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一、虾对病毒、细菌和其他病原体的关键防御机制
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我们需要认识到,外部因素可能会影响虾的生存和生长。影响养殖成功的一个因素是对疾病的良好控制,这种控制主要是基于生物安全、良好的营养和减少养殖过程中的压力条件。
因此,研究虾的免疫系统是非常重要的,它有助于确定养殖虾对病原体和寄生虫的敏感性和耐受性。此外,这项研究还提供了有关水环境的物理、化学参数与免疫反应水平之间关系的知识。
虾的防御机制: 包括产生血细胞,虾血液中的保护细胞,这些细胞可控制病毒和细菌等外部因素的侵袭。
前酚氧化酶系统(ProPO)的黑色素/黑色素化过程(虾壳上的黑点,如上图所示)是无脊椎动物的主要先天防御系统。一旦细菌进入可以发生:包括或吞噬作用,抑制黑色素的化学过程(与粒状血细胞有关)获得通过蜕壳或者下一次蜕壳(中图),来保证动物的健康。
二、血细胞-参与对抗病原体
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南美白对虾和其他无嵴椎的动物一样,依靠免疫系统来保护自己不受细菌或外来分子入侵。这种免疫反应是通过一种细胞机制来表现的,在这种机制中,血细胞起着至关重要的作用。
虾的血液是血液细胞的组成部分,是含有不同体液成分的液体成分。细胞和体液的免疫反应结合在一起,形成了血液凝固的保护机制。比如: 由酚氧化酶系统(ProPO)产生的黑色素,利用凝集素(任何一种蛋白质,特别是植物,不是抗体,也不是免疫系统的来源,与细胞表面的碳水化合物受体有特殊的联系)来识别外来因子;肽系统(一种由两种或两种以上的氨基酸组成的化合物,每一种氨基酸的羧基都与下一组氨基相连,具有干扰RNA和识别蛋白模式的抗菌,抗病毒活性。吞噬作用和包膜形成,主要由血细胞完成(Iwanaga&Lee,2005)。
在虾的血液组织中产生的血细胞有两种(透明细胞和颗粒细胞):
1、血细胞通过吞噬作用吸收病原体或外来分子,它们还会干扰血液凝结。颗粒红细胞或颗粒细胞-通过包膜形成,结节形成和细胞毒性,来破坏侵入性因子。它们还会干扰黑色素化(ProPO系统)。
南美白对虾产生的血细胞(透明和颗粒),以抵御细菌和外来颗粒进入他们身体的组织。
2、透明细胞在受到凝血损伤时开始防御,凝血是一种重要的机制,可以防止虾失去太多的液体,也可以阻止细菌进入。
3、然后,颗粒状的血细胞会释放出防御酶,在细菌被白细胞或白细胞囊体清除之前杀死它们。当细菌被包裹或细胞形成时,颗粒状的红细胞会进行黑色素化,使它们变得惰性,并通过表皮分泌或下一个蜕壳周期将它们排出体外。
4、血细胞的防御机制还诱导自由基的增殖,并将透明质酸细胞刺激为粒状细胞,以这种方式通过分解过程加快病原体的清除。
上图表明了南美白对虾的免疫反应机制,即当病原体进入虾组织时,血细胞会进行干预(Jiravanichpaisal and partners, 2006)。
三、水质对血细胞生产的影响
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血液细胞的产生,就像对疾病的反应一样,与水的物理参数密切相关,如温度、溶解氧、pH值、盐度……
1、当白斑病毒攻击时,温度和血细胞之间的关系
关于温度对受白斑病毒感染的虾影响的研究表明,高温度会产生比低温度更多的血细胞。受感染的WSSV虾在33摄氏度时的存活率为100%,而在27摄氏度时的存活率仅为10%。这是因为在33摄氏度的温度下,血细胞的产量更高。
在33摄氏度和27摄氏度的条件下,感染WSSV感染南美白对虾,血液中的总血细胞/ml和存活率(Sonnenholzner et al。,2002)
Wongmanneeprateep等人的另一项研究(2010年),连续7天将感染白斑的南美白对虾,保持在温度32±1摄氏度的条件下,可以消除WSSV感染,这项研究是一项跑道养殖实验的基础下进行的。
将温度保持32±1℃的条件下,可以有效的清除白斑病毒。
但是另一方面,重要的是要考虑要温度升高到30摄氏度以上的风险,因为这样操作可能使得弧菌数量增加。在这种情况下,有必要为南美白对虾提供特别的饮食,例如;采用有机酸和益生菌处理水环境,以控制细菌。降低弧菌。
2、弧菌细菌攻击过程中。溶解氧浓度和血细胞产生
溶解氧含量低会影响虾的生长和发育,因为虾类的呼吸过程和渗透压力在极端情况下会导致死亡。
虾的血细胞生成取决于水中的氧浓度,当弧菌攻击时。这是通过在不同溶解氧浓度下进行的测试来表示(溶解氧水平为7.5ppm、5.5ppm、3.5ppm和2ppm)。当溶解氧值为5.5和7.5mg/L时,弧菌被控制的很好,而在溶解氧为2mg/L和3.5mg/L时,血细胞数量在较低的水平,这使得虾对细菌的攻击处在非常低的防御水平。
南美白对虾在弧菌感染过程中,溶解氧(DO)浓度对血细胞产生的影响。
3、pH值对南美白对虾免疫反应的影响
对暴露于在不同pH值的南美白对虾研究表明,它们的存活率存在差异。在最低的pH值(6.5)和最高的pH值(10,1)中,我们发现了最低的存活率;而在pH值8.2中,我们发现了最高的存活率。然而,随着暴露在病原体的时间延长,在所有pH水平下的存活率继续下降。
在弧菌感染后,南美白对虾在不同pH条件下的存活率。这一存活率与虾的免疫反应有关,最低的存活率发生在pH值6、5和10,1 (Li & Chen, 2008)。
这项研究表明,防止弧菌危害最重要的因素是溶解氧弄得,然而,如果pH值突然变化,虾的存活率可能会下降,这是因为活性机制的减少,比如血液细胞的细胞数量减少,即使在氧溶解度较高的情况下,虾的存活率也会降低。
4、盐度的突然变化,也会降低了虾的免疫反应
当盐度从高(25ppt)突然变化到低(5-15ppt)时,虾的免疫防御能力和对弧菌的抵抗力就会下降。但是在低盐度从高盐度变化的情况下,虾的存活率没有受到影响。
最初的pH为8.2,然后将pH为6.5,保持6,12,24,72和120小时,盐度保持在34ppt,溶解氧浓度高于5 ppm,最后南美白对虾的存活率对比。(Li &Chen,2008)。
最后,我们发现在管理水环境的同时,应特别需要使用特定的饲料。比如;在饲料中添加更多的抗菌添加剂,能抑制或消除虾中致病菌。包括有机酸,β-葡聚糖,核苷酸,硒和锌之类的免疫刺激剂。会增加虾的血细胞数量。
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