鱼类应激与疫苗免疫之间可能存在的关系

发表时间:2020/10/2 2:21:51  
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鱼类应激与疫苗免疫之间可能存在的关系

有人鱼苗打完疫苗后一个星期左右突然死亡量增加,持续几天后又恢复稳定,这到底是什么原因啊?类似这样的案例虽然并不多,但也偶有发生,特别是在夏花鱼苗免疫中较常见,让人百思不得其解,行业专家综合分析了很多原因都未有定论,但普遍认为跟鱼类应激有较大关系。

1什么是应激?

应激是当生物有机体面临损害时试图抵御死亡或者重建状态标准所发生的一连串生理活动(Schreck, 2000)。比如,当鱼类遭受许多环境因子如水温、PH、混浊度、水体有毒物质、病原体、捕食者、拉网、疫苗免疫操作等的刺激时,鱼体会达到或者超过其正常的耐受能力,这就会导致应激和功能异常。

应激反应有三个主要的阶段:警觉、抵抗、补偿或衰竭(死亡)(Selye, 1950; Schreck, 2000)。警觉阶段基本上由参与逃逸、搏斗或竞争的系统内相关基因表达上调组成;在抵抗阶段,鱼类能够完全克服应激物,从而重新恢复正常的状态;而在补偿或衰竭阶段,鱼类不能充分地克服应激物,只能接近恢复正常(补偿),或者不能克服应激物,从而导致衰竭(死亡);

应激又分初级、二级和三级反应(如图一)。应激的初级反应一般包括皮质类固醇激素(皮质醇和相关化合物)和儿茶酚胺(主要是肾上腺素和去甲肾上腺素)的合成和分泌,初级应激反应一般很容易恢复到稳态;二级反应则包括心血管和呼吸的反应,它伴随着氧气和能量消耗的增加、水盐的功能异常、皮质醇过高引起的免疫抑制等;而许多的三级反应,在整个动物的层次上基本是不良适应的,会引起严重的健康问题。这三级反应基本与上述三个阶段一一对应。

鱼类应激与疫苗免疫之间可能存在的关系

图一:图片来源于《鱼类应激生物学》

2应激与稳态

稳态即表示:尽管生命有机体的外部环境不断变化,但仍然能够保持生命有机体内部环境的相对恒定。应激的结果则导致稳态的超负荷。如果应激物是急性的且不是过度伤害性的,鱼类就能够完全复原。然而,面对一个持久的慢性的应激物或者一个非常激烈的急性应激物时,鱼类不可能恢复到完全相同的稳态,最终会导致“异型稳态(即补偿)”或衰竭(死亡)。

3疫苗免疫与应激

1、疫苗免疫过程中涉及到的主要应激源包括:注射操作、疫苗抗原、水温、拉网活动和围网集群等。

1)水温应激:如宋文华的研究结果显示:当水温超过28℃时,草鱼的存活率随温度升高而降低,达到37℃时可导致全部死亡,且期间呼吸频率随温度升高而升高,同时诱导草鱼肝脏和肌肉中热休克蛋白(Hsp73)表达量升高,热休克蛋白的上调表达是草鱼抵御温度应激的重要生理响应机制(宋文华,2012)。崔彦婷的研究结果同样也表明:高温抑制细胞活力、引起氧化损伤、抑制肝细胞增殖、诱导细胞氧化应激、增加热休克蛋白的表达(崔彦婷,2014)。这些研究结果都表明,水温过高会对草鱼产生多种不利因素,使鱼类处于二级甚至三级应激状态。

2)拉网活动、围网集群应激:拉网操作会造成鱼撞网、跳水、炸群等应激行为发生,引起较多的机械损伤性应激,但鱼苗体质好时,这种应激反应能较快恢复;而围网后,鱼类集中在一个较小的范围,处于非常拥挤的状态,Patino等(1986)研究发现,这种由于拥挤而处于慢性中等强度应激的个体,虽然在皮质醇水平上与非应激的个体并没有很大差异,但它们对抵抗同时入侵的其他应激物如低氧水平或疾病侵入的能力是明显降低的,因此,长期处于围网集群状态会直接影响鱼类健康状况。

3)注射操作与疫苗抗原应激:疫苗注射目前只能人工操作,而鱼体分泌粘液引起滑身增加了抓鱼的难度,因此,对于新手打针队,抓鱼和注射操作已经对鱼体造成了不小的应激;另外,Maule等(1989)的研究显示,在某些急性应激物之后,应激的许多临床症状将恢复到正常,而其他的生理系统可能长时间受到影响,例如,在短时间的注射疫苗之后,鱼的皮质醇水平可能在几小时到一天时间内就回复到正常水平,但免疫系统却至少要一个星期才能恢复。而且,发生应激后,获得性免疫系统可能立即受到抑制,这种状况也需要在一星期内才能回复到应激前的水平,如果急性应激太过激烈,就可能导致这种因免疫系统不能及时恢复而造成的死亡会延迟在一周或两周之后发生(Davis等,2001;Davis, Schreck,2005)。

