Борьба с паразитарными заболеваниями в аквакультуре

Аквакультура рыбы в пресноводной и морской среде постоянно расширяется во всем мире, и потенциал для дальнейшего значительного роста хорошо документирован. Промышленность поставляет рыбную продукцию для потребления человеком в той же степени, что и промысловое рыболовство, и отрасль все еще отбирает новые виды рыб для одомашнивания. Проблема, с которой сталкиваются все виды аквакультуры, как классические, так и новые, заключается в разнообразии патогенов, связанных с каждым новым типом рыбы. Рыба-хозяин в естественной среде является носителем ряда более или менее специфических паразитов (специалистов и универсалов). Некоторые из них демонстрируют заметную способность размножаться в условиях аквакультуры. Затем они могут вызвать заболевание, когда интенсивность заражения в закрытой среде аквакультуры достигает высокого уровня. Кроме того, риск передачи паразитов от аквакультурных предприятий в дикие рыбные запасы усугубляет паразитарную проблему. Необходимы различные программы борьбы, и они могут включать химиотерапевтические препараты и лекарства в качестве первого и удобного выбора для фермера, но доступны механические, биологические, иммунологические и генетические методы борьбы. Новые методы еще предстоит разработать путем тщательного изучения жизненного цикла каждого конкретного вида паразитов и определения уязвимой стадии, на которую следует воздействовать. Поскольку паразиты обладают огромным потенциалом адаптации к изменениям окружающей среды, необходимо понимать, что только одного подхода редко бывает достаточно. Таким образом, настоящая работа развивает и пропагандирует реализацию комплексных стратегий борьбы с болезнями, вызываемыми простейшими и многоклеточными паразитами.

Аквакультура плавниковых рыб в пресноводной и морской среде постоянно расширяется во всем мире и потенциал для существенного дальнейшего роста хорошо документирован в морской среде. Пресноводная аквакультура рыб в настоящее время доминирует в Азии и особенно в Китае и Индонезии, но расширение этой отрасли в Европе и Америке возможно за счет применения технологии рециркуляции, которая привлекает внимание и увеличивает инвестиционный капитал. Индустрия аквакультуры поставляет рыбную продукцию для потребления человеком в той же степени, что и рыболовство, и новые виды рыб для одомашнивания все еще отбираются отраслью. Проблема, с которой сталкиваются все виды аквакультуры, классические и новые, заключается в спектре патогенов, связанных с каждым новым типом рыб. Рыба-хозяин в своей естественной среде обитания переносит ряд более или менее специфических паразитов (специалистов и универсалов). Даже если для зарыбления используется здоровая рыба, в системе производства рыбы могут возникнуть проблемы с болезнями, при условии, что ферма подвергается воздействию патогенов (забор воды из внешних источников). Стадии паразитов из популяций диких рыб могут заражать и распространяться на рыбу, выращиваемую в аквакультуре (переток из окружающей среды). Поскольку некоторые из этих организмов демонстрируют выраженную способность к размножению в условиях аквакультуры, они могут вызывать заболевания по мере увеличения интенсивности заражения в замкнутой среде аквакультуры. Это поставит под угрозу здоровье и благополучие рыб и экономику предприятий аквакультуры. Риск передачи паразитов от предприятий аквакультуры к популяциям диких рыб (обратный сброс) усиливает необходимость инициирования программ контроля с целью защиты исходных эндемичных популяций рыб. Химиотерапевтические препараты и лекарства могут быть первым и удобным выбором фермера, но механические, биологические, иммунопрофилактические и генетические методы контроля доступны в качестве устойчивых решений. В настоящем исследовании излагаются возможности контроля различных важных групп паразитов, включая оомицеты ( Saprolegnia), простейших (амебы, жгутиковые, инфузории) и многоклеточных животных (миксозойные, моногенеи, дигенеи, цестоды, нематоды, ракообразные) и выступает за комплексную стратегию борьбы из-за замечательной адаптивности паразитов. В качестве основы для оценок и рекомендаций была включена подборка соответствующих опубликованных научных статей. В этих исследованиях изучаются различные методы борьбы с паразитарными инфекциями у рыб, выращиваемых в аквакультуре, с упором на химиотерапевтические средства, биоциды, экстракты трав, лекарства, механические методы и методы иммунопрофилактики, включая вакцинацию. Комбинация методологий может быть рассмотрена, если необходимо реализовать интегрированную стратегию контроля. Различное законодательство по использованию биоцидов и лекарств в разных странах может усложнить их применение, поскольку многие соединения могут быть лицензированы в одних странах, но не в других.

Химиотерапевтические препараты и биоциды

Ряд химикатов с проблемным профилем токсичности хорошо известен в аквакультуре, страдающей от эктопаразитарных инфекций. Органический краситель малахитовый зеленый ранее применялся даже в низких концентрациях для устранения оомицетов (например, сапролегнии ) из икры и личинок рыб. Он также эффективно убивает паразитических инфузорий, таких как Ichthyophthirius multifiliis, и жгутиконосцев, таких как Ichthyobodo , Piscinoodinium и Amyloodinium . Однако опасения по поводу токсичности малахитового зеленого возникли рано. Исследования показали, что это соединение и его метаболит лейкомалахитовый зеленый являются канцерогенными и генотоксичными. После запрета малахитового зеленого несколько десятилетий назад во все возрастающих количествах стали использоваться другие химические вещества с некоторой, но более низкой эффективностью. Ряд инсектицидов (малатион и паратион) ранее использовался для уничтожения паразитов ракообразных, но экологические проблемы, включая токсичность для рыб и рабочих, ограничивают их применение.

