نشریه دامپزشکی ایران

نشریه دامپزشکی ایران

بررسی اثرات تقویت کننده ایمنی و حفاظتی سه گونه لاکتوباسیلوس بر روی ماهی تیلاپیا نیل (Oreochromis niloticus) واکسینه شده علیه استرپتوکوکوس آگالاکتیه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانش آموخته دکترای تخصصی بهداشت و بیماری‌های آبزیان ، دانشکده دامپزشکی ، دانشگاه شهید چمران اهواز ، اهواز، ایران
2 استاد گروه بهداشت دام، طیور و آبزیان، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران و عضو قطب بهداشت و بیماری‌های ماهیان گرمابی دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران
3 دانشیار گروه علوم پایه، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران و عضو قطب بهداشت و بیماری‌های ماهیان گرمابی دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران
4 دانشیار گروه پاتوبیولوژی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران
چکیده
    رژیم غذایی غنی شده از پروبیوتیک لاکتوباسیلوس می­توانند پاسخ ایمنی میزبان را تعدیل کنند.  در این مطالعه، بررسی نمودیم که آیا سه گونه Lactobacillus plantarum، L. bulgaricus و L. rhamnosus دو آنتی­ژن اختصاصی سلول T را تنظیم کرده و اثر محافظتی را هنگام تجویز با استرپتوکوکوس آگالاکتیه کشته شده با فرمالین در تیلاپیای نیل اعمال می­کنند.  برای این منظور، در مجموع 180 ماهی تیلاپیای نیل (میانگین وزن بدن 22 ± 8/45 گرم) به طور تصادفی به 6 گروه آزمایشی تقسیم شدند، یعنی: یک گروه کنترل (گروه درمان نشده)، و پنج گروه واکسینه شامل: واکسینه شده با سلول­های کشته شده با فرمالین(FKC) ،  FKC + ادجوانت، FKC+  L. plantarum، FKC+ L. bulgaricus و FKC+L. rhamnosus. همه گروه­ها با غذای پلت معمولی تجاری و سه گروه با غذای پلت اسپری شده با سه لاکتوباسیل فوق تغذیه شدند.  نتایج نشان داد که میزان بقا در گروه­های واکسینه شده با سلول کشته شده با فرمالین FKC)) همراه با تجویز خوراکی لاکتوباسیل­ها از 70 درصد تا 75 درصد بود.  میزان حفاظت در گروه کنترل 3/31 درصد بود که نشان دهنده تفاوت معنی­داری با سایر گروه­های آزمایشی بود.  در این تحقیق بیان ژن CD4 و CD8 که دارای عملکردهای اساسی در پاسخ ایمنی هستند با استفاده از qRT-PCR در کلیه قدامی، پوست و طحال اندازه­گیری و به صورت fold change گزارش شد.  تحلیل نتایج fold change مطالعه (میانگین ± انحراف معیار) CD4 و CD8 به ترتیب در روزهای 30 و 60 پس از ایمن­سازی (dpi) در همه گروه­های پروبیوتیکی نسبت به گروه FKC افزایش نشان داده است که در دو گروه از سه گروه پروبیوتیکی افزایش­ها در سطح P<0.05 معنی­داری بوده­اند.  این امر نشان­دهنده افزایش بیان ژن­های وابسته به پاسخ ایمنی در گروه­های پروبیوتیکی نسبت به گروه FKC است.  نتایج این مطالعه نشان داد که Fold change در واکسیناسیون با FKC همراه با رژیم‌های غذایی غنی شده با لاکتوباسیلوس­ها، بیان CD4 و CD8 را افزایش داد که می­تواند نشان دهنده محافظت بالاتر در برابر استرپتوکوکوس آگالاکتیه در مقایسه با واکسیناسیون FKC به تنهایی باشد، مشابه نتایجی که در گروه FKC همراه با ادجوانت مشاهده شد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


Aly, S. M., Ahmed, Y. A. G., Ghareeb, A. A. A., & Mohamed, M. F. (2008). Studies on Bacillus subtilis and Lactobacillus acidophilus, as potential probiotics, on the immune response and resistance of Tilapia nilotica (Oreochromis niloticus) to challenge infections. Fish & shellfish immunology25(1-2), 128-136.
