Både infeksiøse og ikke-infeksiøse faktorer forårsaker gjellesykdom hos laks. Vi laget smitte- og sykdomsmodeller, karakteriserte og studerte betydningen av ulike typer organismer som kan være involvert i sykdomsutviklingen. For å etablere gode smittemodeller er det viktig å kunne dyrke aktuelle mikroorganismer i laboratoriet. Vi har lykkes med å etablere en monoklonal kultur av amøben Paramoeba perurans som forårsaker amøbegjellesykdom (AGD). Forsøk på dyrking av gjellepox-virus i cellekultur har ikke ført fram. Dette arbeidet pågår fortsatt. Flere intracellulære mikroorganismer knyttet til gjellesykdom lar seg ikke dyrke i laboratoriet. Et eksempel er bakterien Branchiomonas cysticola som forårsaker epiteliocystis hos laks. I et smitteforsøk med naturlig infisert fisk, viste vi at B. cysticola ble overført horisontalt via vann og forårsaket epiteliocystis hos usmittet fisk. I tillegg ble det dokumentert overføring av en annen epiteliocystisdannende bakterie og gjellepox-virus i det samme forsøket (Wiik-Nielsen et al., 2017 doi:10.1111/jfd.12613). Det er gjennomført en kartlegging for å karakterisere agens relatert til utvikling av epiteliocystis i gjellevev. Materialet stammet fra Veterinærinstituttets biobank og ble innsamlet i perioden 2004-2014. Resultatet viste at B. cysticola var svært utbredt i norske oppdrettsanlegg. Bakterien forårsaket cystedannelsen i 83 % av de 65 tilfellene, og spiller derfor en hovedrolle ved utvikling av epiteliocystis hos norsk laks. Undersøkelsen viste at 17 % av cystene inneholdt ny type Branchiomonas som synes å være mindre sykdomsframkallende. En elektronmikroskopisk studie av gjeller med AGD viste at amøben gir større ødeleggelser av gjellevevet enn man tidligere har trodd, og indikerer at denne produserer stoffer som skader gjellevevet (Wiik-Nielsen og medarbeidere 2016, doi:10.1111/jfd.12444). Vi har også gjennomført genetiske studier av ulike nasjonale amøbekloner som viste at det er liten genetisk forskjell mellom disse klonene.

Det er gjennomført en studie av syv tilfeller med kompleks gjellesykdom både i ferskvann og sjøvann i ulike deler av Norge. I tillegg til gjelle pox-virus ble flere andre gjellepatogene organismer påvist. Alle lokalitetene hadde høy dødelighet. Når pox-virus infeksjonen falt sammen med smoltifisering ble dødeligheten ekstrem. Resultatene tyder på at pox-viruset angriper kloridceller og kan derfor påvirke smoltifiseringen. Videre kan viruset spille en rolle som primært gjellepatogen som kan bane vei for andre sykdomsframkallende mikroorganismer (Gjessing et al., 2017, doi:10.1111/jfd.12608

Vi avsluttet også en histopatologisk studie for å beskrive typiske vevsforandringer i gjeller med kompleks gjellesykdom. I denne undersøkelsen ble det påvist at det er en sammenheng mellom enkelte mikroorganismer og noen av skadene i gjellevevet. Modellforsøk med levende atlantisk laks viste at eksponering for brennmanet og hydroider ga gjelleirritasjon og små blodpropper i gjellene. En påfølgende eksponering for amøber ga ikke en raskere eller mer alvorlig utvikling av AGD. Resultater fra brennmanet eksponering alene viste imidlertid klare fysiologiske effekter på hjertefunksjon og respirasjon hos laks. I et siste forsøk viste vi at graden av AGD ikke hadde noen signifikant effekt på hypoksitoleransen hos laks.

Gjellesykdom pga laksepoxvirus (Salmon gill poxvirus disease/SGPVD) kan gi utbrudd med høy, akutt dødelighet hos oppdrettslaks. De fleste rene utbrudd av SGPVD skjer i ferskvannsanlegg, mens utbrudd i sjø ofte er mer komplekse der flere agens er involvert. Laksepoxvirus er beslektet med «koppeviruset» som infiserer pattedyr, og er et stort DNA-virus med mer enn 200 gener. Viruset infiserer fiskens gjelleepitel, og en vanlig observasjon under utbrudd er apoptose og økt epitelcelleproliferasjon som fører til redusert respiratorisk overflate.