Хлорид натрия и пресная вода

Эктопаразитов пресноводных рыб можно уничтожить путем погружения инфицированного хозяина в среду с высокой концентрацией NaCl. Точно так же морские паразиты погибают при воздействии пресной воды в зависимости от их способности приспосабливаться к изменению солености. Паразиты как свободноживущие беспозвоночные могут проявлять различную толерантность к изменению солености. Таким образом, некоторые из них эвригалины, а другие стеногалины. Осмотический стресс, вызванный изменением солености, может привести к гибели ряда простейших (амеб, жгутиковых, инфузорий) и многоклеточных (моногенеев). Обработки пресной воды регулярно применяются для сокращения популяций морских амеб, таких как Neoparamoeba perurans, на жабрах, вызывающих амебную болезнь жабр (AGD) у марикультурного атлантического лосося. Более сложно лечение болезни белых пятен, вызванной трофонтами пресноводной инфузории Ichthyopthirius multifiliis . Паразит в принципе не является эктопаразитом из-за своего расположения в эпидермисе, где он покрыт гиперплазированным эпителием. Таким образом, он защищен от осмотического стресса в ткани хозяина. Чтобы уничтожить этого паразита в системе рыбоводства, необходимо воздействовать на свободноживущие стадии (томонты, томоцисты, теронты). Этого можно достичь, поддерживая высокую концентрацию (10 частей на миллион) в течение 10 дней при температуре выше 20°C, при этом все трофонты на поверхности рыбы будут иметь достаточно времени, чтобы уйти в воду аквариума. Высокая соленость будет препятствовать развитию томонта через стадию томоцисты в инфекционные теронты, в результате чего жизненный цикл нарушается и популяция паразита истощается. С соответствующими морскими видами Cryptocaryon irritans можно бороться аналогичной стратегией, но с использованием морской воды, разбавленной (до 1:3) дистиллированной водой.

Формалин и хлорамин Т

Введение формалина непосредственно в воду аквариума, содержащего живую инфицированную рыбу, в настоящее время применяется на обычных фермах и даже в некоторых системах замкнутого водоснабжения. Такие обработки ваннами с химикатами в концентрациях около 20–50 мг/л удаляют эпибионтов (сидячие инфузории, жгутиконосцы, амебы), включая Amyloodinium, Ichthyobodo с поверхности рыб, моногенеи с кожи рыб, жабр и убивают инфекционные свободноживущие стадии, например, Ichthyophthirius и Diplostomum в воде аквариума. Кроме того, это снижает концентрацию бактерий и инфекционные стадии различных патогенов. Обработка ваннами вызывает у рыб реакцию на стресс, которую можно измерить как всплеск кортизола плазмы и общую регуляцию провоспалительных цитокинов в коже и жабрах. Поскольку соединение является аллергенным и канцерогенным, оно считается опасным для здоровья человека. Хлорамин Т широко использовался в качестве обработки ваннами против подобных эктопаразитов, но из-за отсутствия одобрения властей его применение ограничено.

Медный купорос и перманганат калия, железо и органические кислоты.

Другим широко используемым соединением является сульфат меди с соответствующим летальным эффектом на эктопаразитов и/или внешние инфекционные стадии. Он задокументировал токсическое воздействие на Ichthyophthirius , Ichthyobodo , Amyloodinium и ракообразных паразитов Argulus . Перманганат калия использовался для аналогичных целей. Экологические проблемы из-за его воздействия на свободноживущие организмы, включая водоросли, могут ограничивать одобрение, лицензирование и, следовательно, использование на объектах аквакультуры.

Перекись водорода (H2O2 ) и соединения, выделяющие H2O2

Перекись водорода, перкарбонат натрия и надуксусная кислота являются сильными окислителями, которые широко применяются в аквакультуре в качестве замены малахитового зеленого и формалина. Соединения используются для купания зараженных рыб, взаимодействуют и эффективно уничтожают различных эктопаразитов и внешние стадии, такие как теронты ихтиофтириуса и ихтиободо некатора. Он также применяется на предприятиях средиземноморской марикультуры, включая аквакультуру морского леща, страдающих от жаберных инфекций, вызванных моногенным Saricotyle chrysophrii. Кроме того, перекись водорода использовалась для лечения японского тигрового фугу ( Tagifugu Rubriceps ), страдающего от инфекции стенки жаберной полости, вызванной диклидофоридом жаберного моногенея Heterobothrium okamotoi. Соединение также широко применялось для удаления лососевых вшей с поверхности атлантического лосося, но эффективность со временем снизилась из-за отбора частично устойчивых к H2O2 штаммов паразитов.

Растительные экстракты

Проведена обширная работа по использованию экстрактов растений для борьбы с болезнями рыб, в том числе вызванными бактериальными инфекциями и эктопаразитами. Было обнаружено , что летучие молекулы лука , тимуса , душицы и кориандра оказывают кратковременное действие как in vitro , так и in vivo при проверке на воздействие против ихтиофтириуса у радужной форели, и, соответственно, экстракты душицы были признан смертельным для Trichodina и Ichthyobodo. Применение в кормах китайских лекарственных трав, таких как имбирь ( Zingiber officinale ), также показало значительное снижение заражения I. multifiliis у амура. Количество потенциальных паразитицидов в растениях велико, и ряд исследований задокументировали действие 18 соединений против паразитической динофлагелляты Amyloodinium ocellatum. Некоторые другие вещества могут иметь потенциал для будущего лицензирования, но, к сожалению, большая часть протестированных веществ проявила токсическое воздействие на клеточные культуры. Показано, что функциональные корма (содержащие растительные экстракты, органические кислоты и компоненты дрожжей) для дорады частично противодействуют патологии, вызываемой Enteromyxum leei. Помимо прямого токсического действия молекул на паразитов и возможного иммуностимулирующего действия на хозяина, стоит рассмотреть альтернативные механизмы воздействия растительных экстрактов, например они могут нарушать поиск хозяина у некоторых паразитов и тем самым предотвращать инфекции.