Amend, D.F. Potency testing of fish vaccines. Dev. Biol. Stand. 1981, 49, 447–454.
Anshary, H., Kurniawan, R. A., Sriwulan, S., Ramli, R., & Baxa, D. V. (2014). Isolation and molecular identification of the etiological agents of streptococcosis in Nile tilapia (Oreochromis niloticus) cultured in net cages in Lake Sentani, Papua, Indonesia. SpringerPlus3, 1-11.
Ashfaq, H., Soliman, H., Saleh, M., & El-Matbouli, M. (2019). CD4: a vital player in the teleost fish immune system. Veterinary research50, 1-11.
Balcázar, J. L., De Blas, I., Ruiz-Zarzuela, I., Vendrell, D., Gironés, O., & Muzquiz, J. L. (2007). Enhancement of the immune response and protection induced by probiotic lactic acid bacteria against furunculosis in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). FEMS Immunology & Medical Microbiology51(1), 185-193.
Bank, W. (2013). FISH TO 2030 Prospects for Fisheries and Aquaculture WORLD BANK REPORT NUMBER 83177-GLB. Washington, DC.
Barnes, A. C., Rudenko, O., Landos, M., Dong, H. T., Lusiastuti, A., Phuoc, L. H., & Delamare‐Deboutteville, J. (2022). Autogenous vaccination in aquaculture: A locally enabled solution towards reduction of the global antimicrobial resistance problem. Reviews in Aquaculture, 14(2), 907-918.
Bastardo, A., Bohle, H., Ravelo, C., Toranzo, A. E., & Romalde, J. L. (2011). Serological and molecular heterogeneity among Yersinia ruckeri strains isolated from farmed Atlantic salmon Salmo salar in Chile. Diseases of aquatic organisms93(3), 207-214.
Bayır, M., Arslan, G., & Bayır, A. (2020). Identification and characterization of carnitine palmitoyltransferase 1 (cpt 1) genes in Nile tilapia, Oreochromis niloticusEvolutionary Bioinformatics16, 1176934320913255.
Bøgwald, J., & Dalmo, R. A. (2019). Review on immersion vaccines for fish: An update 2019. Microorganisms, 7(12), 627.
Bøgwald, J., & Dalmo, R. A. (2021). Protection of teleost fish against infectious diseases through oral administration of vaccines: update 2021. International Journal of Molecular Sciences22(20), 10932.
Davidson, L. E., Fiorino, A. M., Snydman, D. R., & Hibberd, P. L. (2011). Lactobacillus GG as an immune adjuvant for live-attenuated influenza vaccine in healthy adults: a randomized double-blind placebo-controlled trial. European journal of clinical nutrition65(4), 501-507.
Didinen, B. I., Onuk, E. E., Metin, S. E. Ç. İ. L., & Cayli, O. (2018). Identification and characterization of lactic acid bacteria isolated from rainbow trout (Oncorhynchus mykiss, Walbaum 1792), with inhibitory activity against Vagococcus salmoninarum and Lactococcus garvieaeAquaculture nutrition24(1), 400-407.
Evans, J. J., Klesius, P. H., Gilbert, P. M., Shoemaker, C. A., Al Sarawi, M. A., Landsberg, J., ... & Al Zenki, S. (2002). Characterization of β‐haemolytic Group B Streptococcus agalactiae in cultured seabream, Sparus auratus L., and wild mullet, Liza klunzingeri (Day), in Kuwait. Journal of fish diseases25(9), 505-513.
Evans, J., Klesius, P., Shoemaker, C., & Pasnik, D. (2006, September). Identification and epidemiology of Streptococcus iniae and S. agalactiae. In International Symposium on Talipia in Aquaculture.
Fouz, B., & Amaro, C. (2003). Isolation of a new serovar of Vibrio vulnificus pathogenic for eels cultured in freshwater farms. Aquaculture217(1-4), 677-682.
Guimarães, M. C., Cerezo, I. M., Fernandez-Alarcon, M. F., Natori, M. M., Sato, L. Y., Kato, C. A., ... & Tachibana, L. (2022). Oral administration of probiotics (Bacillus subtilis and Lactobacillus plantarum) in nile tilapia (Oreochromis niloticus) vaccinated and challenged with Streptococcus agalactiaeFishes7(4), 211.
