Transfer of immunity from vaccinated broodstock to larvae in sea bream (Sparus aurata)

Abstract

Immunization of sea bream broodstock with a novel vaccine mixture of Photobacterium damsela subsp. piscicida SK7 namely Phdp was performed during the period of egg development and the changes in specific and non specific humoral immune defense responses were measured. Total immunoglobulins level, specific antibody titre, anti-protease activity and lysozyme activity were significantly higher in immunized parent fish compared to the control. After spawning a significant increase in anti-protease activity, lysozyme activity and total immunoglobulins level were detected in the eggs from immunized parent. The specific antibody titre against Phdp was detected in the eggs from immunized parents. The larvae from immunized parents also expressed significantly higher levels of specific and non specific humoral immune responses compared to the controls. Total immunoglobulins level in sera, eggs and larvae were measured by ELISA and western blot analysis. A small amount of immunoglobulins was detected in eggs decreasing gradually until day 8 post hatching and then an increase was measured in larvae from immunized parents; where as no immunoglobulins were detected at day 4, 6 and 8 in larvae from non immunized parents. The specific antibody titre against Phdp was detected only in larvae from immunized broodstock until day 14 post hatching. The increase in humoral immune parameters in eggs and larvae from immunized parents suggests the transfer of maternal immunity. In the challenge trials with the LD70 of Phdp SK7, larvae from immunized parents performed better. Larvae from immunized fish showed delayed onset and lower mortality (66.67%) throughout the challenge period compared with larvae from control fish (80%). Eighty-nine days old larvae originating from immunized and non immunized sea bream broodstock were bath vaccinated with Phdp and E. coli lipopolysaccharides (LPS) and larvae samples were collected for measurement of humoral specific and non specific parameters for 30 days. Larvae vaccinated with Phdp and LPS showed significant increase in anti-protease activity, lysozyme activity and total immunoglobulins compared to the controls. The titre for lectin activity remained unchanged for all groups. The larvae from immunized brood fish showed increase in body weight; however the increase was not statistically significant. The specific antibodies against Phdp and LPS were present in the respective vaccinated groups of larvae from immunized and non immunized broodstock. Maximum values for specific antibody titres were seen at day 24 after vaccination in all relevant groups; in larvae from immunized parents an increase in specific antibody titres was detected but the difference was not significant among the two groups. The larvae from both parental groups were challenged with (LD70) virulent Phdp SK7 bacterial cells at the age of day 129. Larvae from immunized parents vaccinated with Phdp, LPS and control non vaccinated groups showed 3.33%, 20% and 66.67% mortalities respectively. Larvae from non immunized parents vaccinated with Phdp, LPS and control non vaccinated groups showed 30%, 23.33% and 80% mortalities respectively. Vaccinated larvae from both groups showed significantly less mortality compared to the respective controls. RPS value of larvae from immunized parents vaccinated with Phdp and LPS was 95.83% and 72.22% respectively. RPS value of larvae from non immunized parents vaccinated with Phdp and LPS was 62.5% and 70.83% respectively, however the difference between RPS of both groups was not statistically significant. The presence of specific immunoglobulins describes the onset of specific humoral immune response of sea bream larvae at the age of day 89, which is sufficient to protect the offspring against Photobacteriosis. These results suggest that an efficient immunological response was present in sea bream larvae of this age by generating a specific humoral immune response against weak T cells inducer antigen like LPS.