Бактериальные ПАВ

Одноклеточные паразиты, такие как инфузории, чувствительны к поверхностно-активному веществу, выделяемому бактерией Pseudomonas H6. Воздействие in vitro на теронты, томонты и томоцисты ихтиофтириуса продемонстрировало полный летальный эффект соединения даже при использовании в низких концентрациях. Последующие работы in vivo показали, что соединение в концентрации 10 мг/л в аквариуме с высокой концентрацией инфекционных теронтов эффективно предотвращало заражение радужной форели. Низкое токсичное действие ПАВ на форель и на другие организмы экосистемы (цианобактерии, зеленые водоросли, ракообразные и рыбки данио)  предполагает необходимость дальнейшей оценки продукта на предмет возможное будущее применение в качестве паразитицида в аквакультуре.

Лекарства

Классический подход к борьбе с паразитами заключается в применении различных лекарственных средств в качестве противопаразитарных средств, но при лечении паразитарных инфекций у рыб лекарственными средствами необходимо соблюдать ряд правил и законодательства. Это применимо как к предварительным исследованиям, так и к проверочным исследованиям перед лицензированием и при применении лицензированных продуктов. Прежде чем начать лечение на уровне фермы, необходимо поставить конкретный диагноз и выписать рецепт ветеринарного врача. Препарат должен быть лицензирован в той конкретной стране, в которой планируется лечение. Некоторые лекарства с известным противопаразитарным действием были запрещены в животноводстве по разным причинам.

Нитроимидазолы

В группу запрещенных препаратов входят, например, группа нитроимидазолов, такие как метронидазол, секнидазол и диметридазол, хотя они очень эффективны против жгутиконосцев ( Spironucleus vortens ) и инфузорий ( Ichthyophthirius ). Использование этих препаратов для промышленных животных было запрещено в Европейском сообществе на протяжении десятилетий из-за отсутствия необходимой документации (безопасность, остаточные уровни). Лекарственные средства, лицензированные для одного вида-хозяина, могут в нескольких странах применяться также для лечения соответствующих инфекций у других хозяев при условии наличия достаточной документации, подтверждающей эффективность против заболевания и низкую токсичность для хозяина. В этом случае рецепт дается по каскадным правилам.

Антикокцидии

Toltrazuril является антикокцидным средством, которое было упомянуто как паразитицид Шмалем и др. после экспериментальных исследований in vitro с различными инфузорийными паразитами от Ichthyophtirius до Apiosoma и Trichodina . Работа in vivo задокументировала профилактический эффект при использовании в корме также против Ichthyophthirius. Трофонты в коже не были затронуты лечением. Длительный период полураспада в окружающей среде делает использование сомнительным с экологической точки зрения. Другие антикокцидные средства, такие как ампролиум и салиномицин, могут проявлять эффект против миксозойных E. leei у леща, выращиваемого на марикультуре, хотя точный механизм действия еще предстоит определить.

Органофосфаты

Индустрия аквакультуры инициировала использование различных типов органофосфатов, включая метрифонат, дихлорвос и азаметифос на ранних этапах. Механизм действия заключается в ингибировании ацетилхолинэстеразы у паразитов, в результате чего черви парализуются. Было показано, что низкие концентрации (<1 мг/л) ограничивают заражение моногенеями, такими как Dactylogyrus у карповых, Pseudodactylogyrus у угрей, ракообразными паразитами (например, Lernaea и Argulus ) у карповых и Lepeophtheirus при разведении лосося. Ранние предупреждения о развитии резистентности к антигельминтикам у моногенеев были размещены Goven et al. и широкое использование соединений (таких как азаметифос и другие) в марикультуре лососевых рыб привели к быстрому и хорошо документированному отбору устойчивых штаммов лососевых вшей .

Пиретроиды

Натуральные экстракты растения Chrysanthemum , содержащие пиретроиды, оказывают сильное воздействие на ракообразных паразитов, таких как Argulus , и использовались в классическом китайском рыбоводстве в качестве паразитицида. Пиретроиды, такие как соединение дельтаметрин, также применялись против лососевых вшей в марикультуре лососевых, но постоянное применение вызывает отбор устойчивых штаммов. Токсичность соединения для рыб требует соблюдения мер предосторожности при применении этих веществ.

Авермектины

Лососевая индустрия страдала от значительных заражений лососевыми вшами Lepeophtheirus salmonis с самого начала в конце 1970-х и начале 1980-х годов. Использование перекиси водорода и органофосфатов, таких как азаметифос и метрифонат (торговые марки Neguvon и Nuvan), было предпочтительным в первые десятилетия норвежской марикультуры. Эмамектин бензоат (продукт авермектина) был введен в конце 1990-х годов и показал высокую эффективность в качестве удобной обработки в корме. Другие ракообразные паразиты, такие как Argulus, могли контролироваться соответствующим образом. Это ускорило его использование до тех пор, пока у лососевых вшей не появилась широко распространенная лекарственная устойчивость, после чего индустрия обратилась к другим способам контроля (рыба-чистильщик, механическое удаление, промывка высокотемпературной водой).