He, S., Ran, C., Qin, C., Li, S., Zhang, H., De Vos, W. M., ... & Zhou, Z. (2017). Anti-infective effect of adhesive probiotic Lactobacillus in fish is correlated with their spatial distribution in the intestinal tissue. Scientific reports7(1), 1-12.
He, Y., Huang, J. L., Wang, K. Y., Chen, D. F., Geng, Y., Huang, X. L., ... & Lai, W. M. (2017). Pathogenicity of streptococcus agalactiae in oreochromis niloticusOncotarget5.
Imbeaud, S., Graudens, E., Boulanger, V., Barlet, X., Zaborski, P., Eveno, E., ... & Auffray, C. (2005). Towards standardization of RNA quality assessment using user-independent classifiers of microcapillary electrophoresis traces. Nucleic acids research33(6), e56-e56.
Inic-Kanada, A., Stojanovic, M., Marinkovic, E., Becker, E., Stein, E., Lukic, I., ... & Barisani-Asenbauer, T. (2016). A probiotic adjuvant Lactobacillus rhamnosus enhances specific immune responses after ocular mucosal immunization with chlamydial polymorphic membrane protein C. PLoS One11(9), e0157875.
Ismail, N. I. A., Amal, M. N. A., Shohaimi, S., Saad, M. Z., & Abdullah, S. Z. (2016). Associations of water quality and bacteria presence in cage cultured red hybrid tilapia, Oreochromis niloticus× O. mossambicusAquaculture Reports4, 57-65.
Jiang, H., Bian, Q., Zeng, W., Ren, P., Sun, H., Lin, Z., ... & Huang, Y. (2019). Oral delivery of Bacillus subtilis spores expressing grass carp reovirus VP4 protein produces protection against grass carp reovirus infection. Fish & shellfish immunology84, 768-780.
Jiao, X. D., Cheng, S., Hu, Y. H., & Sun, L. (2010). Comparative study of the effects of aluminum adjuvants and Freund's incomplete adjuvant on the immune response to an Edwardsiella tarda major antigen. Vaccine28(7), 1832-1837.
Kandasamy, M., Selvakumari Jayasurya, A., Moochhala, S., Huat Bay, B., Kun Lee, Y., & Mahendran, R. (2011). Lactobacillus rhamnosus GG secreting an antigen and Interleukin‐2 translocates across the gastrointestinal tract and induces an antigen specific immune response. Microbiology and immunology55(10), 704-714.
Kato, G., Goto, K., Akune, I., Aoka, S., Kondo, H., & Hirono, I. (2013). CD4 and CD8 homologues in Japanese flounder, Paralichthys olivaceus: Differences in the expressions and localizations of CD4-1, CD4-2, CD8α and CD8β. Developmental & Comparative Immunology39(3), 293-301.
Kazemifard, N., Dehkohneh, A., & Ghavami, S. B. (2022). Probiotics and probiotic-based vaccines: A novel approach for improving vaccine efficacy. Frontiers in Medicine9.
Khaj, H., Mesbah, M., Tabandeh, M. R., Mohammadian, T., & Dadar, M. (2021). Comparative effect of different vaccines on immune-related gene expressions of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) and experimentally infected with Streptococcus iniae and Lactococus garvieIranian Journal of Fisheries Sciences20(5), 1387-1408.
Kitao, T. (1993). Streptococcal infection. In: Bacterial diseases of fish. V. Inglis, R. J. Roberts and N. R. Bromage (Eds). Blackwell Press: London, UK, 1993; pp. 196–210
Klesius, P. H., Shoemaker, C. A., & Evans, J. J. (2000). Efficacy of single and combined Streptococcus iniae isolate vaccine administered by intraperitoneal and intramuscular routes in tilapia (Oreochromis niloticus). Aquaculture, 188(3-4), 237-246.
Klesius, P. H., Shoemaker, C. A., & Evans, J. J. (2008, October). Streptococcus: a worldwide fish health problem. In Proceedings of the 8th International Symposium on Tilapia in Aquaculture (Vol. 1, pp. 83-107). Ag. Press Unit Abbassa, Egypt.
