Biologen erzielen Durchbruch in der Erforschung des Immunsystems der Fischschleimhaut

Forscher des Salinas Lab im Fachbereich Biologie der Universität von New Mexico haben eine Immunstruktur in den Nasenhöhlen von Regenbogenforellen entdeckt, von deren Existenz Wissenschaftler bisher nichts wussten. Das neue Wissen wird es Fischimmunologen ermöglichen, die Wirksamkeit von Aquakultur-Impfstoffen besser zu verstehen.

Obwohl Fische und Säugetiere ein ähnliches Immunsystem haben, gibt es wichtige anatomische Unterschiede. Und zum größten Teil ist das Immunsystem von Wirbeltieren, die keine Säugetiere sind, nicht gut bekannt.

Die Forscher stellten fest, dass diese nasale Immunstruktur molekulare Merkmale von „Keimzentren“ aufweist, eine Reaktion, die beim Menschen auftritt, wenn wir geimpft oder infiziert werden. Keimzentrumsreaktionen werden häufig als Marker für Impfreaktionen verwendet.

„Wir wussten von Keimzentrumsreaktionen in lymphoiden Strukturen bei Menschen, Mäusen und Vögeln, aber wir dachten nicht, dass die Architektur des Fisch-Immunsystems solche Strukturen hat“, sagte Irene Salinas, Professorin und Lehrstuhlinhaberin für Biologie.

„Viele Leute haben nach ihnen gesucht, einschließlich uns, aber wir konnten sie nicht finden, hauptsächlich aufgrund des Mangels an den richtigen Werkzeugen“, sagte sie.

Die Forschung wurde in einem Papier in der Dezemberausgabe des veröffentlicht Zeitschrift für Immunologie. UNM Biologie Ph.D. Student Ben Garcia war der Hauptautor. Fen Dong, Elisa Casadei, Pedro A. Castrillo, Julien Resseguier und Mitarbeiter der University of Idaho gehören ebenfalls zu diesem Team und sind Co-Autoren der Veröffentlichung.

„Wir untersuchen das nasale Immunsystem von Fischen seit einem Jahrzehnt, aber wir haben diese einzigartigen Strukturen voller Lymphozyten immer wieder übersehen“, sagte Salinas.

Bis 2018 haben wir das Riechorgan von Forellen aus den Nasenhöhlen der Fische herauspräpariert und die Antwort hinterlassen, nach der sie gesucht haben. Castrillo, der Tierarzt ist und einige Monate lang das Salinas-Labor besuchte, schlug vor, das weggeworfene Teil aufzubewahren und die gesamte ungestörte Nasenhöhle zu untersuchen.

„Wir haben dieses Gewebe im Grunde zurückgelassen, und dort befindet sich diese Struktur“, sagte sie.

Die Arbeit ist eine bahnbrechende Studie zur Entwicklung der Immunität, die Auswirkungen auf die Fischgesundheit, die Vakzinologie und die US-Fischzuchtindustrie hat, sagte Salinas.

Die B-Zellen in den Keimzentren sind Teil des Immunsystems und bilden Antikörper zur Bekämpfung von Viren und Bakterien, was den Forschern einen Einblick gibt, wie Fische auf Impfstoffe reagieren. Es bleibt noch viel zu tun, denn der endgültige Beweis, dass diese Strukturen wie die Keimzentren von Säugetieren funktionieren, muss noch erbracht werden. Dies beinhaltet eine Reihe laufender Experimente, die zeigen würden, dass die B-Zellen in den Nasenkeimzentrum-ähnlichen Strukturen der Forelle als Reaktion auf eine Infektion oder Impfung reifen. Dazu werden die Sequenzen der B-Zell-Rezeptoren, das sogenannte Repertoire, untersucht. Der Nachweis der klonalen Expansion spezifischer B-Zellen als Reaktion auf einen Impfstoff ist ein kritischer Teil des Puzzles, das noch vervollständigt werden muss.

„Als wir bisher Impfstoffe entwickelten, wussten wir nicht, wo wir suchen sollten, um die Auswirkungen des Impfstoffs auf das Immunsystem der Fische zu messen“, sagte sie.

Mit diesen neuen Informationen können Impfungen bei Fischen besser verstanden werden, einschließlich der besten Intervallzeit zwischen Dosen von Impfungen, die mehr als eine Verabreichung erfordern. Es besteht auch die Hoffnung, dass die Forschung die Kosten für die Impfung von Fischen senken kann. Das Team hofft, dass das USDA ihre Arbeit zur Optimierung von Auffrischimpfstoffen für die Aquakultur, die ohne Injektion verabreicht werden können (Schleimhautimpfstoffe), weiterhin unterstützen wird.

Als nächstes soll das Labor an ähnlichen Forschungsarbeiten mit Zebrafischen arbeiten, die Salinas seit Jahren untersucht.

Salinas sagte, sie sei froh, dass sie sich geirrt habe, nachdem sie ein Jahrzehnt lang geglaubt habe, dass Fische keine Keimstrukturen hätten, weil die Wissenschaft manchmal so funktioniert.

„Es ist Teil der Reise“, sagte sie.