I det NFR-finansierte prosjektet SALPOX samlet vi inn gjelleprøver under et naturlig laksepox-utbrudd i settefiskanlegg, fra tre separate kar, og under flere faser av sykdomsforløpet. Utbruddet hadde et lignende forløp i alle tre kar med en dødelighetstopp på ca tre dager og vi tok prøvene under tidlig infeksjonsfase, under den akutte mortalitetsfasen, og under den senere regenereringsfasen. Prøvene ble analysert for virus med qPCR, histologisk og transkriptomet ble undersøkt med microarrayanalyser.

Genuttrykket i gjellene i den akutte infeksjonsfasen var godt samstemt med patologiske funn, og det ble observert oppregulering av pro-apoptotiske og proliferative gener, sammen med endringer i uttrykk av ionekanaler og slimdannende (mucus)proteiner. Den interferon-regulerte antiviralresponsen var kraftig oppregulert og tett korrelert med virusmengden i gjellene. Uttrykket av kjemokiner endret seg dramatisk under utbruddet, men transkriptomdataene tydet ikke på rekruttering av lymfocytter og adaptiv immunaktivitet i gjellene, selv ikke i den senere regenereringsfasen. Disse dataene gir grunnlag for ny innsikt i samspillet mellom poxvirus og laksens gjeller, og et utgangspunkt for å identifisere markørgener som korrelerer med patologiske forandringer og vertens immunrespons.

Gjellehelse er en stadig økende utfordring innen akvakultur. Intensiv drift og nye drifts- og behandlingsmetoder skaper stadig nye utfordringer, og den siste tiden har vi opplevd flere alvorlige tilfeller av en tilstand beskrevet som spontan gjelleblødning hos ellers tilsynelatende frisk atlantisk laks. Disse tilfellene har fordelt seg både på ferskvanns- og sjølokaliteter i flere land. Svært lite er kjent rundt årsaken til denne tilstanden. 

Vi har valgt å se nærmere på tilstanden i ferskvannsfasen i tilknytning til settefiskanlegg med resirkuleringsteknologi (RAS). Ofte er eneste funn histologiske forandringer med nedbrytning av lamellenes indre karstruktur. PCR-analyser for kjente gjelle- patogener er i de fleste tilfeller negative, og i de tilfellene med positive PCR-funn er det ingen systematikk i forekomst av agens. Innledende undersøkelser ved hjelp av transmisjon elektronmikroskopi (TEM) tyder på at tilstanden skyldes degenerative forandringer i cellene som utgjør lamellene indre karstruktur, de såkalte pilarcellene. Dette peker i retning av at tilstanden er knyttet til vannkvalitet og har et ikke-infeksiøst opphav.

Ved hjelp av TEM som et forskningsverktøy har vi nå muligheten til å undersøke ulike vannparametere for å vurdere hvilken effekt disse kan ha på lamellenes pilarceller. På denne måten ønsker vi å avdekke risikofaktorer for gjelleblødning hos laks i RAS og bidra til at lidelsen effektivt kan forebygges i framtiden.

Presentasjonen vil inneholde beskrivelse av tilstanden klinisk, histologisk og innledende TEM studier.

Det interbrankiale lymfoide vev (ILT), ble til tross for dets størrelse og utbredelse i gjeller ikke beskrevet før i 2008. Sammenlignet med slimhinneassosiert lymfoid vev hos andre dyrearter fremstår det som unikt i sin struktur og sammensetning. Slimhinneassosiert lymfoide vev er dårlig karakterisert i laverestående vertebrater som fisk og kunnskap om disse er essensielt for en riktig forståelse av fiskens immunforsvar og hvordan dette best mulig kan stimuleres mot invasjon av patogener. I laks er ILT strategisk plassert i den interbrankiale kløften og brer seg helt ut til enden av de frie gjellefilamentene. Vevet holdes sammen av et svamplignende nettverk av epitelceller infiltrert av hovedsakelig T-lymfocytter, en del MHC class II positive celler og ett fåtall B-celler. Ned mot den interbrankeale kløften er vevet avgrenset av en basalmembran og mot lumen en slimhinneoverflate bestående av epitelceller og gobletceller (slimceller). Vevet har store strukturelle likheter med tymus, men mangler viktige komponenter for å være et primært lymfatisk vev.

Som en videre strategi for å tilnærme oss den funksjonelle rollen til dette vevet har vi valgt å se på uttrykket av gener og hvordan disse sammenlignet med andre vev som tymus, hodenyre og gjelle kan si noe om hvilke immunologiske funksjoner/prosesser som er viktige i dette vevet. Resultatene presentert her er basert på NGS transkripsjonsanalyser og peker mot et finstemt lymfoid nettverk ansvarlig for immunregulering, lymfocytt transport, toleranse og trolig antigenpresentering. Vevet viser likheter med lymfoide T-celle soner og kan representere en tidlig evolusjonær form av sekundært lymfoid vev som beskrevet i pattedyr.