Бензимидазолы

Мебендазол принадлежит к группе бензимидазолов, которые десятилетиями используются в медицине и ветеринарии. Szekely и Molnar показали, что раствор этого соединения оказывает сильное и эффективное воздействие на жаберного моногенея Pseudodactylogyrus , паразитирующего на европейском угре Anguilla anguilla . После токсикологических исследований в лаборатории было также обнаружено, что он эффективен в качестве ванн на крупных фермах по выращиванию угрей с рециркуляцией. Затем его регулярно и широко использовали в аквакультуре в течение многих лет, несмотря на то, что лабораторные эксперименты предупреждали о риске развития устойчивости к антигельминтным препаратам. Следовательно, через 6 лет можно было продемонстрировать, что на уровне фермы наблюдается высокая степень устойчивости к антигельминтным препаратам. Другие бензимидазолы, такие как флубендазол и альбендазол, также продемонстрировали эффекты, но из-за их общего механизма действия (связывание с мономерами тубулина) ожидается возникновение перекрестной резистентности из-за нескольких общих структур молекул. Проблемные моногенеальные ( Heterobothrium okamatoi ) инфекции у марикультурированных тигров-фугу в японских водах ранее лечились ваннами с перекисью водорода, но в последние десятилетия препаратом выбора было новое соединение, пробензимидазол фебантел. Уничтожение внешних паразитов, таких как моногенеи, с помощью антигельминтиков менее сложно, поскольку пораженные паразиты выделяются с поверхности хозяина. Однако эндопаразиты представляют собой еще одну проблему. Бензимидазолы нашли широкое применение при лечении инфекций, вызванных нематодами домашнего скота, а также чувствительны к рыбным нематодам, таким как Anguillicoloides (нематода плавательного пузыря), у угрей. Однако при лечении рыб с большим количеством нематод во внутренних органах (например, в плавательном пузыре) особое внимание следует уделять риску чрезмерного высвобождения антигена умирающими червями. Воздействие на хозяина высоких концентраций антигена нематод (в органах или системно) может привести к обострению иммунопатологической реакции.

Празиквантел

Еще четыре десятилетия назад антигельминтное средство празиквантел было признано высокоэффективным против трематод Schistosoma , и впоследствии оно было введено в различные условия аквакультуры, нацеленные на моногенеи, трематоды, такие как Diplostomum eyeflukes и цестоды, такие как Bothriocephalus. Соединение все еще применяется, хотя сообщалось о более низкой чувствительности различных видов паразитов.

Антибиотики (фумагиллин)

Инфекции рыб миксозоями являются серьезной проблемой как в морской, так и в пресной воде. Инфекции нелегко поддаются лечению, но антибиотик, называемый фумагиллином, поскольку он выделен из Aspergillus fumigatus , как было показано, предотвращает развитие и образование цист у рыб. Была предоставлена ​​документация для Tetracapsuloides bryosalmonae (агент PKD) у лососевых, Myxidium giardi у угря, Myxobolus spp. у карпа и E. leei у выращиваемого на марикультуре леща-острорыла.

Ингибиторы синтеза хитина

Членистоногие, такие как насекомые и ракообразные (включая таких паразитов, как паразитические копеподы, изоподы и бранхиураны), в течение своего жизненного цикла совершают несколько линек, что делает их уязвимыми для соединений, ингибирующих образование нового экзоскелета из хитина. Ингибиторы синтеза хитина включают несколько соединений, которые успешно используются против инфекций лосося вшами у атлантического лосося в норвежском марикультуре и против изопод Ceratothoa oestroides , заражающих морского окуня, морского леща и тощака в средиземноморском марикультуре. Дифлубензурон, гексафлумурон, луфенурон и тефлубензурон ингибировали переход лососевой вши из стадии науплиуса в стадию копеподида. Ингибирование было связано со снижением экспрессии гена хитинсинтазы 1 у личинок, обработанных гексафлумуроном и дифлубензуроном. Экологические проблемы в отношении свободноживущих беспозвоночных и позвоночных животных могут ограничить использование препаратов.

Механическое управление

Механические фильтры

Самый прямой способ ограничить развитие паразитарной инфекции в популяции хозяина — блокировать жизненный цикл. Для некоторых паразитов со свободноживущими инфекционными стадиями этого можно достичь путем непрерывной механической фильтрации воды в аквариуме. Различные размеры ячеек фильтрующих сеток могут быть выбраны в соответствии с размером паразита. Таким образом, томонты ихтиофтириуса , выделяющиеся из кожи рыбы, обычно имеют диаметр в несколько сотен микрометров и улавливаются фильтрами даже с размером ячеек 80 мкм (Heinecke and Buchmann, 2009 ). Всякий раз, когда томонт улавливается фильтром и удаляется из системы, предотвращается образование кисты и, следовательно, образование до 1000 инфекционных теронтов в течение следующих 36 часов, в зависимости от температуры. Соответственно, инфекционные церкарии глазных сосальщиков можно улавливать с помощью механических фильтров. Фильтрация резервуарной воды на фермах по выращиванию угрей с использованием фильтров 40 мкм позволяет удалить яйца и онкомицидии жаберных моногенных паразитов Pseudodactylogyrus anguillae и Pseudodactylogyrus bini.

