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# 生物学# 免疫学

光がサーモンの免疫に与える影響

研究によると、光の条件がサケの免疫反応に影響を与えることがわかったよ、すもる時期にね。

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サーモンの免疫と光の研究サーモンの免疫と光の研究ことが調べられた。サーモンの免疫反応が光の条件に影響される
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アトランティックサーモンは、卵から始まり、パー(小魚)として成長するいくつかの段階を経るんだ。成長すると、スモルトっていう形に変わって、淡水から海に移動する。このプロセス、スモルト化と呼ばれてて、塩分のある海水で直面する課題に備えてるんだよ。この過程での大きな変化は、鰓(エラ)にあって、海水の塩を扱えるように適応するんだ。でも海に移ると、新しい病気や病原菌にさらされてしまうから、サーモンにとっては危険なんだ。研究によると、スモルト化のプロセスには、これらの新しい脅威に立ち向かうために免疫システムの変化も含まれてるんだ。

2023年には、ノルウェーで多くのアトランティックサーモンが海のケージに移された後に死んじゃったんだ。これらの魚の多くは、膵臓や心臓に影響を与える病気にかかってて、その原因はサーモンウイルスっていうウイルスだった。この状況は、スモルトが淡水から海水に移る際に免疫システムが不十分だったのか、養殖場でのスモルト化の方法に問題があるのかっていう懸念を引き起こすんだ。

自然界では、年間を通じて日の長さの変化がサーモンにスモルト化のタイミングを教えるんだ。冬の短い日が春の長い日への準備をさせて、スモルトへの変化を促すんだよ。でも養殖では、急激な光のパターンの変化が使われることが多くて、魚を混乱させることがあるんだ。これが免疫システムに影響を与える可能性があるって、他の動物の研究が示してるんだよ。

光が免疫機能に与える重要性

研究によると、光は免疫システムの調整に重要な役割を果たしているんだ。哺乳類では、光と暗闇の定期的なサイクルが体内時計を維持するために欠かせないってわけで、それが免疫システムの反応にも影響するんだ。例えば、マウスは昼と夜で感染に対する反応が異なるんだ。異なる時間に異なる免疫化学物質を生成することがあるから、タイミングが健康な免疫反応にとってどれだけ重要かがわかるよ。

魚については、光と体内時計が免疫システムにどう影響するかはあまり知られてないんだ。でも最近の研究では、魚も哺乳類と同じように光曝露と免疫反応に関係があるかもしれないって示唆されてるんだ。いくつかの魚は、暗い時に病原菌にさらされるとより強い免疫反応を示したんだ。でも、アトランティックサーモンについては、特に養殖場という制御された環境下での研究はまだされてないんだ。

インターフェロンの役割

インターフェロンは、ウイルスと戦うための免疫システムの重要なタンパク質なんだ。ウイルスが体に侵入したときに免疫細胞にすぐ反応するように信号を送るんだ。哺乳類には、免疫反応で異なる役割を果たすさまざまなタイプのインターフェロンがあるんだ。ほとんどの細胞で生成されるものもあれば、免疫細胞特有のものもあるんだよ。これらのタンパク質は、ウイルスに感染した細胞を破壊する免疫反応を起こすのに役立つんだ。

アトランティックサーモンにも似たようなインターフェロンシステムがあるけど、遺伝的な歴史のためにもっと複雑なんだ。サーモンには哺乳類とは異なるインターフェロンのクラスがあるけど、これらのタンパク質がどのように引き起こされ、どのように機能するかの主要なプロセスは似ているんだ。主要組織適合性複合体(MHC)も免疫システムの重要な部分で、ウイルスの部分を免疫細胞に提示して、効果的な防御を構築できるようにするんだ。

実験の設定

この研究では、2つの重要なアイデアをテストしたんだ。1つ目は、一定の光の下で育てられたアトランティックサーモンスモルトは、通常の光と暗闇のサイクルの下で育てられたものよりも免疫反応が弱いだろうってこと。2つ目は、ウイルス感染に対する免疫反応が、魚が昼間か夜間に感染したかによって異なるかもしれないっていうことだった。

