Comparative studies on the host specificity of myxozoan parasites (Myxozoa)  Page description

Help  Print 
Back »

 

Details of project

 
Identifier
112301
Type K
Principal investigator Eszterbauer, Edit
Title in Hungarian Halparazita nyálkaspórások (Myxozoa) gazdafajlagosságának összehasonlító vizsgálata
Title in English Comparative studies on the host specificity of myxozoan parasites (Myxozoa)
Keywords in Hungarian Myxobolus, pisztrángfélék, pontyfélék, kergekór, fejlődés, filogenetika
Keywords in English Myxobolus, salmonids, cyprinids, whirling disease, development, phylogeny
Discipline
Veterinary sciences (Council of Complex Environmental Sciences)100 %
Ortelius classification: Protozoan pathogens of animals
Panel Plant and animal breeding
Department or equivalent Institute for Veterinary Medical Research (Centre for Agricultural Research)
Participants Berty, Márton Istvánné
Forró, Barbara
Guti, Csaba Ferenc
Herczeg, Dávid
Pappné Szakály, Ágnes
Sipos, Dóra
Starting date 2014-10-01
Closing date 2018-09-30
Funding (in million HUF) 13.370
FTE (full time equivalent) 4.31
state closed project
Summary in Hungarian
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.

A nyálkaspórások (Myxozoa) egy gazdasági jelentőséggel bíró, általánosan elterjedt, különleges halparazita csoport. Némely fajuk súlyos problémákat okoz természetes vizekben és halgazdaságokban egyaránt, mint pl. a Myxobolus cerebralis, a kergekór okozója pisztráng ivadékokban. A paraziták potenciális gazdafajainak meghatározása és a betegségek kitörési kockázatának felmérése érdekében elengedhetetlen a gazdafajlagosság megértése. Folyamatos probléma, hogy az egyes nyálkaspórás fajok leírásánál a fertőzés jellegzetességeit és a különböző halfajok fogékonyságát alig vizsgálják. Ennélfogva nem meglepő, hogy ezt az egyedi és fontos parazitacsoportot illetően a gazdafajlagosság eredetére vonatkozó tudásunk meglehetősen gyér. A tervezett tanulmány keretein belül tisztázni kívánjuk bizonyos nyálkaspórás modellfajok fertőzésének és fejlődésének számos aspektusát, ezáltal felfedhetjük a paraziták gazdafajlagosságának és a halgazdák fogékonyságának hátterét. A fertőzési módok és a parazita fejlődésének kísérleti (kereszt)fertőzésekkel és molekuláris módszerekkel történő vizsgálatával magyarázatot szeretnénk adni a megfigyelt rendkívüli gazdafajlagosság eredetére. Ezért célunk a széles és szűk gazdaspektrummal rendelkező nyálkaspórás fajok eltérő egyedfejlődésének összehasonlítása.

Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.

A tervezett kutatás során arra a kérdésre keressük a választ, hogy milyen tényezők felelősek a halak nyálkaspórás parazitákra való fogékonyságának és a paraziták gazdafajlagosságának meglétéért. Választ szeretnénk találni arra a kérdésre, hogy az eltérő gazdaspektrummal rendelkező nyálkaspórás fajok előnyben részesítenek-e egy bizonyos élőhelyet. Kísérletes vizsgálatokkal szeretnénk részleteiben feltárni, hogy a gazdában való megtelepedés melyik szakasza játszik kulcsfontosságú szerepet a parazitára való fogékonyságban. Ezt eddig még a parazita csoport egyik faja esetében sem vizsgálták, és a várható eredmények alapjaiban változtathatják meg a nyálkaspórásokkal foglalkozó kutatásokat.

Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!