Ma, J., Bruce, T. J., Jones, E. M., & Cain, K. D. (2019). A review of fish vaccine development strategies: Conventional methods and modern biotechnological approaches. Microorganisms7(11), 569.
Manchester, K. L. (1996). Use of UV methods for measurement of protein and nucleic acid concentrations. Biotechniques20(6), 968-970.
Monir, M. S., Yusoff, M. S. M., Zamri-Saad, M., Amal, M. N. A., Mohamad, A., Azzam-Sayuti, M., & Ina-Salwany, M. Y. (2022). Effect of an oral bivalent vaccine on immune response and immune gene profiling in vaccinated red tilapia (Oreochromis spp.) during infections with streptococcus iniae and aeromonas hydrophilaBiology11(9), 1268.
Mori, K., & Fukuda, Y. (2012). Protective efficacy of formalin-killed serotype I and II vaccines for Streptococcus parauberis infection in Japanese flounder Paralichthys olivaceusGyobyo Kenkyu= Fish Pathology47(3), 107-110.
Munang’andu, H. M., Mutoloki, S., & Evensen, Ø. (2016). Prevention and control of viral diseases in aquaculture. In Aquaculture virology (pp. 77-93). Academic Press.
Munang'andu, H. M., & Evensen, Ø. (2019). Correlates of protective immunity for fish vaccines. Fish & shellfish immunology85, 132-140.
Nikoskelainen, S., Ouwehand, A., Salminen, S., & Bylund, G. (2001). Protection of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) from furunculosis by Lactobacillus rhamnosusAquaculture198(3-4), 229-236.
Palić, D., & Aksentijević, K. (2022). Autogenous vaccines in aquaculture: tool to combat resistance of bacteria to antibiotics? Veterinarski glasnik76, 91-102.
Petrovsky, N., & Aguilar, J. C. (2004). Vaccine adjuvants: current state and future trends. Immunology and cell biology82(5), 488-496.
Pfaffl, M. W. (2001). A new mathematical model for relative quantification in real-time RT–PCR. Nucleic acids research29(9), e45-e45.
Pirarat, N., Kobayashi, T., Katagiri, T., Maita, M., & Endo, M. (2006). Protective effects and mechanisms of a probiotic bacterium Lactobacillus rhamnosus against experimental Edwardsiella tarda infection in tilapia (Oreochromis niloticus). Veterinary immunology and immunopathology113(3-4), 339-347.
Rahman, M. M., Rahman, M. A., Monir, M. S., Haque, M. E., Siddique, M. P., Khasruzzaman, A. K. M., ... & Islam, M. A. (2021). Isolation and molecular detection of Streptococcus agalactiae from popped eye disease of cultured Tilapia and Vietnamese koi fishes in Bangladesh. Journal of Advanced Veterinary and Animal Research8(1), 14.
Ringø, E., Hoseinifar, S. H., Ghosh, K., Doan, H. V., Beck, B. R., & Song, S. K. (2018). Lactic acid bacteria in finfish—An update. Frontiers in microbiology9, 1818.
Robinson, J. A., & Meyer, F. P. (1966). Streptococcal fish pathogen. Journal of Bacteriology92(2), 512.
Saint-Erne, N. (2014). Tranquilization, anesthesia and euthanasia in pet fish. Companion Animal19(12), 658-662.
Salama, N. K., & Murray, A. G. (2011). Farm size as a factor in hydrodynamic transmission of pathogens in aquaculture fish production. Aquaculture Environment Interactions2(1), 61-74.
Singh, M., & O'Hagan, D. (1999). Advances in vaccine adjuvants. Nature biotechnology17(11), 1075-1081.
Spickler, A. R., & Roth, J. A. (2003). Adjuvants in veterinary vaccines: modes of action and adverse effects. Journal of Veterinary Internal Medicine17(3), 273-281.
Suanyuk, N., Kong, F., Ko, D., Gilbert, G. L., & Supamattaya, K. (2008). Occurrence of rare genotypes of Streptococcus agalactiae in cultured red tilapia Oreochromis sp. and Nile tilapia O. niloticus in Thailand—relationship to human isolates? Aquaculture284(1-4), 35-40.