2、鱼类应激对疫苗免疫的影响

鱼类应激对疫苗免疫产生了较大影响,特别是在高温时期免疫,高温期受水温和低氧的影响更严重,从而导致夏花免疫引起的应激情况更激烈。由于这种急性免疫应激造成的免疫系统不能及时恢复,免疫后应激死鱼会延迟在免疫后一星期左右发生,这刚好与我们的实验情况非常吻合(如图二)。

公司在佛山市南海通威种苗公司开展了相关实验,筛选规格整齐的50尾/斤草鱼苗用于实验,同时邀请同一个鱼针队相继对设计的如下六个实验组鱼苗进行免疫操作:生理盐水组、草鱼出血病冻干活疫苗(GCRV-892株)(弱毒疫苗组)、稀释液组、联合疫苗组、稀释液组(不含蜂胶)、联合疫苗组(不含蜂胶),并统计了免疫后15天的鱼苗死亡情况(如图二、图三所示)。

结果显示,各实验组(也包括生理盐水组)在免疫后的第六、七天一致出现了死鱼高峰,且生理盐水组比其他实验组死鱼情况更多(吉华松,张翔等. 2019)。

鱼类应激与疫苗免疫之间可能存在的关系

图二:疫苗注射后15天内应激死鱼情况总结

鱼类应激与疫苗免疫之间可能存在的关系

图三:免疫后15天各实验组累计死鱼数量记录

这一实验现象能够很好的说明,鱼类免疫应激是本身存在的一个生理问题,在多应激因素的综合影响下(本文内容暂时排除带毒免疫和鱼苗体质本身很差等因素),免疫后的前一段时间在生长、抗病、生殖、发育等方面都会有不同程度的应激损害。而且,急性应激能够抑制特异性免疫系统的发生,皮质醇能抑制淋巴细胞合成抗体的能力和诱导白细胞产生和转移的过程,这种抑制作用的直接结果是鱼类对其他感染物或疾病更加敏感。免疫系统需经过一个星期左右的波动,可能回复到应激前的免疫性能,也可能无法抵抗超强应激,最终导致死亡。

因此,对于鱼类应激和疫苗免疫,我们需要辩证地去看待它们彼此间的关系,一方面尽量减少应激源;另一方面也需要增强待免动物体质,充分发挥其自身免疫系统的作用,来克服应激源对机体造成的损伤,从而达到理想的免疫效果。

参考文献

  • Selye, H. (1950). Stress and the general adaptation syndrome. Br. Med. J. 1,1383-1392.
  • Schreck, C.B. (2000). Accumulation and long-term effects of stress in fish. In the biology of Animal Stress: Basic Principles and Implications for Animal Welfare (eds. G. P. Moberg and J. A. Mench ), pp. 147-158. Wallingford: CAB International.
  • 宋文华,养殖密度和温度对草鱼生长和生理生化指标的影响.中国海洋大学[D],2012.
  • 崔彦婷,几种重要外源因子对草鱼肝细胞活力、抗氧化、凋亡和热应激蛋白表达的影响.南京农业大学[D],2014.
  • Patino, R. ,Schreck, C. B. , Banks, J. L. and Zaugg, W. S. (1986). Effects of rearing conditions on the developmental physiology of smolting of coho salmon. Trans. Am. Fish. Soc. 115, 828-837.
  • Maule, A. G. , Tripp, R. A. , Kaattari, S. L. and Schreck, C. B. (1989). Stress alters immune function and disease resistance in chinook salmon (Oncorhynchus tshawytscha ). J. Endocrinol. 120, 135-142.
  • Davis, M. W. , Olla, B. L. and Schreck, C. B. (2001). Stress indced by hooking, net towing, elevated sea water temperature and air in sablefish: lack of concordance between mortality and physiological measures of stress. J. Fish Biol. 58, 1-15.
  • Davis, M. W. , and Schreck, C. B. (2005). Responses by Pacific halibut to air exposure: lack of correspondence among plasma constituents and mortality. Trans. Am. Fish. Soc. 134, 991-998.
  • 吉华松,张翔等. 草鱼出血病疫苗的发展历程及市场现状剖析. 江西水产科技[J]. 2019. 05, 38-44.

(来源:农财宝典。作者:肇庆大华农生物药品有限公司 吉华松。内容略有变动)

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鱼类应激与疫苗免疫之间可能存在的关系

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