1つ目のアイデアをテストするために、研究者たちは魚を一定の光の下か、通常の光と暗闇のサイクルのもとで育ててから、ウイルス感染にさらしたんだ。そして、免疫システムがどのように反応するかを、体の中の異なるインターフェロンやMHCタンパク質のレベルをチェックして測定したんだ。

予想外の結果が出て、照明条件は魚の感染レベルや免疫反応に大きな影響を与えなかったんだ。測定された免疫マーカーにはわずかな違いしかなくて、特に1つのインターフェロンは一定の光の下で育てられた魚でより活発だったんだ。

2つ目のアイデアを探るために、昼間に感染した魚と夜間に感染した魚の免疫反応を比較したんだ。ウイルス感染に対する明確な免疫反応はあったけど、感染のタイミングが免疫反応に影響を与えているわけではなかったから、哺乳類の反応とは異なる結果になったんだ。

スモルトの発育に対する光周期の影響

この研究では、最初に2つの照明条件が感染前のスモルトの成長と発育にどのように影響したかを調べたんだ。予想通り、両方の条件の魚は、最初の短い日照期間にさらされた後、体の状態が減少したんだ。でも、グループ間での全体的な成長や健康指標に有意な差はなかったから、両方のスモルトは感染の時点まで似たように発育したってことを示唆してるんだ。

研究者たちは、魚が塩分のある海水に適応する能力に関連するいくつかの指標を測定したんだ。これには、魚の血液中の塩濃度、塩のバランスを調整する重要な酵素の活性、スモルト化に関連があるとされる特定の遺伝子の発現を測定することが含まれていたんだ。測定の結果、両方の一定の光と通常の光暗サイクルの条件下で育てられた魚は効果的に適応してたから、光周期は海での生活に向けた生理的な準備に深く影響を与えなかったことが示されたんだ。

ウイルス感染に対する免疫反応

両方のスモルトグループが似たように感染の準備ができていることが確認された後、研究者たちはウイルスに対する免疫システムの反応を調べたんだ。感染レベルは2つのグループ間で一貫していて、どちらの魚もウイルスに対して同じくらい敏感だったことを示してたんだ。

免疫反応を評価する際には、ウイルス感染と戦うのに関与する特定のタンパク質や遺伝子に焦点を当てたんだ。すると、グループ間で有意な違いを示したインターフェロンは1つだけだったんだ。興味深いことに、このインターフェロンのレベルは感染後に一定の光で育てられた魚で高くなってて、全体的な感染レベルが似ているにもかかわらず、そのグループからの反応が強いことを示してたんだ。

研究では、魚の頭腎も分析したんだけど、これは免疫反応にとって重要な器官なんだ。でも、これらの組織にはウイルスは存在しないことがわかったんだ。これは通常、この特定のウイルスによって感染されることはないからなんだ。頭腎のインターフェロンレベルにほとんど変化はなかったから、免疫反応はウイルスが活発に複製されている場所にもっと局所的だった可能性があるんだ。

時間帯による影響はなし

2つ目の仮説は、感染のタイミング-昼間か夜間か-が免疫反応に影響を与えるっていうアイデアに基づいてたんだ。驚くべきことに、昼間に感染した魚と夜間に感染した魚を比較した結果、ウイルスに対する免疫システムの反応に有意な違いは見られなかったんだ。これが示唆するのは、哺乳類とは違って、アトランティックサーモンは感染に対する免疫反応と昼夜の時間との強い関係を持っていないかもしれないってことなんだ。

この結果は、光と暗闇のサイクルがサーモンにとって免疫機能にとって重要だという仮定に挑戦するものなんだ。これは、サーモンが感染に対して異なるメカニズムで反応するか、またはこの研究の設定が免疫システムに十分なストレスを与えてなくて、日周変動を明らかにすることがなかった可能性があるってことを示唆してるんだ。

