Πολύπλευρη διερεύνηση της αιτιολογίας της χρόνιας συστηματικής κοκκιωμάτωσης και της χρόνιας εκλωτικής δερματοπάθειας του κρανιού, Argyrosomus regius

Abstract

Systemic Granulomatosis (SG) and Chronic Ulcerative Dermatopathy (CUD) are major meagre’s (Argyrosomus regius) health issues; however, the aetiological factor of both remains unknown. Two hypotheses have been developed for the manifestation of SG in meagre. The first hypothesis suggests that SG is caused by bacterial pathogens, while the second one argues that it is a metabolic disorder. The aim of this study was to test these two hypotheses in an effective way. For the investigation of the hypothesis related to pathogens, fish were examined using microbiological, molecular and histological techniques, while metagenomic analysis was performed on kidney samples exhibiting different stages of SG. For the “metabolic disorder” hypothesis, three feeding trials were conducted to assess the effect of different dietary nutrients in the development of SG. Visual evaluation of granulomatosis and histological examination were performed on various tissues, while selected plasma metabolites and enzymes were analyzed in the blood of meagre. Following extensive sampling covering a 3-year period, only a single case of nocardiosis was identified in cultured meagre, while granulomas were observed in all fish examined. Metagenomics analysis of the 16s rRNA in kidneys from meagres presenting different stages of SG did not reveal the presence of any member of possible bacteria that could be responsible for the granulomatous response. The investigation of the potential role of different dietary nutrients in the development of SG showed that, irrespectively of the diet, the fish of all groups exhibited granulomas at the end of the feeding trials. The results showed that vitamin D3 supplementation did not affect the development of the disease, high P content in the diet seems to improve the condition and plant protein replacement affects negatively the progression of the disease. The improvement of SG by change in the diet coupled with the non-detection of any infectious agent that can cause granulomas in a SG-affected population suggest that the hypothesis referring to SG as of non-infectious aetiology is more plausible. Regarding CUD, the aim of this study was to describe the development of the lateral line; to investigate the effect of borehole water in the development of the disease; to make a detailed description of the lesions using different techniques; to investigate the recovery of the lesions; and to evaluate the effect of CO2 and pH on the development of CUD. In the present study, the development of the lateral line canals in the head was found to occur naturally in both healthy and CUD-affected fish individuals. The results indicated that CUD in meagre is induced by borehole water use, while the lesions were resolved when fish were transferred to natural seawater. Moreover, an imbalance between osteoclasts and osteoblasts was found to play an important role in the manifestation of the lesions while, neither pH nor CO2 are involved as agents in the development of the disease. Finally, high concentrations of minerals and trace elements were found in CUD- affected meagres. This trend should be further investigated as a possible causative agent for the onset of the disease.

