КОККОМИКСОЗ – НОВОЕ ЗАБОЛЕВАНИЕ, УГРОЖАЮЩЕЕ ПРОМЫСЛОВЫМ ВИДАМ МОЛЛЮСКАМ

COCCOMYXOSIS IS A NEW DISEASE THREATENING COMMERCIAL BIVALVE SPECIES

Ayna Tumas

master's student, Department of Cell Biology and Genetics, Far Eastern Federal University,

Russia, Vladivostok,

Yulia Sokolnikova

scientific supervisor, candidate of Sciences in Biology, National Scientific Center for Marine Biology named after A. V. Zhirmunsky is a research center of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences,

Russia, Vladivostok

АННОТАЦИЯ

Инвазия двустворчатых моллюсков паразитическими микроводорослями Coccomyxa широко распространена в природе и вызывает серьезные патологии и дисфункции пораженных органов, особенно в наиболее ценной для аквакультуре продукции – мантии и мускуле. Однако патогенез заболевания до сих пор подробно не изучен. В данной работе впервые на основе многолетних исследований заражения микроводорослями моллюсков Modiolus kurilensis и Anadara broughtonii было предложено новое заболевание – коккомиксоз или зеленая болезнь двустворчатых моллюсков, вызываемая Coccomyxa. Описаны четыре стадии развития этого заболевания с характерными патогномоничными симптомами в зависимости от степени инфильтрации тканей и органов микроводорослями, а также выраженности патологий, возникающих при этом. Результаты данного исследования могут быть использованы в ветеринарии при мониторинге состояния моллюсков в природных и аквакультурных популяциях.

ABSTRACT

The invasion of bivalves by parasitic microalgae Coccomyxa is widespread and causes serious pathologies and dysfunction of organs, especially in the most valuable products for aquaculture: the mantle and the muscle. However, the pathogenesis of the disease remains completely unknown. In this work, based on long-term studies of microalgae infection of the bivalves Modiolus kurilensis and Anadara broughtonii, a new disease, coccomyxosis or green disease of bivalves caused by Coccomyxa, was described and proposed. Four stages of development of this disease with characteristic pathognomonic symptoms are described, depending on the degree of infiltration of tissues and organs by microalgae, as well as the severity of pathologies that arise in this case. The findings of this study can be used for veterinary monitoring of the state of bivalves in natural and aquaculture populations.

Ключевые слова: моллюски, микроводоросли, болезнь.

Keywords: the bivalves, the microalgae, the disease.

Патогенные микроводоросли, поражающие животных – уникальное явление в природе. В настоящее время только два вида водорослей, вызывающих заболевания, описаны у наземных позвоночных, включая человека. Эти виды относятся к родам Prototheca и Chlorella, и вызывают прототекоз и хлореллёз соответственно (эти заболевания также носят общее название «альгемия») [1-2]. У наземных беспозвоночных были обнаружены и описаны патогенные микроводоросли рода Helicosporidium, поражающие насекомых [5]. Среди морских организмов только двустворчатые моллюски восприимчивы к заражению микроводорослями. В настоящее время открыто всего два вида патогенных зелёных одноклеточных микроводорослей – Coccomyxa parasitica и C. veronica [3-4]. В отличие от вышеупомянутых случаев, у болезни, поражающей моллюсков, нет названия. Прежде всего, это связано с тем, что биотический статус этих микроводорослей обсуждается уже давно, но их негативное воздействие было описано лишь недавно [3-6]. Кроме того, данные о Coccomyxa носят спорадический характер, и касаются описания поражений лишь на терминальных стадиях [3]. Однако с каждым годом появляется всё больше сообщений о поражении ими новых видов промысловых моллюсков [4]. Симптомы заражения и ареал Coccomyxa, сходны с наиболее опасными для гидробионтов возбудителями рода Perkinsus [7], и охватывает весь Мировой Океан [3]. Микроводоросль поражает такие коммерчески важные виды, как Mytilus edulis, M. edulis chilensis, M. galloprovincialis, M. trossulus, M. kurilensis, P. abbreviata и A. broughtonii [3-4]. При этом инфекция нарушает процесс кальцификации раковины, снижает фильтрационную способность, и вызывает изменения в метаболической активности и репродуктивном цикле. В результате заражённые особи имеют значительные задержки в росте и развитии, что приводит в крайних случаях к их смерти [3]. Основываясь, на данных, полученных нами при изучении заражения C. parasitica и C. veronica у двустворчатых моллюсков M. kurilensis и A. broughtonii, соответственно, мы предприняли попытку охарактеризовать заболевание, вызываемые этими возбудителями, с описанием патогномичных симптомов.