結論

この研究は、一定の光条件下で育てられたアトランティックサーモンと、通常の光と暗闇のサイクル下で育てられたサーモンが似たように発育し、ウイルス感染に対して同様の免疫反応を示したことを示しているんだ。いくつかの免疫マーカーにはわずかな変動があったけど、照明条件や感染のタイミングが全体的な免疫防御に影響を与えたという一貫した証拠はなかったんだ。

この研究は、魚における光が免疫機能に与える影響についての理解を深める必要性を強調しているんだよ。これからの研究では、アトランティックサーモンや他の魚のさまざまなライフステージにおける免疫反応を形成する環境的および生物学的要因の組み合わせを探るかもしれないんだ。この発見は、魚の健康と福祉を向上させるためのより良い養殖方法を導き、持続可能な漁業につながるかもしれないね。

オリジナルソース

タイトル: Weak influence of light and time of day on transcriptional response to SAV3 infection in Atlantic salmon (Salmo salar) smolts

概要: Seventeen percent of aquaculture Atlantic salmon in Norway die after transfer from freshwater to seawater facilities, many from infectious disease. The degree to which these deaths are attributable to unseen weakness in smolt preparation is therefore an important concern. Strong evidence in mammals and supporting evidence in other teleosts show that the light environment shapes the immune response via entrainment of the circadian clock. These data are alarming as most smoltification protocols use constant light, which does not entrain the circadian clock and is associated with negative survival outcomes to disease challenge in other species. The goal of our study was to establish how different light environments affected the anti-viral immunity of Atlantic salmon smolts. To achieve this goal, we measured the transcriptional response of select type I and type II interferons and major histocompatibility complexes in the heart and head kidney following an intraperitoneal SAV3 viral challenge delivered under different lighting conditions. We began with two hypotheses. First, that compared with a regular light-dark cycle (LP), constant light (LL) would have a weaker resistance to viral challenge in Atlantic salmon smolts. Second, that Atlantic salmon smolts kept in a regular light-dark cycle would have altered immune sensitivity between the light and dark phases. To test our first hypothesis we photostimulated smoltification in parr through exposure to either LP or LL conditions for 6 weeks then challenged them by SAV3 infection. LP and LL groups showed indistinguishable measurements in classical smolt characteristics and comparable levels of SAV3 mRNA in the heart after 8 and 14 days post infection. They also showed comparable transcriptional responses of select type I interferons (IFNa, IFNb, IFNc) and both class I and class II major histocompatibility complexes (MHC I and MHC II) in both heart and head kidney tissue. IFN{gamma} induction in the heart, however, was marked higher in the LL compared to the LP group. While this data suggests a heightened sensitivity or better immune response of the LL group to viral challenge, the consistent induction of MHC II, a key target gene of IFN{gamma} signaling, to SAV3 infection in both LL and LP groups indicates that photoperiod may only have a minor impact on interferon regulation, rather than a more general influence on the viral immune response. To test our second hypothesis, we compared the transcriptomic response in the heart to SAV3 infection delivered either at the mid-light or mid-dark phase in the LP group. Both mid-light and mid-dark groups showed an upregulation of immune related genes and down-regulation of structural genes of mitochondria, but an analysis of the interaction between infection and time of day identified no differentially regulated genes. Overall, our data suggest that, unlike mammals, daily timing of viral infection may not play a major role in the immune response of Atlantic salmon. HighlightsO_LIAtlantic salmon smolts die in large numbers following sea-water transfer in aquaculture C_LIO_LIEvidence in other species suggest that the light environment used in aquaculture contributes to these deaths C_LIO_LIWe find that IFN{gamma} and MHC I induction to a SAV3 infection in the heart is affected by photoperiod C_LIO_LIRNAseq analysis of hearts collected 14 days after PBS or SAV3 treatment, showed no statistical difference in SAV3-mediated gene induction between the light or dark phase. C_LIO_LIOur data suggests that, unlike in mammals, the viral immune response in Atlantic salmon is not affected by the time of day of infection. C_LI

著者: Alexander C West, T. Solberg, C. S. Ravuri, M. J. van Dalum, J. E. T. Strand, D. G. Hazlerigg, E.-S. I. Edholm

最終更新: 2024-06-17 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.14.599015

ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.14.599015.full.pdf

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

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