Innhold
- Generell introduksjon
- Taksonomi
- Livvsyklus
- Distribusjon og økonomisk betydning
- Patogenisitet – patogenese
- Mottakelige verter
- Faktorer som har betydning for patogenisitet
- Diagnose
Generell introduksjon – Saprolegniainfeksjoner
Saprolegnia spp. kalles vanligvis «vannsopp» og har fellestrekk med både sopp og alger. Begrepet saprolegniasis refererer til enhver sykdom hos fisk eller fiskeegg forårsaket av arter av familien Saprolegniaceae (Oomycotina). Saprolegnia-infeksjon er tradisjonelt kjent som «soppinfeksjon» hos fisk og ses vanligvis i ferskvannsstadiet hos laksefisk. Saprolegnia-infeksjoner er synlige for det blotte øye som hvite flekker på huden på fisken eller som «bomull» på fiskeegg (Figur 1). Flekkene kan bestå av en eller flere arter av Saprolegnia og kan bli gråaktig på grunn av tilstedeværelsen av bakterier og debris. Sykdommen ble tidligere kontrollert ved bruk av malakittgrønt, et organisk fargestoff som har vist seg å være svært effektivt for å kontrollere alle infeksjonsstadier av Saprolegnia spp., men malakittgrønt er forbudt brukt i Norge og andre deler av verden på grunn av toksikologiske og karsinogene effekter. Alternative behandlinger i dag er formalin-bad (0.01% v/v) eller bronopol.
Taksonomi
Saprolegnia spp. tilhører klassen Oomycetes, som er en gruppe sopplignende patogener i kongeriket Straminiphila. Oomycetes har fylogenetiske røtter hos kromofytt-algene (som inkluderer kiselalger, krysofytter og brune tang) snarere enn med den evolusjonære hovedlinjen av kitinholdige sopp. Aphanomyces astasi som forårsaker krepseplakk er også en oomycet. I motsetning til ekte sopp inneholder Oomycetes lite kitin i veggene, og består hovedsakelig av β-1-3-glukaner.
Saprolegnia spp. er karakterisert ved vekst av delikate, ikke-septerte hyfer og aseksuell reproduksjon ved sekundær zoosporeutslipp én etter én i rask rekkefølge gjennom én utgangspore i sporangiet (Figur 2).
Det er 20-22 arter av Saprolegnia, de fleste av dem safrofytiske. Imidlertid er 8-10 individuelle arter implisert for å forårsake saprolegniasis hos laksefisk, inkludert S. australis, S. delica, S. diclina, S. ferax, S. monoica, S. parasitica, S. salmonis, S. shikotsuensis og S. tortulosa. De mest undersøkte Saprolegnia-artene er den fiskepatogene Saprolegnia parasitica arten og den mindre patogene arten Saprolegnia diclina, som påvises i forbindelse med assosiert infeksjon av befruktede egg, spesielt hos laks.
Livssyklus
Saprolegnia-arter har seksuell reproduksjon (dvs. de har gonader) betegnet oogonier og antheridier (Figur 3).
Saprolegnia er homotalisk, noe som betyr at ett enkelt individ inneholder både «mannlige» og «kvinnelige» kjønnsorganer, som betegnes henholdsvis antheridium og oogonium, er utviklet fra hyfene. Meiose oppstår for å produsere hannkjerner og kvinnelige egg. Antheridia vokser mot oogonia og produserer befruktningsrør som trenger inn i oogonia. Befruktning skjer når hannkjernene beveger seg ned disse rørene til hunneggene og smelter sammen med hunnkjernene. Dette produserer flere tykkveggede zygoter, kalt oosporer. Antall oosporer per oogonium er ikke konstant, og varierer fra én til fire hos noen arter, til over førti hos andre. Hver oospore spirer til en ny hyfe som vil produsere et zoosporangium. Fra zoosporangium skjer den aseksuelle reproduksjonen, som er hovedformen for reproduksjon. De pyriforme primære zoosporene som frigjøres fra zoosporangia er svake svømmere og fungerer ganske enkelt for å spre sporene fra umiddelbar nærhet av sporangium og foreldrekolonien. Disse primære zoosporene slår seg ned for å produsere 5-10 μm tynnveggede cyster.