A nyálkaspórások gazdához történő alkalmazkodásának és egyedfejlődésének részletes ismerete nélkül nem érthetjük meg azok járványtanát. Továbbá anélkül nem fejleszthető ki a halak hatékony védelme ezen paraziták ellen, vagy a kockázatfelmérés bármilyen formája halgazdaságokban vagy természetes ökoszisztémákban. Nem meglepő, hogy manapság a halgazdaságok nyálkaspórások elleni egyetlen védekező módszere a tavak leeresztése és pihentetése, ami persze hatástalan a vízimadarak által terjesztett nyálkaspórások ellen. Hazánkban leginkább a pontytenyésztők érintettek bizonyított vagy vélt nyálkaspórások által okozott többféle kórforma kialakulásában. Ezen kórokozók gazdafajlagosságának részletes vizsgálata ebben az összefüggésben döntő fontosságú, mivel jól ismert tény, hogy az ivadékok súlyos betegségeit és mortalitását okozó paraziták általában más élőhelyekről származó invazív fajok. A nyálkaspórások gazdafajlagosság-eredetének megismerése csak megfelelő kísérleti és molekuláris módszerek alkalmazása révén lehetséges. Biztató előzetes tanulmányaink nyomán nemrég lehetővé vált a nagyon hasonló morfológiával és szöveti tropizmussal bíró parazitafajok elkülönítése. A tervezett kísérletek, saját tapasztalatok, és a világszinten egyedülálló laboratóriumi tenyészetek segítségével először adódik lehetőség a nyálkaspórás-gazdafajlagosság fejlődési és molekuláris hátterének megismerésére, amely a Myxozoa taxon egyik legnagyobb rejtélye mind a mai napig.

A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média illetve az adófizetők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI számára.

Az akvakultúra és ezen belül a haltenyésztés gazdasági szerepe világszerte jelentős. Az egészséges táplálkozás részeként a halfogyasztás emelkedése mind hazánkban mind külföldön a haltermelés fokozódásával jár. A tenyésztés intenzifikálásának következményeként különböző halbetegségek jelenhetnek meg, amik érinthetik a természetes vizeket is. Mivel az érvényes EU irányelveknek megfelelően a gyógyszeres és vegyszeres kezelés erősen korlátozott, alternatív lehetőségeket kell találni a különféle halbetegségek kivédésére. Hatékony biológiai védekezés stratégiák kifejlesztéséhez viszont pontosan ismernünk kell az adott kórokozó csoport viselkedését, fertőző képességét, terjedési stratégiáját ugyanúgy, mint a veszélyeztetett halfajok körét. Tervezett kutatásunkban a halélősködők egy fontos csoportját, a mikroszkopikus méretű nyálkaspórásokat (Myxozoa) kívánjuk behatóan vizsgálni. A csoportban több komoly gazdasági kárt okozó faj fordul elő. A tervezett munka célja, hogy felderítsük a nyálkaspórások gazdafajlagosságának fejlődésbiológiai hátterét. Magyarázatot szeretnénk találni arra, hogy bizonyos halfajok miért fogékonyabbak a betegséget okozó parazitára, míg mások egyáltalán nem fertőződnek, vagy ha mégis, klinikai tüneteket nem mutatnak. Várható eredményeink elengedhetetlenül fontosak a nyálkaspórások elleni védekezési módszerek kidolgozásához, nélkülözhetetlen információkat szolgáltatva a kutatók és a halgazdák számára az élősködők okozta betegségek kitörésének megelőzéséhez.
Summary
Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.

Myxozoans (Myxozoa) are an economically important, ubiquitous and highly interesting group of fish parasites. Some species cause extreme problems in ecosystems and aquaculture, like Myxobolus cerebralis, the causative agent of whirling disease in trout fry. To explore the potential targets (hosts) of these parasites and to assess the risk of disease outbreaks, the understanding of host specificity is essential. A constant problem is that in the description of myxozoan species, the characteristics of the infection and the susceptibility of different fish have barely been examined. Thus, it is no surprise that our knowledge is scarce on the origin of host specificity in this unique and important parasite group. In the proposed study, we plan to clarify several aspects of invasion and development of certain myxozoan model species, thereby exploring the background of their specificity and the host susceptibility. By examining host invasion patterns and tracking the parasite in experimental (cross-)infections and on a molecular level, we want to give an explanation for the derivation of the extraordinary host specificity observed. We therefore seek to compare the differential development of a myxozoan species with wide host range with that of one showing a limited number of susceptible host species.

What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.

In the proposed study, the basic question to be answered is what kind of factors are responsible for the existence of the pronounced host specificity and susceptibility of fish-parasitic myxozoans as we know it. We would like to find answers for whether myxozoan species with different host range (i.e. different degree of host specificity) show any habitat preference in nature. By experimental examinations, we plan to explore in depth, which step(s) of the host invasion play(s) a key role in the host susceptibility decision. This has never been discovered before for any species of this taxon and would revolutionize myxozoan parasitology.

What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.