Ловушки для яиц паразитов

Паразит бранхиуранов Argulus размножается, откладывая скопления яиц на погруженные в воду предметы, включая водные растения, ветки и корни. После вылупления икры Argulus личинки достигают инфекционной стадии и прикрепляются к рыбе. Эту репродуктивную стратегию можно использовать для контроля. Регулярное погружение в зараженный водоем деревянных реек, решеток и пучков веток, к которым самка паразита прикрепляет скопления яиц, дает возможность уничтожить яйца. Это достигается простым удалением ловушек для яиц из прудов с интервалом в несколько дней. Новые ловушки заменяют восстановленные и будут использоваться для откладки яиц паразитов. Таким образом, репродуктивный потенциал паразитов может быть, по крайней мере частично, исчерпан, что приведет к снижению инфекционного давления в прудах. Погружение досок из различных материалов в водоемы с проблемными инфекциями Argulus foliaceus у радужной форели использовалось для снижения уровня заражения Argulus в озерах с радужной форелью. Грозди яиц можно было регулярно собирать, поднимая доски и вытаскивая их на берег. Таким образом, общее инфекционное давление снизилось, а распространенность и средняя интенсивность снизились в 6–9 раз.

Управление дезинсацией

Из-за снижения чувствительности лососевых вшей к различным биоцидам, химиотерапевтическим средствам и лекарствам, которое произошло после их широкого использования на мариводческих фермах, необходимо было разработать альтернативные методы борьбы. К ним относятся механическое удаление путем термической обработки, чистки щеткой или промывки пресной водой. Этот метод требует отлова и обработки крупного лосося, что ставит под угрозу здоровье и благополучие рыбы. Другие действующие подходы основаны на лазерной технологии, нацеленной на лососевых вшей на поверхности рыбы. Автоматизированные системы камер, размещенные в воде, способны сканировать проплывающую рыбу в загоне, и если обнаруживается лососевая вошь, лазерный объект излучает импульс света высокой энергии в сторону воши, стремясь убить паразита на месте . Несмотря на то, что это потенциально смертельно для вшей, недавние контролируемые полномасштабные испытания не смогли зафиксировать снижение среднего количества паразитов в сетчатых загонах, подвергшихся лазерному воздействию.

Строительство ферм и сеток

В новой конструкции сетников предусмотрено использование барьеров, предотвращающих попадание инфекционных стадий паразита в отсек с рыбой. Верхние слои воды предпочитают инфекционные копеподиды лососевой вши. У лосося вокруг верхней части садков можно разместить марикультурные юбки или брезент, чтобы уменьшить контакт рыбы с паразитами и, следовательно, инфицирование. Таким образом, были разработаны так называемые сетчатые фермы для снорклинга, чтобы свести к минимуму прикрепление копеподид тюленей к марикультурному атлантическому лососю. Рыбу содержат в подводных сеточных отсеках в более глубоких слоях воды, в зонах, в которых численность стадий инфекционных вшей снижается из-за поведения копеподид, ищущего поверхность. В этих клетках наблюдалась более низкая средняя интенсивность заражения.

Промежуточный контроль хозяина

Инфекции глазных сосальщиков у рыб вызываются инфекционными церкариями, выделяемыми улитками-промежуточными хозяевами и проникающими через поверхность кожи, плавники или жабры рыб. Если эти церкарии не могут быть уничтожены химическими веществами или механической фильтрацией воды, то можно удалить промежуточных хозяев-улиток, просто собирая улиток из прудов. Поскольку каждая улитка может производить 58 000 церкарий в день, эта процедура может эффективно ограничить инфекционное давление в пруду.

Биологический контроль

Рыба-чистильщик

Естественные морские и пресноводные экосистемы демонстрируют множество симбиотических отношений между рыбами, зараженными эктопаразитами. При разведении тропических рыб москитная рыба Gambusia питается бранхиурановым паразитом Argulus во время своего свободного плавания, а более мелкие рыбы могут легко распознавать эктопаразитов на других, часто более крупных рыбах, и собирать их с кожи хозяина. Эта основная биологическая функция применяется в промышленности путем зарыбления лососевых сетей рыбой-чистильщиком. В течение последних трех десятилетий для удаления лососевых вшей с кожи лосося применялись различные виды губанов. Их эффект невелик в зимнее время, тогда как другая рыба-чистильщик, кусок Cyclopteruslumpus , имеет превосходные показатели при низких температурах. Была создана огромная промышленность для производства пихты — вида, питающегося лососевой влей, прикрепляющейся к коже лосося. Даже этот устойчивый подход сталкивается с проблемой высокой приспособляемостью лососевых вшей. Появились формы с меньшей степенью пигментации, а значит и меньшими шансами быть опознанными и съеденными рыбами-чистильщиками. На это изменение пигментации могут влиять как экологические, так и генетические факторы, но эти менее заметные вши, вероятно, снизят эффективность чистки рыбы. Различные виды рыб, питающиеся улитками, могут рассматриваться как дополнение к борьбе с дигейными паразитами с использованием улиток в качестве промежуточных хозяев. Уничтожая улиток хищничеством, эти рыбы могут способствовать снижению уровня заражения.

