Immune responses in Atlantic salmon (Salmo salar) following vaccination and Salmonid alphavirus challenge

Abstract

Norway has perfect conditions for Atlantic salmon (Salmo salar) production and is one of the largest producers of salmon for food consumption worldwide, but rearing fish at high densities also means that infectious disease agents can easily transmit between individuals. Vaccines have been an essential contributor to the steady increase in Atlantic salmon production over the last decades by reducing the severity and cases of diseases. To further increase vaccine efficacy and fish welfare, an increased knowledge about immune responses after vaccination and challenge is essential. This PhD work aimed to describe immune responses in Atlantic salmon following vaccination with a multivalent vaccine and challenge with Salmonid alpha virus (SAV). Our results show that vaccination induces the production of vaccine specific antibodies, and that seroconversion occurs at around 2-4 weeks post vaccination. Additionally, both vaccination and infection with SAV induce the production of nonspecific, presumably polyreactive, antibodies. After we compared the serology assays data and gene transcript data from head kidney in paper I, a dissimilarity in the levels of immunoglobulin (Ig) transcripts and soluble Ig protein were evident, and in context with Ig sequencing of the CDR3 region (IgSeq) indicated a traffic of Ig producing B cells from head kidney in response to vaccination. Later results indicated a transfer of B cells from spleen to heart in response to SAV infection, and that this traffic is earlier in vaccinated individuals. Furthermore, results showed a colocalization of B cells and SAV transcribing cells, indicating that B cells traffic to the site of SAV replication to perform their function. Lastly, the effect of constant light (CL) relative to vaccination were evaluated. Our results showed that the CL exposure highly influenced the gene transcript profile, and the results indicated that all fish experienced an immune suppression shortly after onset of CL. Gene transcript profiles also indicated that the vaccinated groups were more similar in their immune responses against SAV, regardless of the CL treatment prior to vaccination. In summary, our results indicate that vaccinated fish has an advantage against SAV infection and that they are less affected by the duration of CL prior to vaccination.

Norge har perfekte forhold for produksjon av Atlantisk laks (Salmo salar) og er en av verdens største produsenter av laks, men oppdrett av fisk ved høy tetthet betyr imidlertid også at smittsomme sykdommer lett sprer seg mellom individer. Det har vært en jevn økning i produksjon av laks de siste tiårene, og vaksinering har vært en viktig bidragsyter til dette. Vaksiner har bidratt ved å redusere alvorlighetsgraden og antall tilfeller av ulike sykdommer. For å ytterligere øke vaksineeffektivitet og fiskevelferden er det viktig med mer kunnskap om immunresponser etter vaksinering og infeksjoner. Dette doktorgradsarbeidet hadde derav som mål å beskrive immunresponser i Atlantisk laks etter vaksinering med en multivalent vaksine og etter smitte med Salmonid alphavirus (SAV). Våre resultater viste at vaksinasjon fører til produksjon av vaksinespesifikke antistoffer, og at serokonvertering skjer omtrent 2-4 uker etter vaksinasjon. I tillegg fører både vaksinasjon og SAV infeksjon til produksjon av ikke-spesifikke, antagelig polyreaktive, antistoffer. Etter å ha sammenlignet serologianalyse- og gentranskripsjon resultater fra hodenyrene i artikkel I så vi en forskjell i nivåene av immunglobulin (Ig) transkripter og løselig Ig-protein, som i sammenheng med Igsekvensering av CDR3-regionen (IgSeq) indikerte en trafikk av Ig-produserende Bceller vekk fra hodenyren i respons på vaksinasjon. Senere viste vi der er en trafikk av B-celler fra milt til hjerte i respons på SAV-infeksjon, og at det foregikk tidligere hos vaksinerte individer. En samlokalisering av Ig produserende B-celler og SAVtranskriberende celler innad i hjerte-vevet indikerte også at B-celler flytter seg til stedet for SAV-replikering for å utføre deres funksjon. Til slutt ble effekten av konstant lys (CL) i forhold til vaksinasjonstidspunkt evaluert. Resultatene våre viste at CL-eksponeringen i stor grad påvirket gentranskript-profilen til fisken og at alle fisker opplevde en immunsuppresjon kort tid etter CL eksponering. Gentranskripsjon resultater fra de vaksinerte fiskene viste fisk med lignende transkripsjonsprofiler, som indikerer at vaksinert fisk hadde en mer lik immunrespons mot SAV, uavhengig av CL-eksponeringen før vaksinasjon. Kort oppsummert indikerer resultatene at vaksinert fisk har en fordel mot SAV og at de på sikt er mindre påvirket av lengden av konstant lys før vaksinasjon.