L'impatto della luce sull'immunità dei salmoni

Il salmone atlantico passa attraverso diverse fasi della sua vita, partendo dalle uova e diventando pesci piccoli noti come parr. Quando crescono abbastanza, si trasformano in una forma chiamata smolts, che migrano dall'acqua dolce al mare. Questo processo, chiamato Smoltificazione, li prepara per le sfide che affronteranno nell'acqua salata dell'oceano. Un grande cambiamento in questo processo avviene nelle loro branchie, che si adattano per gestire il sale nell'acqua di mare. Tuttavia, il passaggio all'oceano espone anche i salmoni a molte nuove malattie e patogeni che possono danneggiarli. La ricerca mostra che il processo di smoltificazione include anche cambiamenti nel Sistema Immunitario del pesce per aiutarli a combattere queste nuove minacce.

Nel 2023, un numero significativo di salmoni atlantici è morto in Norvegia dopo essere stati spostati in gabbie marine. Molti di questi pesci soffrivano di una malattia che colpisce il pancreas e il cuore, causata da un virus noto come salmonid alpha virus. Questa situazione solleva preoccupazioni su se i sistemi immunitari dei smolts fossero inadeguati durante la transizione dall'acqua dolce all'acqua di mare e se i metodi usati nelle fattorie ittiche per la smoltificazione potessero essere difettosi.

In natura, i cambiamenti nella lunghezza del giorno durante l'anno aiutano i salmoni a capire quando smoltificare. I giorni corti d'inverno li preparano per i giorni più lunghi in primavera, innescando il loro cambiamento in smolts. Nell'acquacoltura, però, i metodi spesso utilizzano repentini cambiamenti nei modelli di luce, che possono confondere i pesci. Questo ha implicazioni per i loro sistemi immunitari, poiché studi hanno dimostrato che modelli regolari di luce sono importanti per mantenere una corretta funzione immunitaria in altri animali.

#Importanza della Luce sulla Funzione Immunitaria

La ricerca indica che la luce gioca un ruolo cruciale nella regolazione del sistema immunitario. Nei mammiferi, un ciclo regolare di luce e buio è essenziale per mantenere l'orologio interno del corpo, che a sua volta influisce sulla risposta del sistema immunitario. Ad esempio, i topi reagiscono in modo diverso alle infezioni a seconda che sia giorno o notte. Producono diverse sostanze chimiche immunitarie in momenti diversi, evidenziando quanto sia importante il tempismo per una risposta immunitaria sana.

Per i pesci, sappiamo meno su come la luce e l'orologio interno del corpo influenzino il sistema immunitario. Studi recenti suggeriscono che i pesci potrebbero avere una connessione simile tra esposizione alla luce e risposta immunitaria come i mammiferi. Quando testati, alcuni pesci hanno mostrato reazioni immunitarie più forti quando esposti a patogeni durante il buio. Tuttavia, nessuno studio ha esaminato attentamente come ciò si applichi ai salmoni atlantici, specialmente nei contesti controllati delle fattorie ittiche, dove vengono allevati in condizioni di luce costante.

#Il Ruolo degli Interferoni

Gli interferoni sono proteine importanti nel sistema immunitario che aiutano a combattere i virus. Segnalano alle cellule immunitarie di rispondere rapidamente quando i virus invadono il corpo. Nei mammiferi, ci sono diversi tipi di interferoni, ognuno con ruoli distinti nella risposta immunitaria. Alcuni sono prodotti da quasi tutte le cellule, mentre altri sono specifici per le cellule immunitarie. Queste proteine aiutano ad attivare risposte immunitarie che possono portare alla distruzione delle cellule infettate dal virus.

I salmoni atlantici hanno sistemi di interferoni simili, ma con una maggiore complessità a causa della loro storia genetica. I salmoni hanno diverse classi di interferoni rispetto ai mammiferi, ma i principali processi su come queste proteine vengono attivate e come funzionano sono simili. Il complesso maggiore di istocompatibilità (MHC) è un'altra parte cruciale del sistema immunitario, aiutando a presentare parti del virus alle cellule immunitarie affinché possano montare una difesa efficace.

#Impianto Sperimentale

Questo studio ha testato due idee chiave. La prima era che i smolts di salmone atlantico allevati in luce costante avrebbero avuto una risposta immunitaria più debole rispetto a quelli allevati in un normale ciclo luce-buio. La seconda era che la risposta immunitaria a un'infezione virale sarebbe variata in base al fatto che i pesci fossero stati infettati durante il giorno o la notte.

Per testare la prima idea, i ricercatori hanno allevato pesci sotto luce costante o in un normale ciclo luce-buio e poi li hanno esposti a un'infezione virale. Hanno misurato come il sistema immunitario rispondeva controllando i livelli di diversi interferoni e proteine MHC nei loro corpi.

Inaspettatamente, i risultati hanno mostrato che le condizioni di illuminazione non influenzavano significativamente il livello di infezione o la risposta immunitaria nei pesci. C'erano solo lievi differenze nei marcatori immunitari misurati, e notoriamente, un tipo di Interferone era più attivo nei pesci allevati in luce costante.