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή διερευνήθηκαν τα δύο πιο σημαντικά παθολογικά προβλήματα του εκτρεφόμενου κρανιού (Argyrosomus regius): η Χρόνια Συστημική Κοκκιωμάτωση (ΧΣΚ) και η Χρόνια Ελκωτική Δερματοπάθεια (ΧΕΔ). Για την ΧΣΚ διερευνήθηκαν δύο υποθέσεις σχετικά με τον αιτιολογικό παράγοντα που οδηγεί στην εμφάνιση των κοκκιωμάτων. Η πρώτη υπόθεση αφορούσε την παρουσία κάποιου μολυσματικού παράγοντα, ενώ η δεύτερη πιθανολογεί πως πρόκειται για μια μεταβολική διαταραχή, η οποία συνδέεται με τη διατροφή. Για την παρουσία κάποιου μολυσματικού παράγοντα, πραγματοποιήθηκαν τόσο κλασικές μικροβιολογικές, μοριακές και ιστολογικές αναλύσεις όσο και μεταγονιδιωματικές αναλύσεις σε δείγματα που εμφάνιζαν διαφορετικά στάδια δριμύτητας της ασθένειας. Για τη διερεύνηση της μη μολυσματικής υπόθεσης, αξιολογήθηκε η επίδραση διαφορετικών διατροφικών παραγόντων στην εκδήλωση και τη δριμύτητα της ΧΣΚ. Στα δείγματα που λήφθηκαν από τα διατροφικά πειράματα πραγματοποιήθηκαν μικροσκοπική αξιολόγηση της εκδήλωσης της ασθένειας, ιστολογικές αναλύσεις και βιοχημικές αναλύσεις στο πλάσμα του αίματος. Σημαντικό πρόβλημα στη μελέτη της ΧΣΚ στον κρανιό είναι η απουσία δεδομένων από φυσικούς πληθυσμούς σχετικά με την ασθένεια. Στην παρούσα εργασία αξιολογήθηκαν για πρώτη φορά ως προς την παρουσία κοκκιωμάτων αλιευμένα άτομα κρανιού. Συνολικά, από τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τη διερεύνηση της ΧΣΚ στον κρανιό φαίνεται πως η μολυσματική υπόθεση σχετικά με την εκδήλωση της ασθένειας είναι λιγότερη πιθανή. Από την αξιολόγηση της επίδρασης διαφορετικών διατροφικών παραγόντων στην εκδήλωση της ασθένειας βρέθηκε σημαντική βελτίωση της κατάστασης με τη χρήση τροφών που βασίζονταν σε υψηλή συγκέντρωση ιχθυαλεύρου. Παρόλα αυτά κοκκιώματα παρατηρήθηκαν σε όλα τα ψάρια, υποδεικνύοντας ίσως πως κάποιο συστατικό που είναι κοινό σε όλες τις βιομηχανικές τροφές οδηγεί στην εκδήλωση των κοκκιωμάτων. Περαιτέρω έρευνα απαιτείται, για τη διερεύνηση του ρόλου των αιμοφόρων αγγείων και των κυττάρων rodlet στην εκδήλωση της ΧΣΚ ενώ σημαντικό είναι να διερευνηθεί και ο ακριβής μηχανισμός ανάπτυξης των κοκκιωμάτων, καθώς και η επίδραση που αυτά έχουν στη γενικότερη φυσιολογία του οργανισμού. Οι στόχοι που τέθηκαν σχετικά με τη ΧΕΔ ήταν να γίνει περιγραφή της μορφογένεσης του οργάνου της πλευρικής γραμμής, να διερευνηθεί η επίδραση του νερού της γεώτρησης στην εκδήλωση της ΧΕΔ, να γίνει πολύπλευρη και αναλυτική περιγραφή των αλλοιώσεων με χρήση διαφορετικών τεχνικών, να διερευνηθεί η επούλωση των αλλοιώσεων, και τέλος, να αξιολογηθεί η επίδραση διαφορετικών επιπέδων CO2 και pH στην εκδήλωση της ΧΕΔ. Τα αποτελέσματα της διδακτορικής διατριβής έδειξαν ότι η μορφογένεση των καναλιών της πλευρικής γραμμής στην περιοχή της κεφαλής πραγματοποιείται με φυσιολογικό τρόπο τόσο στα υγιή όσο και στα άρρωστα ψάρια. Η διερεύνηση της επίδρασης του νερού της γεώτρησης στην εκδήλωση της ΧΕΔ έδειξε ότι το σύνολο των εκτρεφόμενων ιχθύων εμφάνισε χαρακτηριστικές αλλοιώσεις ενώ σημαντικό ρόλο στην εκδήλωση των αλλοιώσεων βρέθηκε να έχει η διαταραχή της συντονισμένης λειτουργίας οστεοκλαστών/οστεοβλαστών. Η μεταφορά των ψαριών σε φυσικό θαλασσινό νερό οδήγησε σε πλήρη επούλωση των αλλοιώσεων. Από τα αποτελέσματα της διατριβής βρέθηκε επίσης πως το υψηλό CO2 και το χαμηλό pH ως σύμπλοκο παραγόντων δεν οδήγησαν στην εκδήλωση ΧΕΔ. Στις πειραματικές δοκιμές βρέθηκαν υψηλές συγκεντρώσεις μετάλλων και ιχνοστοιχείων στους κρανιούς με εμφανείς αλλοιώσεις σχετιζόμενες με τη ΧΕΔ, το οποίο θα πρέπει να διερευνηθεί περαιτέρω ως πιθανός αιτιολογικός παράγοντας για την εκδήλωση της ασθένειας