Denne primære cysten fungerer som et miniatyrsporangium og frigjør en reniform sekundær zoospore, som er det viktigste motile stadiet. Den sekundære zoosporen kan opprettholde motiliteten i mange timer, til og med dager, inntil den også cysterer for å produsere en sekundær cyste (syn. «encysted zoospore», «zoospore cyste» eller «cystospore»). Deretter spirer de vanligvis til et nytt mycel, hvor seksuell reproduksjon skjer, og dermed starter reproduksjonssyklusen på nytt. De sekundære cystene kan også frigjøre nye sekundærlignende zoosporer som er i stand til å cystere igjen. Disse gjentatte syklusene med zoospore-encystering og frigjøring av henholdsvis sekundære zoosporer og cyster kalles polyplanetisme eller gjentatt zoospore-fremkomst. Polyplanetisme bidrar til soppens patogenisitet og øker muligheten for å finne et passende kulturmedium. Dette, og det faktum at de sekundære zoosporene er mer bevegelige enn de primære zoosporene, er grunnlaget til antagelsen om at de sekundære zoosporene er hovedspredningsfasen i Saprolegnias livssyklus. Etter at de har encystert utvikler de sekundære zoosporene hår for feste. Det har blitt foreslått at disse hårene også brukes til oppdrift, for å redusere sedimentasjonshastigheten og for sopp-vert-gjenkjenningsrespons (Figur 4). De lange hårene på sekundærcystene kalles noen ganger båtkroker og er viktige egenskaper for mange beskrevne fiskepatogene isolater.
Distribusjon og økonomisk betydning
Saprolegnia spp. finnes over hele verden i elver og ferskvannsreservoarer. I løpet av de siste tiårene har saprolegniasis blitt rapportert ofte fra bokstavelig talt alle kontinenter. Internasjonal handel med fisk og egg i havbruksnæringen er en mulig risikofaktor når det gjelder spredning av ulike Saprolegnia-arter og -stammer. Saprolegnia-infeksjon er en viktig tapsfaktor i akvakultur på verdensbasis. Hos villfisk er det rapportert 50% tap årlig i enkelte elver i Japan hos ål (Angullia anguilla) og hos coho laks (Oncorhynchus kisutch). I 2001 estimerte ett oppdrettsselskap alene et tap på 2-3 mill. NOK/år i Norge og ≈2.5 mill. USD/år i Chile på grunn av saprolegniasis hos atlantisk laksyngel og egg. I Norge er hovedproblemet knyttet til infeksjon hos befrukta egg under inkubering i rugekasser/-sylindere. I enkelte sammenhenger kan hele sylindre gå tapt med flere hunder tusen egg gå tapt som følge av infeksjon. Infeksjonen forebygges i hovedsak ved profylaktisk behandling med formalin.
Patogenisitet – patogenese
På infisert fisk danner Saprolegnia parasitica bomulls-lignende «belegg» på huden (Figur 5). De tidlige lesjonene er gråhvite i fargen og vises normalt som sirkulære kolonier. Hode, finner og gjeller er mest utsatt for infeksjon, og døende fisk kan i alvorlige tilfeller ha så mye som 80 % av kroppsoverflaten dekket av Saprolegnia-hyfer. Virulente stammer av Saprolegnia spp. kan forårsake svært høy dødelighet (opptil 100 %) hos forskjellige laksefiskarter, og hyfer fra Saprolegnia spp. er vanligvis begrenset til huden og overfladisk muskulatur. I visse tilfeller kan infeksjonen penetrere til underliggende muskulatur og inn i indre organer (mage-/ bukorganer).