Чистильщики беспозвоночные

Помимо очистки рыбы, удаляющей эктопаразитов с поверхности зараженной промысловой рыбы, существует ряд других решений, основанных на хищничестве беспозвоночных, для борьбы с паразитами. Фильтрация огромных водных масс голубыми мидиями Mytilus edulis может быть использована для отлова пелагических личиночных стадий (копеподид) лососевых вшей L. Salmonis. Свободноживущие веслоногие рачки, такие как циклопы , охотятся на рыб, паразитирующих на Diplostomum cercariae и онкомирацидиях Pseudodactylogyrus monogeneans. Точно так же свободноживущие турбеллярии ( Stephanostomum sp.) поедают только что доставленные яйца Pseudodactylogyrus , в результате чего уровень заражения рыб снижается.

Иммунологический контроль

Иммуностимуляторы

Стимуляция иммунной системы костистого хозяина путем добавления в корм различных иммуностимуляторов является стратегией, широко применяемой аквакультуристами. Небольшое снижение уровня заражения при таком типе питания может быть зафиксировано как в отношении простейших, таких как Ichthyophthirius, так и многоклеточных животных, таких как L. Salmonis. Эффекты каприловой кислоты в сочетании с железом и маннаном (потенциальным иммуностимулятором) в корме для морского леща в средиземноморской марикультуре против моногенеальных инфекций ( Saricotyle chrysophrii ) были зарегистрированы Rigos et al, но точный способ действия требует изучения. Однако эффективность вводимых в корм иммуностимуляторов для защиты рыб от патогенов, как правило, очень низка по сравнению с эффектом вакцинации.

Вакцинация

Сегодня вакцинация против бактериальных и вирусных заболеваний оказалась наиболее устойчивым способом борьбы с болезнями рыб на предприятиях аквакультуры. Только в Европе около 1,3 миллиарда рыб ежегодно успешно вакцинируются против различных инфекционных заболеваний. Выраженные иммунные реакции, возникающие у рыб при заражении различными простейшими и многоклеточными паразитами, могут приводить к определенному уровню защитного иммунитета у рыб, переживших естественную инфекцию. Это документировано для паразитических инфузорий Ichthyophthirius и Philasterides, для жгутиконосцев Trypanosom. a и Ichthyobodo, для моногеней, таких как Gyrodactylus, Pseudodactylogyrus и ракообразных. паразит Lernaea. Это предполагает существование потенциала для разработки противопаразитарных вакцин для рыб, однако до сих пор ни одна такая продукция не лицензирована для использования в коммерческой аквакультуре. Иммунологическая защита рыб от различных паразитов, вероятно, будет основана на множестве клеточных и гуморальных (врожденных и адаптивных) элементов, которые не так легко индуцируются вакциной. Таким образом, хотя для рыб не существует противопаразитарных вакцин, возможно, имеет смысл применять контролируемые (от слабых до умеренных) паразитарные инфекции, чтобы вызвать защитную реакцию, которая может дополнять другие стратегии борьбы. Этот ответ, вызванный естественной инфекцией, вероятно, будет включать в себя соответствующие иммунные реакции, необходимые для контроля, по крайней мере частичного, против повторного заражения хозяина.

Устойчивость к паразитарным заболеваниям и микробиота кишечника

Взаимосвязь между иммунитетом слизистых оболочек, кишечной микробиотой и устойчивостью к паразитам изучалась с некоторым успехом. Стимуляция кишечной микробиоты функциональными кормовыми добавками, такими как бутират натрия, может быть способом, по крайней мере частичного контроля инфекций миксозоа E. leei у морского леща, выращиваемого в марикультуре. Можно также предположить, что кормовые добавки, такие как каприловая кислота и маннан, оказывают свое воздействие на жаберную моногению S. chrysophryi посредством общей системной иммунной стимуляции у морского леща.

Генетический контроль посредством разведения

Способность противостоять паразитарной инфекции определяется генетически, что было показано для инфекций Ichthyophthirius и Myxobolus у радужной форели. Селекция в сторону более устойчивых к болезням рыб возможна, и селективное разведение с помощью маркеров является инструментом, который все чаще используется в программах разведения. Селективное разведение рыб, несущих определенные желаемые признаки, использовалось в течение десятилетий также в рыбоводстве. Классический подход часто занимает несколько лет, прежде чем будут видны результаты, поскольку время генерации рыб может составлять несколько лет. Несколько исследований обнаружили количественные локусы признаков (QTL) для вирусных, бактериальных и паразитарных заболеваний. Это было продемонстрировано для вируса инфекционного панкреонекроза и альфа-вируса лососевых у атлантического лосося, а также для устойчивости к вирусу вирусной геморрагической септицемии у радужной форели. Исследования также описали QTL, связанные с устойчивостью лососевых к бактериальным инфекциям, вызванным Piscirickettsia salmonis, Flavobacterium psychrophilum и Vibrio anguillarum. Кроме того, этот подход полезен и для систем паразит–хозяин. QTL для устойчивости к AGD были описаны у атлантического лосося и для скутикоцитарного Philasterides dicentrachi , заражающего тюрбо. QTL для устойчивости радужной форели к Myxobolus cerebralis изучали Хедрик и др, а затем Бервальд и др. Исследование маркеров однонуклеотидного полиморфизма (SNP) показало, что некоторые гены, связанные с устойчивостью к I. multifiliisрасположены на хромосомах 16 и 17 радужной форели. Гены врожденного ответа у атлантического лосося были целью Gilbey et al ., сосредоточив внимание на моногенеевых гиродактилидах ( Gyrodactylus salaris ). Аналогично, Гарби и др. и Робледо и др. искали гены, связанные с устойчивостью к лососевым вшам, у этого хозяина. Озаки и др. обнаружили соответствующие ассоциации хозяин-паразит у капсалида моногенеи Benedenia seriolae , заражающего желтохвоста Seriola quinqueradiata. Новая технология типирования с применением маркеров облегчает проведение генотипирования. Микрочип, содержащий 57 501 маркер (SNP), использовался для обнаружения генов, кодирующих устойчивость к V. anguillarum на хромосоме 21, а также генов, связанных с устойчивостью к ихтиофтириозу [хромосомы 16 и 17. Генотипированные селекционеры (самки и самцы), несущие SNP, связанные с благоприятным признаком, могут быть легко отобраны и использованы для производства нового поколения форели с более высокой врожденной устойчивостью к инфекции. Основа этой врожденной и наследственной защиты может быть частично связана с иммунными факторами хозяина. Однако нельзя исключить, что другие элементы, в том числе хемоаттрактация паразита к хозяину, могут быть задействованы в улучшении продуктивности QTL-рыб.