Per esplorare la seconda idea, i ricercatori hanno confrontato le risposte immunitarie tra pesci infettati durante il giorno rispetto a quelli infettati di notte. Sebbene ci siano state chiare risposte immunitarie all'infezione virale, il tempismo dell'infezione non sembrava alterare la risposta immunitaria, il che va contro le aspettative basate su come i mammiferi rispondono.

#L'Impatto del Fotoperiodo sullo Sviluppo degli Smolts

Lo studio ha esaminato per primo come le due condizioni di luce influenzassero la crescita e lo sviluppo degli smolts prima che venissero infettati. Come previsto, i pesci in entrambe le condizioni hanno mostrato una diminuzione della condizione corporea dopo un'esposizione iniziale a periodi di luce diurna più brevi. Tuttavia, non c'erano differenze significative negli indicatori di crescita o salute tra i gruppi, suggerendo che entrambi i set di smolts si sono sviluppati in modo simile fino al momento dell'infezione.

I ricercatori hanno misurato diversi indicatori relativi alla capacità dei pesci di adattarsi all'acqua salata, il che è fondamentale per la sopravvivenza dopo la migrazione. Ciò includeva la misurazione dei livelli di sale nel sangue dei pesci, l'attività di un enzima critico coinvolto nella regolazione dell'equilibrio del sale e l'espressione di geni specifici noti per essere associati alla smoltificazione. Le misurazioni indicavano che i pesci in condizioni di luce costante e in normali condizioni luce-buio si adattavano in modo efficace, illustrando che il fotoperiodo non influenzava profondamente la loro prontezza fisiologica per la vita nell'oceano.

#Risposta Immunitaria all'Infezione Virale

Dopo aver confermato che entrambi i gruppi di smolts erano preparati in modo simile per l'infezione, i ricercatori hanno esaminato come i sistemi immunitari reagissero al virus. Hanno scoperto che il livello di infezione era coerente tra i due gruppi, indicando che entrambi i set di pesci erano ugualmente suscettibili al virus.

Valutando le risposte immunitarie, si sono concentrati su specifiche proteine e geni noti per essere coinvolti nella lotta contro le infezioni virali. Hanno scoperto che solo un interferone mostrava differenze significative tra i gruppi. Interessantemente, questo livello di interferone era più alto nei pesci del gruppo in luce costante dopo l'infezione, indicando una risposta più forte da parte di quel gruppo anche se i livelli complessivi di infezione erano simili.

Lo studio ha anche analizzato i reni a testa dei pesci, che sono vitali per le risposte immunitarie. Tuttavia, non hanno trovato virus presenti in questi tessuti, il che è tipico poiché questi organi non vengono solitamente infettati da questo particolare virus. Ci sono state poche variazioni nei livelli di interferone nei reni a testa, sottolineando che la risposta immunitaria era probabilmente più localizzata nelle aree in cui il virus si replicava attivamente.

#Nessun Effetto dell'Ora del Giorno

La seconda ipotesi ruotava attorno all'idea che il tempismo dell'infezione, sia durante il giorno che di notte, avrebbe influenzato la risposta immunitaria. Sorprendentemente, confrontando i pesci infettati durante il giorno con quelli infettati di notte, i ricercatori non hanno trovato differenze significative nel modo in cui il sistema immunitario rispondeva al virus. Questo suggerisce che, a differenza dei mammiferi, i salmoni atlantici potrebbero non avere una forte connessione tra il momento della giornata e la loro risposta immunitaria alle infezioni virali.

I risultati sfidano l'assunzione che i cicli luce-buio siano critici per la funzione immunitaria nei salmoni. Ciò potrebbe significare che i salmoni potrebbero avere meccanismi diversi per rispondere alle infezioni o che la configurazione in questo studio non ha posto sufficiente stress sul sistema immunitario per rivelare variazioni diurne.

#Conclusione

Lo studio illustra che i salmoni atlantici allevati in condizioni di luce costante e quelli sotto un normale ciclo luce-buio si sono sviluppati in modo simile e hanno mostrato risposte immunitarie comparabili alle infezioni virali. Sebbene alcuni marcatori immunitari abbiano mostrato lievi variazioni, non ci sono prove consistenti che le condizioni di illuminazione o il tempismo delle infezioni abbiano influenzato la difesa immunitaria complessiva.

Questa ricerca evidenzia la necessità di una comprensione più profonda di come la luce influisce sulla funzione immunitaria nei pesci, soprattutto poiché le pratiche di acquacoltura continuano a evolversi. Studi futuri potrebbero esplorare come diversi fattori ambientali e biologici si combinano per plasmare le risposte immunitarie in varie fasi della vita del salmone atlantico e di altri pesci. I risultati potrebbero informare migliori pratiche di acquacoltura per migliorare la salute e il benessere dei pesci, portando infine a pesca più sostenibile.