Histopatologiske forandringer under den overfladiske mycelematten inkluderer nekrose i huden og ødem i det tidlige stadiet, og dypere nekrose i muskulatur og omfattende blødninger i de mer uttalte stadiene. Vevsskaden er sannsynligvis forårsaket av ekstracellulære enzymer som skilles ut fra hyfene, og effekten er lokal nær infeksjonen (ikke systemisk). Døden inntreffer som følger av osmotiske forstyrrelser.
Saprolegnia-infeksjoner av lakseegg ses ofte når store mengder egg, ofte av varierende kvalitet og levedyktighet, inkuberes ved relativt høy tetthet. Eventuelle døde egg som ikke fjernes fra inkubasjonssystemet blir lett kolonisert av Saprolegnia, selv om dette sannsynligvis representerer saprofytisk kolonisering av en rekke sopp fra familien Saprolegniaceae.
Mottakelige verter
Saprolegnia spp. kan infisere både fisk og egg av alle typer laksefisk. Den økonomiske betydningen av de ulike artene som ørret (Salmo trutta), atlantisk laks, regnbueørret og Coho-laks er hovedgrunnen til at saprolegniasis har vært gjenstand for økt forskningsinnsats. Imidlertid kan Saprolegnia spp. også infisere en rekke andre beinfisk, som channel catfish. (Ictalurus punctatus), gjedde (Esox lucius), røye (Salvelinus alpinus) og ål (Anguilla anguilla) samt karpe (Cyprinidae spp.) og stør (Acipenseridae spp.).
Faktorer som har betydning for patogenisitet
Saprolegnia-infeksjon forekommer kun i ferskvann og i all livsstadier hos mottagelige arter. Mottagelighet / resistens er påvirket av flere forhold. Kjønnsmodning, spesielt hos hannfisk, er assosiert med en generell økning i mottakelighet for hudpatogener, inkludert S. parasitica. Dette gjelder også ville arter og fisk holdt i oppdrett. De siste tiårene har det vært økt fokus på naturlige bestander av laksefisk i gytesesongen i Norge og det påvises oftere uttalte hudforandringer hos kjønnsmoden laksefisk som vandrer opp for å gyte i elvene. Her kan ulike former for miljøstress (sosialt, fysisk, kjemisk, endret vanntemperatur/global oppvarming) disponerer laksefisk for en lang rekke sykdommer. Fra eksperimentelle studier vet man at hvis slimlaget hos fisken reduseres eller fjernes, er det langt mer mottagelige for infeksjon. Det samme gjelder ved eksperimentell tilførsel av kortisol, noe som etterligner den normale økningen i blodkortison ved stress. Under begge forhold kan infeksjon lett etableres.
På samme måte vil eksponering for ikke-dødelige nivåer av ammoniakk og/eller nitritt øke mottakelighet eksperimentell smitte med S. parasitica zoosporer hos regnbueørret. Økt partikkeltall (turbiditet) i vannet er også en risikofaktor for Saprolegnia-infeksjoner. Miljøstress er en disponerende faktor for infeksjon samt tilstedeværelsen av virulente stammer av Saprolegnia. Saprolegnia-arter overlever lenge i biofilm, og dette kan tjene som en kilde til tilbakevendende smitte i settefiskanlegg og stamfiskstasjoner. Det er også vanskelig å fjerne biofilmen fra alle deler av rørene, og mekanisk og kjemisk behandling kombinert vil være nødvendig.
Diagnose
Diagnosen er basert på makroskopiske forandringer (klinisk observasjon) hos fisk og av egg hvor forekomst av bomulls-lignende belegg på fiskens overflate eller på eggene er en meget god indikasjon på Saprolegnia-infeksjon. Mikroskopisk undersøkelse (våtmontering) kan brukes til diagnostisering og Saprolegnia kan enkelt dyrkes i kultur i laboratoriet og på forskjellige medier. Ulike molekylære metoder benyttes for å definere arten av Saprolegnia, og da med primere som spesifikt oppformerer (amplifiserer) områder i genomet som skiller mellom ulike arter. Det har også blitt utviklet primersett som er spesifikke for ulike «hus-holdningsgener» (MLST – multilocus sequence typing) som igjen differensierer mellom ulike arter.
