-time quantitative PCR was used to measure mRNA gene expressions of cytokines and antimicrobials. Differential immune gene expressions were observed in both foregut and hindgut. We have observed that higher antibody responses were mounted in cod compared to injection of inactivated bacteria after F. noatunensis challenge. The granuloma-like inflammatory foci were observed mostly in the spleen, head kidney and heart. The dominant cell types located in the foci were macrophage-like cells, pleomorphic proliferating cells and granulocyte-like cells. We have also developed a new antiserum against cod g-type lysozyme which is useful for cod immunological studies.