Для этого здоровых и заражённых Coccomyxa моллюсков вылавливали в бухточке Подсобной (M. kurilensis) (Рисунок 1 А) и Амурском заливе (A. broughtonii) (Рисунок 1 Б) Японского моря на глубине до 5 м. У моллюсков оценивали морфометрические параметры раковины (длина, ширина и высота). После взятия образцов гемолимфы для оценки числа микроводорослей и иммунных параметров, у моллюсков брали также образцы всех тканей и органов для проведения гистологического анализа. Далее проводили тщательный осмотр их тела (деформации, эрозии и просветы раковины; число и интенсивность инфильтрации микроводорослью органов), а также взвешивание мягкой части тела. Достоверность различий оценивали с помощью непараметрического критерия U Манна – Уитни (p < 0,05), поскольку данные имели ненормальное распределение по критерию Колмогорова-Смирнова.

В результате макроскопического осмотра тела и подсчета числа микроводорослей у M. kurilensis было выделено 4 стадии развития заболевания (Рисунок 1 В, Г). По сравнению со здоровыми особями (0 стадия) (Рисунок А1) у заражённых моллюсков уже на 1 стадии инвазии гемолимфа окрашивалась в зелёный цвет и содержала 1,3 – 12,5 млн клеток микроводорослей (в 1 мл). На 2 стадии в зелёный цвет также окрашивались край мантии и задний отдел кишки, а в гемолимфе присутствовало 1,5 – 41,3 млн кл/мл. При 3 и 4 стадиях гемолимфа содержала 42,5 – 81,9 и 83,1 – 213,1 млн кл/мл соответственно, большинство органов были окрашены в интенсивный зелёный цвет, а раковина сильно деформирована (Рисунок 1 А2). У анадары подсчёт числа микроводорослей не был проведен из-за технологических сложностей, но было также отмечено, что по сравнению со здоровыми особями (Рисунок 1 Б1) даже при слабой степени заражения Coccomyxa тело моллюсков приобретает бледно-оранжевую окраску, и лишь задний край мантии окрашивается в зелёный цвет. При более тяжёлой форме заражения зелёный окрас также приобретали задняя кишка и жабры (Рисунок 1 Б2). Также, с развитием инвазии у моллюсков достоверно уменьшалась длина раковины, тогда как ширина существенно не изменялась, что приводило к её округлению (Рисунок 1 А2, Б2). При этом масса тела также постепенно и достоверно снижалась с увеличением степени инфильтрации микроводорослями.

Рисунок 1. Инвазия Coccomyxa у двустворчатых моллюсков M. kurilensis и A. broughtonii. А – M. kurilensis, Б – A. broughtonii, В – микроводоросли (голубая стрелка) среди гемоцитов (ч`рная стрелка) в нативной гемолимфе M. kurilensis под световым и флуоресцентным микроскопом, Г – концентрация Coccomyxa (мкв) в гемолимфе M. kurilensis на различных стадиях заражения (0-4).

