NEW PERSPECTIVES IN THE CONTROL OF AMYLOODINIUM OCELLATUM INFECTION IN REARED SEA BASS (DICENTRARCHUS LABRAX)

The increased scale of aquaculture production, characterised by intensive fish farming, has led to various disease problems for the main cultured species, including parasitic infections. Since there are a very few licensed medicines available and currently no effective vaccines against protozoan or metazoan parasites exist, the improvement of the understanding of fish-parasite relationship may contribute in developing innovative solutions and tools for the prevention, control and mitigation of the major parasites affecting the most valuable reared finfish species (i.e. Atlantic salmon, rainbow trout, common carp, European sea bass, gilthead sea bream and turbot). The objective of the present PhD thesis was to collect novel information on the ectoparasite protozoan Amyloodinium ocellatum (AO), a globally distributed protist affecting various aquatic organisms in both brackish and full seawater environments. Amyloodiniosis (the infection provoked by AO) is a major threat for semi-intensive aquaculture (valliculture or inland brackish water farming) in Southern Europe and in different aquaculture facilities worldwide since, especially in the warmest months, mortality can reach 100%. In order to develop more targeted treatments against amyloodiniosis, several studies have been performed to deepen and clarify the interaction mechanisms underlying the host-parasite relationship. For the trials, European sea bass (ESB, Dicentrarchus labrax) was selected as target host as this species represents one of the most economically important reared finfish in the Mediterranean basin. The investigations and challenges carried out during these three years explored: 1) environmental factors exploited by AO to survive/persist in the environment; 2) alternative protocols for the in vitro preservation of the parasite; 3) physiological data collected on the host immune response by using inedited technologies; 4) the effects of a panel of selected plant-derived compounds as potential immunomodulators or parasiticidal substances. The results exposed in this PhD thesis are to be intended as preliminaries and further investigations will be necessary to confirm the data collected. Anyway, these findings contributed in a better comprehension on the ecology and biology of AO; furthermore, by these studies, it was possible to investigate the immune response mechanisms adopted by the ESB during the infection, describing and localising the recruited cell populations and some synthesised inflammatory mediators. Experiment outcomes reported here may represent the starting point for the development of innovative solutions for the control of this parasitic disease.

L'aumento della produzione nel settore acquacolturale, caratterizzato da sistemi d’allevamento intensivi, ha comportato anche un aumento della frequenza di varie malattie, tra cui le parassitosi, per le principali specie allevate. Attualmente pochi sono i medicinali disponibili e autorizzati in acquacoltura, e siccome non esistono ancora vaccini efficaci contro parassiti di specie ittiche quali salmone atlantico, trota iridea, carpa, branzino, orata e rombo, una migliore comprensione della relazione ospite-parassita potrebbe contribuire allo sviluppo di soluzioni e strumenti innovativi per la prevenzione, il controllo e la mitigazione delle principali malattie parassitarie in grado di limitare la produttività dell’industria acquacolturale. L'obiettivo della presente tesi di dottorato era quello di raccogliere nuove informazioni sul protozoo ectoparassita Amyloodinium ocellatum (AO), un dinoflagellato distribuito globalmente che interessa vari organismi acquatici sia di acqua salmastra che marina. L'amyloodiniosi (l'infezione provocata da AO) è una delle principali minacce per l'acquacoltura semi-intensiva (vallicoltura o in bacini di terra) nell'Europa meridionale e in diverse realtà produttive in tutto il mondo; poiché, specialmente nei mesi più caldi, la mortalità può raggiungere il 100%. Al fine di sviluppare trattamenti più mirati contro l'amyloodiniosi, sono stati condotti diversi studi per approfondire e chiarire i meccanismi di interazione alla base della relazione ospite-parassita. Per le prove, il branzino (ESB, Dicentrarchus labrax) è stato selezionato come ospite di riferimento, poiché rappresenta una delle specie ittiche allevate economicamente più importanti nella produzione acquacolturale del bacino Mediterraneo. Le indagini e le prove svolte durante questi tre anni hanno esplorato: 1) i fattori ambientali sfruttati da AO per sopravvivere/persistere nell'ambiente; 2) protocolli alternativi per la conservazione in vitro del parassita; 3) dati fisiologici raccolti sulla risposta immunitaria dell'ospite utilizzando tecnologie inedite; 4) gli effetti di un pannello di composti selezionati derivati da piante quali potenziali immunomodulatori o parassiticidi. I risultati esposti in questa tesi di dottorato sono da intendersi come preliminari e ulteriori indagini saranno necessarie per confermare/approfondire i dati raccolti. Ad ogni modo, questi studi hanno contribuito a una migliore comprensione dell'ecologia e della biologia di AO; inoltre, da queste investigazioni è stato possibile studiare i meccanismi di risposta immunitaria adottati dall'ESB durante l'infezione, descrivendo e localizzando le popolazioni di cellule reclutate e alcuni mediatori infiammatori sintetizzati. I risultati degli esperimenti qui riportati possono rappresentare il punto di partenza per lo sviluppo di soluzioni innovative per il controllo di questa parassitosi.