Интегрированный контроль

Паразиты, как правило, хорошо адаптируются к изменениям окружающей среды, и даже документально подтвержденный метод борьбы через несколько лет может оказаться неэффективным. Примером поиска соединений, оказывающих летальное воздействие на лососевых вшей, является успешное внедрение, документирование и победа авермектина эмамектина бензоата против инфекций L. Salmonis . Однако его использование сократилось из-за быстрого отбора штаммов паразитов, устойчивых к лекарствам. Аналогичные процессы применимы к органофосфатам и пиретроидам. Паразиты обладают замечательной способностью приспосабливаться к изменениям окружающей среды, поскольку легко отбираются штаммы, устойчивые к новым условиям. Чтобы обезопасить рыбное производство от массового заражения паразитами, целесообразно внедрить комплексные стратегии контроля, включающие несколько противопаразитарных подходов. В настоящее время борьба с ихтиофтириозом в пресноводных форелевых хозяйствах включает в себя механическую фильтрацию с помощью микросит (удаление томонтов из водной фазы), регулярное добавление в прудовую воду биоцидов/вспомогательных веществ (перекиси водорода, надуксусной кислоты или перкарбоната натрия, устраняющих инфекционные теронты). ), толерантность к низкой начальной паразитарной инфекции (что вызывает относительный и частично защитный иммунный ответ) и использование пород с повышенным уровнем естественной устойчивости к инфекции.