Without detailed knowledge on host adaptation and development of myxozoans, we can not understand epidemics, and an effective protection of fish against these parasites or any form of risk assessment for rural aquaculture and ecosystems can not be developed. It is no surprise that nowadays, the only defensive measure in fisheries against myxozoans is emptying the ponds followed by a resting period that is of course inefficient against the myxospores spread by waterfowl. In Hungary, especially carp breeders suffer from multiple disease outbreaks in their fish ponds proven or thought to be caused by myxozoans. The detailed examination of host specificity of such pathogens is crucial in this context, since it is well known that parasites causing severe disease outbreaks and mortality in offspring are mainly invasive species originating from different habitats. The uncovering of the origin of host specificity in myxozoans is only possible by applying decent experimental and molecular techniques. Following our promising preliminary studies, the distinction of parasite species with highly similar morphology and tissue tropism has recently become possible. By the planned experimental design, our experience and the availability of worldwide unique laboratory cultures, we have the chance to shed light on the developmental and molecular background of myxozoan fish host specificity for the very first time, which remains one of the biggest mysteries for the whole Myxozoan taxon to date.

Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NKFI in order to inform decision-makers, media, and the taxpayers.

The economical role of aquaculture has a worldwide rising social significance. As part of a healthy diet, increase in fish consumption entails greater fish production demand, both on a domestic and international scale. As a consequence of the intensification of fish rearing, various fish diseases may occur, which also may affect wild systems. Since, in accordance with effective EU directives, pharmaceutical and chemical treatment is strictly limited, alternative possibilities have to be developed to deal with different fish diseases. For the development of effective biological defence strategies, however, we need to have an accurate understanding of the infecting ability and strategies of the pathogen group at hand. With our planned research project, we aim to examine these means in an important group of fish parasites, the microscopic myxozoans (Myxozoa), in profound detail. The group includes several species that cause considerable economical damage. The main goal of the intended work is to explore the developmental background of myxozoan host specificity. We seek to find answers to the question why certain fish species are more susceptible to a disease-causing parasite, whereas others remain totally uninfected. Also, we explore why they do not show clinical symptoms if they do get infected and how an infection is suppressed in a non-susceptible host. The expected results are of great international interest and will be indispensable for the development of defensive measures against myxozoans by providing essential information for scientists and fish farmers to understand and prevent disease outbreaks caused by these parasites.





 

Final report

 
Results in Hungarian
A nyálkaspórás halparaziták gazdához való adaptálódásának és egyedfejlődésének részletes ismerete nélkül nem érthetjük meg azok járványtanát. Továbbá ezen ismeretek nélkül nem fejleszthető ki hatékony védekezési módszer a parazitafertőzés ellen. Hazánkban leginkább a pontytenyésztők érintettek nyálkaspórások által okozott többféle kórforma kialakulásában. Ezen kórokozók gazdakörének és gazdaválasztásának részletes vizsgálata ebben az összefüggésben döntő fontosságú, mivel jól ismert tény, hogy az ivadékok súlyos betegségeit és mortalitását okozó paraziták általában más élőhelyekről származó invazív fajok. Ezért a projekt célja az volt, hogy alapvető ismereteket szerezzünk a nyálkaspórás paraziták gazdafajlagosságáról. Vizsgáltuk a gazdafajlagosság genetikai hátterét széles gazdakörű (több gazdafajt fertőzni képes) nyálkaspórás fajok esetében. Elsőként találtunk kísérleti bizonyítékot a gazdaváltásra és a fajképződés folyamatára a nyálkaspórások között. Bebizonyítottuk, hogy a vér és a gazda keringési rendszere fontos szerepet töltenek be a nyálkaspórások fejlődésében, bár ez a szerep meglehetősen különböző lehet az egyes parazita fajok esetében. Miközben vizsgáltuk a vér Myxobolus fajok terjesztésében betöltött szerepét, egyértelmű bizonyítékot szolgáltattunk arra vonatkozóan, hogy a nyálkaspórások gazdafajlagossága a halon belüli fejlődés, keringési rendszert is érintő, korai stádiumában még nem jelenik meg. Továbbá nemzetközi együttműködés részeként fontos tudásanyagot gyűjtöttünk a Sphaerospora fajok biológiai sokféleségéről, és a sphaerosporid véralakok motilitásáról evolúciós eredetükkel összefüggésben.
Results in English
Without detailed knowledge on host adaptation and development of myxozoan fish parasites , we cannot understand epidemics, and an effective protection of fish against these parasites cannot be developed. In Hungary, especially carp breeders suffer from multiple disease outbreaks in their fish ponds caused by myxozoans. The detailed examination of host specificity of such pathogens is crucial in this context, since it is well known that parasites causing severe disease outbreaks and mortality in offspring are mainly invasive species originating from different habitats. Therefore, the project aimed at gaining essential knowledge on the nature of myxozoan host specificity. We investigated the genetic background of host susceptibility for myxozoan species having wide host-range. For the first time, we found evidence for host-shift, and for the process of speciation for myxozoan parasites. We proved that blood and the host’s recirculation system has major role in the development of myxozoans, even though this role could be rather different for various myxozoan parasites. While examining the role of host blood in the dissemination of Myxobolus spp., we provided clear evidence that myxozoans’ host specificity is not determined during the early, intrapiscine development involving the vascular system. Furthermore, as a part of international collaboration, we gained important knowledge on the biodiversity of Sphaerospora species, and on the motility of sphaerosporid blood stages, in relation to their evolutionary origin.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=112301
Decision
Yes