Γεννήτορες τσιπούρας εμβολιάσθηκαν με ένα νέο εμβολιακό μίγμα του βακτηρίου Photobacterium damsela subsp. piscicida SK7 (Phdp) κατά την περίοδο της ανάπτυξης των αυγών και μετρήθηκαν οι αλλαγές στις ειδικές και μη ειδικές χυμικές ανοσολογικές αντιδράσεις. Το επίπεδο των ολικών ανοσοσφαιρινών, ο ειδικός τίτλος αντισωμάτων, η δραστικότητα των αντι-πρωτεασών και η δραστικότητα της λυσοζύμης ήταν σημαντικά υψηλότερα στους ανοσοποιημένους γονείς σε σχέση με τους μάρτυρες. Μετά την απελευθέρωση των αυγών, παρατηρήθηκε σημαντική αύξηση στη δραστικότητα της αντι-πρωτεάσης και λυσοζύμης καθώς και του επιπέδου των ανοσοσφαιρινών στα αυγά που προέρχονταν από ανοσοποιημένους γονείς. Στα αυγά που προέρχονταν από ανοσοποιημένους γονείς παρατηρήθηκαν ειδικοί τίτλοι αντισωμάτων έναντι του Phdp. Οι νύμφες που προήλθαν από ανοσοποιημένους γονείς επίσης εξέφρασαν σημαντικά υψηλότερα επίπεδα ειδικών και μη ειδικών χυμικών ανοσολογικών αντιδράσεων σε σύγκριση με τις νύμφες που προήλθαν από μη ανοσοποιημένους γονείς. Τα ολικά επίπεδα ανοσοσφαιρινών στον ορό (γεννήτορες), τα αυγά και τις νύμφες μετρήθηκαν με ELISA και παρατηρήθηκαν με ανάλυση western blot. Μικρή ποσότητα ανοσοσφαιρίνης ανιχνεύθηκε στα αυγά η οποία μειώθηκε σταδιακά μέχρι την ημέρα 8 μετά την εκκόλαψη και μετά μετρήθηκε μια αύξηση στις νύμφες που προήλθαν από ανοσοποιημένους γονείς, ενώ αντιθέτως δεν ανιχνεύθηκαν ανοσοσφαιρίνες τις ημέρες 4, 6 και 8 σε νύμφες που προήλθαν από μη ανοσοποιημένους γονείς. Ειδικοί τίτλοι αντισωμάτων έναντι του Phdp ανιχνεύθηκαν μόνο σε νύμφες από ανοσοποιημένους γονείς μέχρι την ημέρα 14 μετά την εκκόλαψη. Η αύξηση που παρατηρήθηκε στις χυμικές ανοσολογικές παραμέτρους στα αυγά και τις νύμφες από ανοσοποιημένους γονείς υποδηλώνει τη μεταφορά μητρικής ανοσίας. Στις πειραματικές μολύνσεις με χρήση δόσεων κυττάρων που προκαλούν 70% θνησιμότητα, οι νύμφες από ανοσοποιημένους γονείς αντέδρασαν καλύτερα. Οι τελευταίες εμφάνισαν καθυστερημένη έναρξη της νόσου και χαμηλότερη θνησιμότητα (66,67%) καθ’ όλη τη διάρκεια του πειράματος σε σχέση με τις νύμφες από μη ανοσοποιημένους γονείς όπου η θνησιμότητα έφτασε (80%). Νύμφες ηλικίας 89 ημερών προερχόμενες από ανοσοποιημένους και μη ανοσοποιημένους γεννήτορες τσιπούρας, εμβολιάσθηκαν με τη μέθοδο της εμβάπτισης με αδρανοποιημένα βακτηριακά κύτταρα του Phdp και E. coli λιποπολυσακχαρίδιο (LPS) και στη συνέχεια δείγματα νυμφών συλλέχθηκαν για τη μέτρηση των ειδικών και μη χυμικών ανοσολογικών παραμέτρων για μια περίοδο 30 ημερών. Οι νύμφες που εμβολιάσθηκαν με κύτταρα Phdp και LPS εμφάνισαν σημαντική αύξηση στη δραστικότητα αντιπρωτεασών, λυσοζύμης και του επιπέδου των ολικών ανοσοσφαιρινών σε σύγκριση με τους μάρτυρες. Ο τίτλος της δραστικότητας των λεκτινών παρέμεινε ο ίδιος για όλες τις ομάδες νυμφών. Οι νύμφες από ανοσοποιημένους γονείς εμφάνισαν μεγαλύτερη αύξηση σωματικού βάρους, αυτή η αύξηση όμως δεν ήταν στατιστικά σημαντική μετά από σύγκριση με την αύξηση βάρους των νυμφών που προέρχονταν από μη ανοσοποιημένους γεννήτορες. Τα ειδικά αντισώματα έναντι των κυττάρων Phdp και του LPS του E. coli ήταν παρόντα στις αντίστοιχες εμβολιασμένες ομάδες νυμφών που προέρχονταν από ανοσοποιημένους και μη γονείς. Οι υψηλότερες τιμές ειδικών τίτλων αντισωμάτων παρατηρήθηκαν κατά την ημέρα 24 μετά τον εμβολιασμό των νυμφών σε όλες τις σχετικές ομάδες νυμφών επίσης και στις νύμφες από ανοσοποιημένους γονείς παρατηρήθηκε μια αύξηση στους ειδικούς τίτλους αντισωμάτων, η οποία όμως δεν ήταν στατιστικά σημαντική συγκρινόμενη με τις νύμφες από μη ανοσοποιημένους γονείς. Οι νύμφες και από τις δυο ομάδες γεννητόρων μολύνθηκαν πειραματικά (δόση κυττάρων Phdp που προκαλεί 70% θνησιμότητα) με παθογόνα κύτταρα του Phdp στελέχους SK7 στην ηλικία των 129 ημερών. Οι νύμφες από ανοσοποιημένους γονείς που εμβολιάσθηκαν με κύτταρα Phdp, με LPS οπως και οι μάρτυρες (μη ανοσοποιημένες ομάδες νυμφών) εμφάνισαν 3,33%, 20% και 66,67% θνησιμότητες, αντίστοιχα. Οι νύμφες από μη ανοσοποιημένους γονείς που εμβολιάσθηκαν με τα ίδια αντιγόνα όπως παραπάνω, εμφάνισαν θνησιμότητες 30%, 23,33% και 80% αντίστοιχα. Οι εμβολιασμένες νύμφες και από τις δυο ομάδες εμφάνισαν σημαντικά μικρότερη θνησιμότητα συγκρινόμενες με τους αντίστοιχους μάρτυρες. Η σχετική επί της εκατό επιβίωση (RPS) των νυμφών από ανοσοποιημένους γονείς που εμβολιάσθηκαν με κύτταρα Phdp και LPS ήταν 95,83% και 72,22%, αντίστοιχα. Η τιμή RPS των νυμφών από μη ανοσοποιημένους γονείς που εμβολιάσθηκαν όπως παραπάνω ήταν 62,5% και 70,83% αντίστοιχα, αλλά η διαφορά μεταξύ των RPS των δυο ομάδων δεν ήταν στατιστικά σημαντική. Η παρουσία ειδικών ανοσοσφαιρινών υποδηλώνει την έναρξη της ειδικής χυμικής ανοσολογικής αντίδρασης των νυμφών της τσιπούρας στην ηλικία των 89 ημερών, η οποία είναι ικανή για την προστασία των νυμφών ενάντια στη φωτοβακτηρίωση. Αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν ότι μια ικανή ανοσολογική αντίδραση ήταν παρούσα στις νύμφες της τσιπούρας στην προαναφερθείσα ηλικία, μέσω παραγωγής μιας ειδικής χυμικής ανοσολογικής αντίδρασης έναντι των ασθενών ενεργοποιητών αντιγόνων των λεμφοκυττάρων, όπως το LPS.