Immune response in the brain of zebrafish and tilapia during TiLV infection

Tilapia nilowa (Oreochromis niloticus) jest jednym z dominujących w światowej produkcji gatunkiem ryb. Od 2009 roku obserwowano masowe śnięcia tilapii, powodujące znaczące straty gospodarcze, a także wpływające na lokalne ekosystemy. Jako przyczynę śmierci ryb zidentyfikowano wirusa Tilapia Lake Virus (TiLV). W ostatnim czasie opracowano model infekcji danio pręgowanego (Danio rerio) do badań nad wirusem TiLV. Wyniki uzyskane na modelu danio pręgowanego oraz na tilapii nilowej sugerują tropizm wirusa TiLV względem mózgu i wskazują na szczególną rolę tego organu w przebiegu infekcji. W niniejszej pracy badano odpowiedź immunologiczną w mózgu podczas zakażenia wirusem TiLV u dwóch gatunków ryb: danio pręgowanego jako organizmu modelowego i tilapii nilowej jako naturalnego gospodarza. Wykazano, że u obu badanych gatunków dochodzi do aktywacji odpowiedzi związanej z interferonem (IFN) typu I oraz odpowiedzi zapalnej w mózgu w czasie zakażenia wirusem TiLV. Wykazano również wzrost ekspresji markerów mikrogleju/makrofagów natomiast poziom ekspresji genu markera astrocytów gfap nie wykazał statystycznie istotnych zmian w mózgu podczas zakażenia wirusem TiLV. W przypadku tilapii nilowej badano również ekspresję markerów aktywacji neuronów i nie wykazano statystycznie istotnych zmian. Dodatkowo, u obu gatunków badano również zmiany poziomu ekspresji wybranych genów zaangażowanych w regulację apetytu. Otrzymane wyniki wskazują, że wirus TiLV wykazuje tropizm do mózgu, aktywuje odpowiedź przeciwwirusową w mózgu oraz może wpływać na zmiany zachowania ryb obserwowane podczas zakażenia.

Nile tilapia (Oreochromis niloticus) is one of the most cultured fish species in the global aquaculture. Since 2009 mass mortalities of tilapia have been observed, which brought significant economic losses as well as a threat to local ecosystems. With time, Tilapia Lake Virus (TiLV) was identified as a cause of tilapia mortality. Recently, zebrafish (Danio rerio) has been established as a model organism for studies on TiLV infection. Results, obtained using zebrafish as well as nile tilapia, suggest that TiLV exhibits brain tropism and that this organ may have a special role in the course of the infection. In this study, the immune response in the brain during TiLV infection was examined, using two fish species: zebrafish as a model organism, and nile tilapia as the natural host. The results show, that TiLV infection induces interferon (IFN) type I response as well as inflammatory response in the brain of both studied species. Moreover, up-regulation of microglia/macrophages markers was demonstrated. However, examination of changes in the expression level of the astrocyte marker gfap showed no statistically significant changes. In the case of nile tilapia, the expression of neuronal activation markers was also examined and no statistically significant changes were found. Additionally, changes in the expression level of selected genes involved in the regulation of appetite were also investigated in both species. Obtained results demonstrate TiLV tropism to the brain, and activation of anti-viral immune response in the brain, which might induce behavioral changes observed during TiLV infection.