 

List of publications

 
Holzer, A.S., Hartigan, A., Patra, S., Peckova, H., Eszterbauer, E.: Molecular fingerprinting of the myxozoan community in common carp suffering Swim Bladder Inflammation (SBI) identifies multiple etiological agents, Parasites & Vectors, 2014
Eszterbauer, E., Forro, B., Tolnai, Z., Guti, C.F., Zsigmond, G., Hoitsy, G., Kallert, D.M.: Parental genetic diversity of brown trout (Salmo trutta m. fario) brood stock affects offspring susceptibility to whirling disease, Parasites & Vectors, 2015
Forró B., Eszterbauer E.: A Myxobolus pseudodispar nyálkaspórás halparazita gazdafajlagosságának kísérletes vizsgálata, Akadémiai Beszámolók, 2015. január 28., Budapest, 2015
Forró B., Bali K., Eszterbauer E.: New insights in the host specificity of myxozoans: the role of fish blood in the early development of two Myxobolus species, 9th International Symposium on Fish Parasites, 31 August - 4 September 2015, Valencia, Spain. Abstract No. O-067, 2015
Forró B., Eszterbauer E.: Correlation between host specificity and genetic diversity for the muscle-dwelling fish parasite Myxobolus pseudodispar: examples of myxozoan host-shift?, FOLIA PARASITOLOGICA 63: p. 19., 2016
Eszterbauer, E., Forro, B., Tolnai, Z., Guti, C.F., Zsigmond, G., Hoitsy, G., Kallert, D.M.: Parental genetic diversity of brown trout (Salmo trutta m. fario) brood stock affects offspring susceptibility to whirling disease, Parasites & Vectors, 2015
Edit Eszterbauer, Krisztina Ursu, Dóra Sipos, Barbara Forró, Ádám Dán: Susceptibility-related differences in the quantity of developmental stages of Myxobolus spp. (Myxozoa) in fish blood, 18th EAFP International Conference on Diseases of Fish and Shellfish. Konferencia helye, ideje: Belfast, Észak-Írország, 2017.09.04-2017.09.08. Abstract No. 039-P, 2017
Hartigan A, Estensoro I, Vancová M, Bílý T, Patra S, Eszterbauer E, Holzer AS: New cell motility model observed in parasitic cnidarian Sphaerospora molnari (Myxozoa:Myxosporea) blood stages in fish, SCIENTIFIC REPORTS 6: Paper 39093. 12 p., 2016
Bali Krisztina: Patogén és apatogén nyálkaspórás (Myxozoa) fajok halon belüli fejlődésének összehasonlító vizsgálata, BSc szakdolgozat. SZIE ÁTK, Budapest, 2015
Dóra Sipos, Krisztina Ursu, Ádám Dán, Dávid Herczeg, Edit Eszterbauer: Susceptibility-related differences in the quantity of developmental stages of Myxobolus spp. (Myxozoa) in fish blood, PLOS ONE. DOI: 10.1371/journal.pone.0204437, 2018
Sneha Patra, Pavla Bartošová-Sojková, Hana Pecková, Ivan Fiala, Edit Eszterbauer, Astrid S Holzer: Biodiversity and host-parasite cophylogeny of Sphaerospora (sensu stricto) (Cnidaria: Myxozoa), PARASITES AND VECTORS 11: Paper 347. 24 p., 2018





 

Events of the project

 
2018-01-24 10:18:09
Résztvevők változása
2017-12-13 11:06:11
Résztvevők változása
2017-08-15 20:02:18
Résztvevők változása
2015-10-06 14:35:02
Résztvevők változása




Back »