Обсуждение

Паразитизм — одна из самых успешных форм жизни на Земле. Использование хозяина для транспортировки, кормовой площади и зоны размножения является разумным и поэтому было выбрано большинством существующих видов в ходе эволюции. Большинство свободноживущих видов-хозяев являются носителями более или менее специфических паразитов, а паразиты в большинстве случаев несут даже гиперпаразитов. Хотя паразит стремится оставаться незамеченным на хозяине или внутри него, чтобы избежать гибели от различных инфекций иммунных элементов хозяина, в конечном итоге он может столкнуться с выраженной реакцией хозяина. Популяция паразита может достигать уровней, которые вызывают травмы и вызывают патологические и гуморальные/клеточные реакции, которые изгоняют паразита из хозяина. Во время этого процесса паразит часто производит иммуносупрессивные молекулы, чтобы минимизировать реакцию хозяина, но это может еще больше ослабить хозяина и сделать его восприимчивым к инфекциям бактериальных и вирусных патогенов. Это касается и паразитов рыб. Аквакультура костистых рыб обычно основана на содержании рыбы в закрытых средах, начиная от земляных или бетонных прудов или желобов, через сетевые загоны в озерах и морских акваторияхдо внутренних ферм рециркуляции на земле. Во всех системах паразитарные инфекции могут быть настолько серьезными, что рентабельность предприятия может оказаться под угрозой из-за потерь рыбы (смертности) или снижения цен на рыбную продукцию более низкого качества. Специалисты по аквакультуре должны обязательно инициировать контрольные измерения, и в настоящем отчете кратко представлены различные варианты, включая химические, медицинские, механические, генетические и биологические методы контроля. В марикультуре можно предотвратить заражение нематодами анизакид, изолируя рыбу, например, в сетчатых садках, и кормя ее только термически обработанным кормом, при котором живые личинки нематод не могут добраться до рыбы. Кроме того, предотвращение любого внедрения патогенов, включая паразитов, может быть достигнуто в закрытых высокотехнологичных системах с рециркуляцией воды. Дезинфекция всей производственной системы после каждого производственного цикла и в сочетании с введением только сертифицированных, свободных от патогенов и продезинфицированных яиц, позволит запустить систему, свободную от заболеваний. Использование стерилизующих мер, таких как УФ-облучение и озонирование, способно поддержать такую ​​систему. Однако затраты, связанные с такой практикой управления, высоки и могут поставить под сомнение рентабельность. Поэтому большинство систем сталкиваются с проблемами, вызванными паразитами. Опыт показывает, что только один метод контроля, скорее всего, не сработает в определенное время. Это поощряет внедрение комплексной стратегии контроля, направленной на борьбу с паразитами посредством множественных целей. Классический и удобный способ борьбы с впервые диагностированным заболеванием – это применение химиотерапевтических препаратов и лекарств, но, как упоминалось выше, впечатляющая адаптируемость паразитов может сделать эти подходы менее эффективными или почти бесполезными в течение нескольких лет интенсивного использования. Устойчивость к лечению развивается легко, а увеличение терапевтической дозировки не всегда возможно из-за токсичности паразитицидов для организма-хозяина. Использование иммуностимуляторов в кормах для рыб может незначительно повысить устойчивость к инфекции, но само по себе не может поддерживать здоровье в любом производстве. Вакцинация рыб против бактериальных и вирусных заболеваний в значительной степени применима, о чем свидетельствует каталог лицензированных и используемых в настоящее время вакцинных препаратов. Однако эффективные вакцины против рыбных паразитов не так легко производить, несмотря на имеющиеся документы о возникновении защитных иммунных реакций у рыб как против простейших, так и против многоклеточных паразитов после естественных инфекций. Более или менее контролируемое заражение выращиваемой рыбы на достаточно низком уровне может вызвать уровень иммунитета, который может способствовать приемлемому присутствию паразитов на фермах. Ограниченное количество методов борьбы, основанных на химикатах, лекарствах и вакцинах, вынудило отрасль разработать альтернативные механические методы, некоторые из которых использовались в классическом, но более примитивном рыбоводстве. В этом контексте использование рыбы-чистильщика, которая явно снижает нагрузку эктопаразитов на выращиваемую рыбу, по-прежнему остается возможным, несмотря на то, что, как известно, селекция менее пигментированных и едва заметных лососевых вшей бросить вызов их эффективности. Истощение репродуктивного потенциала популяции Argulus путем регулярного сбора их яиц на подводном материале трудоемко, но возможно. Соответственно, удаление стадий паразита (инфузорий, моногенейных яиц, дигенеевых личинок, личинок ракообразных) методом механической фильтрации или биологическая фильтрация мидий также имеют потенциал, хотя абсолютный контроль не достигается. Другой перспективной стратегией является применение селекционного разведения рыб с определенным уровнем естественной устойчивости к инфекции. Адаптивность паразитов к любому нарушению или вызову окружающей среды делает необходимым объединение различных систем контроля, чтобы уменьшить селективное давление, вызывающее возникновение у паразитов механизмов избегания. Такой комплексный подход применяется во многих типах рыбоводных систем. В пресноводных форелевых хозяйствах для удаления частиц установлены механические фильтры (размер ячеек 40 или 80 мкм ). Это также устранит субпопуляцию томонтов I. multifiliis , плавающих в водных потоках, и тем самым предотвратит их трансформацию в сидячую и прикрепленную стадию томоцист и последующее высвобождение ими инфекционных теронтов. Удаление томоцист также может быть достигнуто с помощью всасывающих устройств (вакуумной очистки) аквариумов, специально разработанных для сопротивления прикреплению томоцист. В качестве добавки регулярное использование надуксусной кислоты, перкарбоната натрия или перекиси водорода снижает концентрацию инфекционных теронтов. Формалин все еще используется для той же цели, но его неблагоприятное воздействие на поверхностный эпителий рыб может поставить под сомнение его использование с точки зрения благополучия рыб. Кроме того, из-за канцерогенности формалина он включен в список опасных для здоровья человека веществ. Недавняя документация противопаразитарных эффектов натурального бактериального поверхностно-активного вещества, выделяемого бактерией Pseudomonas H6, может добавить это новое соединение в список возможных средств контроля. Поскольку этот метод не является абсолютно эффективным на уровне фермы, будет иметь место устойчивое давление паразитарной инфекции. Однако этого может быть достаточно, чтобы установить относительно низкую зараженность рыб, что вызовет частично защитный иммунный ответ. Недавно были описаны QTL для устойчивости к I. multifiliis, подтверждены и затем использованы для отбора родительских рыб с задокументированной лучшей устойчивостью. Специфические маркеры (SNP) в настоящее время внедряются в программы разведения, в результате чего полученные новые поколения несут гены естественной устойчивости к этому конкретному паразиту. Все упомянутые способы контроля встречаемости паразитов на рыбоводческих фермах в определенное время доказали свою эффективность в определенной степени. Однако впечатляющая приспособляемость как простейших, так и метазойных паразитов к воздействиям окружающей среды как на пресноводных, так и на морских аквакультурных объектах через несколько лет приведет к тому, что штаммы паразитов будут устойчивы к различным методам лечения, если их использовать повторно в течение длительного времени. Поэтому рекомендуется применять интегрированную стратегию контроля. Чередование методов контроля ограничит селективное давление на развитие устойчивости к определенному методу контроля. Некоторые методы могут применяться одновременно (например, фильтрация воды для удаления Ichthyophthrius tomonts и сопутствующая обработка перуксусной водой для устранения теронтов). Другие могут использоваться попеременно, что на теоретической основе можно считать задерживающим отбор штаммов паразитов с устойчивостью к множеству методов контроля.

Выводы и будущие направления

Впечатляющая способность паразитов адаптироваться к изменениям окружающей среды затрудняет эффективный и длительный контроль паразитозов в условиях аквакультуры. Даже новые соединения с высокой эффективностью могут оказаться неэффективными в течение нескольких лет постоянного использования на уровне фермы. Аквакультуристам рекомендуется комбинировать различные методы в рамках комплексной стратегии борьбы. Чередование различных химических, медицинских, биологических и механических методов борьбы может задержать развитие резистентности. Продолжение исследований в области фундаментальной биологии и биохимии паразитов может привести к разработке новых подходов, заменяющих старые и менее эффективные методы. До сих пор в условиях аквакультуры не было зарегистрировано ни одного эффективного метода борьбы с гиперпаразитизмом. Гиперпаразиты встречаются в естественных экосистемах, и будущие исследования должны показать, может ли это стать дополнительным инструментом в борьбе с паразитами рыб.