Suwannasang, A., Suanyuk, N., Issaro, A., Phromkunthong, W., Tantikitti, C., Itami, T., & Yoshida, T. (2017). Growth, immune responses and protection of Nile tilapia Oreochromis niloticus immunized with formalin-killed Streptococcus agalactiae serotype Ia and III vaccines. Songklanakarin Journal of Science & Technology39(4).
Tafalla, C., Bøgwald, J., & Dalmo, R. A. (2013). Adjuvants and immunostimulants in fish vaccines: current knowledge and future perspectives. Fish & Shellfish Immunology, 35(6), 1740-1750.
Thim, H. L., Villoing, S., McLoughlin, M., Christie, K. E., Grove, S., Frost, P., & Jørgensen, J. B. (2014). Vaccine adjuvants in fish vaccines make a difference: comparing three adjuvants (Montanide ISA763A oil, CpG/Poly I: C combo and VHSV glycoprotein) alone or in combination formulated with an inactivated whole salmonid alphavirus antigen. Vaccines2(2), 228-251.
Verschuere, L., Rombaut, G., Sorgeloos, P., & Verstraete, W. (2000). Probiotic bacteria as biological control agents in aquaculture. Microbiology and molecular biology reviews64(4), 655-671.
Vilander, A. C., & Dean, G. A. (2019). Adjuvant strategies for lactic acid bacterial mucosal vaccines. Vaccines7(4), 150.
Wang, N., Li, J., Wang, Y., Wang, Y., Zhang, D., Shi, C., ... & Wang, Q. (2022). Recombinant Lactococcus lactis Expressing Grass Carp Reovirus VP6 Induces Mucosal Immunity Against Grass Carp Reovirus Infection. Frontiers in Immunology13.
Wangkahart, E., Thongsrisuk, A., Vialle, R., Pholchamat, S., Sunthamala, P., Phudkliang, J., ... & Secombes, C. J. (2023). Comparative study of the effects of Montanide™ ISA 763A VG and ISA 763B VG adjuvants on the immune response against Streptococcus agalactiae in Nile tilapia (Oreochromis niloticus). Fish & Shellfish Immunology, 134, 108563.
Wei, S., Zhang, Z., Li, Y., Hu, M., Yu, A., Zhang, H., ... & Lin, L. (2016). Epidemic and antibiotic resistance of Streptococcus agalactiae isolated from tilapia (GIFT Oreochromis niloticus) in Guangdong Province. Journal of Fisheries of China40(3), 503-511.
Yao, Y. Y., Chen, D. D., Cui, Z. W., Zhang, X. Y., Zhou, Y. Y., Guo, X., ... & Zhang, Y. A. (2019). Oral vaccination of tilapia against Streptococcus agalactiae using Bacillus subtilis spores expressing Sip. Fish & shellfish immunology86, 999-1008.
Zamri-Saad, M., Amal, M. N. A., & Siti-Zahrah, A. (2010). Pathological changes in red tilapias (Oreochromis spp.) naturally infected by Streptococcus agalactiaeJournal of Comparative Pathology143(2-3), 227-229.
Zeng, W., Wang, Q., Wang, Y., Zhao, C., Li, Y., Shi, C., ... & Li, S. (2016). Immunogenicity of a cell culture-derived inactivated vaccine against a common virulent isolate of grass carp reovirus. Fish & Shellfish Immunology54, 473-480.
Zeng, W., Wang, Y., Hu, H., Wang, Q., Bergmann, S. M., Wang, Y., ... & Li, Y. (2021). Cell culture-derived tilapia lake virus-inactivated vaccine containing montanide adjuvant provides high protection against viral challenge for tilapia. Vaccines9(2), 86.
Zhang, Z. (2021). Research advances on Tilapia streptococcosis. Pathogens10(5), 558.
Zhou, Z., Wang, W., Liu, W., Gatlin III, D. M., Zhang, Y., Yao, B., & Ringø, E. (2012). Identification of highly-adhesive gut Lactobacillus strains in zebrafish (Danio rerio) by partial rpoB gene sequence analysis. Aquaculture370, 150-157.