Среди органов и тканей у моллюсков, заражённых Coccomyxa, наиболее выраженные патологии наблюдались в мантии (интенсивная инфильтрация тканей гемоцитами и микроводорослями, уменьшение числа сосочков, но увеличение их размера (за счет их слияния), инфильтрация гемальных синусов соединительной тканью, разрыхление мышечных волокон), как основном органе дислокации патогена, вероятно, из-за лучшей его освещенности. Также серьёзные патологии наблюдались в почках и пищеварительной железе (ПВЖ), а у анадары еще и в жабрах (расширение бронхиального синуса, сплющивание эпителия, уменьшение числа слизистых клеток). В остальных органах и тканях, кроме инфильтрации гемоцитами и водорослями, гистопатологических изменений не было обнаружено. Поскольку у моллюсков ключевыми органами, участвующими в поддержании метаболизма и гомеостаза, являются ПВЖ и почек, то дальнейшее исследование было сосредоточено именно на этих органах. Так, в почках и ПВЖ с развитием инвазии усиливалась инфильтрация органов гемоцитами и фибриллярной тканью, прогрессировал некроз и инвазия паразитами Nematopsis sp.. В ПВЖ также повышалось число гранулоцитом, появлялись клетки с пикнотическими ядрами, уменьшалось число трубочек I типа, но увеличивалось IV типа. В почках нефроциты приобретали более округлую форму, а базальная мембрана становилась более утолщенной. Число конкреций и их размер увеличились, тогда как плотность – снижалась.

В гемолимфе модиолусов с развитием инвазии повышалось число базофилов, эозинофилов и клеток с активными формами кислорода, но снижалось число агранулоцитов, клеток с лизосомами и мёртвых гемоцитов. В плазме снижалась концентрация общего белка, а концентрация щелочной фосфатазы, гемолитическая и агглютинирующая активности, а также концентрация глюкозы и железа повышались.

Таким образом, патогенетические изменения, возникающие при заражении моллюсков зелёными паразитическими микроводорослями Coccomyxa, имеют как общие (неспецифические) признаки, так и патогномоничные, на основе которых предлагается ввести новое название заболевания, описывающее состояние поражённых особей – «коккомиксоз» или «зелёная болезнь двустворчатых моллюсков» (ЗБМ). Данное заболевание приводит не только к патологиям и дисфункциям органов, но также и к отставанию в росте и развитии, снижению здоровья моллюсков, и как следствие повышению восприимчивости к сопутствующим заболеваниям, вызванных, в том числе паразитами, отличными от Coccomyxa. Полученные в данной работе результаты можно применять в качестве способа диагностики степени тяжести инфицирования моллюсков Coccomyxa, их физиологического состояния и прогноза выживаемости, а также продуктивности аквакультурного хозяйства.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-76-10051, https://rscf.ru/project/23-76-10051/ на базе ЦКП «Приморский океанариум» ННЦМБ ДВО РАН (Владивосток).

Список литературы:

1. Hart J. First case of chlorella wound infection in a human in Australia // New Microbes New Infections. 2014. Vol. 2. P.132–133.
2. Riet-Correa F. Protothecosis and chlorellosis in sheep and goats: a review / F. Riet-Correa, P.M.S. Carmo, F.A. Uzal / J. Vet. Diagn. Investig. – 2021. Vol. 33. P.283–287.
3. Sokolnikova, Y. Endobiotic microalgae in molluscan life // Fish. Aquatic Sci. 2022. Vol. 25. P.499–516.
4. Sokolnikova, Y. Novel species of parasitic green microalgae Coccomyxa veronica sp. nov. infects Anadara broughtonii from the Sea of Japan // Symbiosis. 2022. Vol. 87. P.293–305.
5. Tartar A. The non-photosynthetic algae Helicosporidium spp.: emergence of a novel group of insect pathogens // Insects. 2013. Vol. 4. P.375–391.
6. Tumas, A Study of the impact of the parasitic microalgae Coccomyxa parasitica on the health of bivalve Modiolus kurilensis // Microorganisms. 2024. Vol. 12, № 5. P.991–997.
7. Villalba, A. Perkinsosis in molluscs: a review // Aquat. Living Resour. 2004. Vol. 17. P.411–432.