Ajankohtaista

Väitös: 22.11.2016 Tautiepidemioiden synty kalanviljely-ympäristössä on useiden tekijöiden summa (Kinnula)

Alkamisaika: tiistai 22. marraskuuta 2016, 12.00

Päättymisaika: tiistai 22. marraskuuta 2016, 15.00

Paikka: Ylistönrinne, YAA303

Hanna KinnulaFM Hanna Kinnulan ekologia ja evoluutiobiologian väitöskirjan ”The influence of infective dose, nutrient availability and coinfection on virulence of Flavobacterium columnare: implications of intensive aquaculture on opportunistic infections” tarkastustilaisuus. Vastaväittäjänä professori Raine Kortet (Itä-Suomen yliopisto) ja kustoksena dosentti Lotta-Riina Sundberg (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuus on suomenkielinen.

Kalanviljely on maailmanlaajuisesti nopeimmin kasvava elintarviketuotannon toimiala. Tartuntatautiepidemiat kuitenkin leviävät tehotuotanto-olosuhteissa helposti, ja epidemioiden sekä tautien vakavuuden on arveltu lisääntyneen tehoviljelykäytänteiden seurauksena. Hanna Kinnula tarkasteli väitöstutkimuksessaan sitä, kuinka kalanviljelylaitoksen olosuhteet vaikuttavat kalapatogeenin, Flavobacterium columnare -bakteerin, taudinaiheutuskykyyn. Tutkimuksessa pureuduttiin erittelemään olosuhdetekijöitä, jotta tautitapausten hillitsemiseksi voitaisiin löytää tehokkaampia keinoja.

Kinnula tutki väitöksessään kalanviljelylaitoksilta vuodesta 2003 alkaen eristettyjä bakteerikantoja. Tulokset vahvistivat aikaisempien tutkimusten arviot siitä, että kalanviljelyolosuhteissa bakteerien taudinaiheuttamiskyky eli virulenssi kasvaa. Viljelyolosuhteet suosivat virulentteja kantoja ja näiden kantojen valikoitumista tapahtui paitsi vuosien saatossa, myös jopa yhden tuotantokauden aikana.

Opportunistisena patogeenina Flavobacterium columnare pystyy elämään myös kalaisäntänsä ulkopuolella ja hyödyntämään vedessä olevia ravinteita. Ravinteiden määrä kalanviljely-ympäristössä voi ajoittain olla suurempi kuin luonnonvesissä. Tutkimukset osoittivat, että vedessä olevat ravinteet voivat muuttaa bakteerien virulenssia kahdella tavalla: lisäämällä bakteerien kasvua eli infektioannosta sekä aktivoimalla virulenssitekijöitä. Vedessä olevat ylimääräiset ravinteet voivat siis lisätä mikrobitautien vakavuutta, ja tautiepidemioita voitaisiin näin ollen yrittää kontrolloida minimoimalla viljelyaltaiden ylimääräinen, rehusta peräisin oleva ravinnepitoisuus.

Kalanviljelylaitoksilla esiintyy samanaikaisesti bakteerikantoja, jotka eroavat toisistaan kasvunopeutensa ja kilpailukykynsä puolesta. Monen bakteerin infektio voi olla yhden kannan infektiota suurempi rasite kalaisännälle, mutta yhteisinfektiossa tapahtuu muutakin. Kinnulan tutkimuksen mukaan myös bakteerin taudinaiheuttamiskyky voi kasvaa, mikäli infektioon osallistuu useita bakteerikantoja samanaikaisesti. Yhteisinfektion virulenssi kuitenkin riippuu infektioon osallistuvista kannoista ja niiden välisestä kilpailusta, joten lopputuleman ennustaminen on hankalaa. Kantojen välisen kilpailun vaikutuksia tunnetaan toistaiseksi melko heikosti, vaikka yhteisinfektiot ovat sekä luonnossa että kalanviljelylaitoksilla hyvin yleisiä.

Lisätietoja:

Hanna Kinnula, hanna.kinnula@jyu.fi puh. 040 778 1540 
Viestintäharjoittelija Katja Ketola, tiedotus@jyu.fi, puh. 040 805 3638

Hanna Kinnula valmistui ylioppilaaksi Reisjärven lukiosta vuonna 2003 ja maisteriksi Itä-Suomen yliopistosta 2011 pääaineenaan biotekniikka. Väitöstutkimusta ovat rahoittaneet Biologisten vuorovaikutusten tutkijakoulu (BIOINT), Bio- ja ympäristötieteiden laitoksen tohtoriohjelma, Biologisten vuorovaikutusten huippututkimusyksikkö sekä Olvi-säätiö. Kinnula on työskennellyt tohtorikoulutettavana dosentti Lotta-Riina Sundbergin ja professori Johanna Mappesin ohjauksessa vuoden 2012 alusta lähtien.

Teos on julkaistu sarjassa Jyväskylä Studies in Biological and Environmental Science numerona 321, 54 s., Jyväskylä 2016, ISSN: 1456-9701, ISBN 978-951-39-6817-5. Sitä saa Jyväskylän yliopiston kirjaston julkaisuyksiköstä, puh. 040 805 3825, myynti@jyu.fi. Luettavissa JYX-arkistossa: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-39-6818-2

Abstract

Ecological factors are known to affect disease dynamics and even lead to disease emergence. Especially in opportunistic, environmentally transmitted pathogens, the environment may significantly contribute to pathogen virulence. Intensive farming, including aquaculture, has been suggested to create conditions favouring development of highly virulent pathogens. At Finnish fish farms, epidemics caused by opportunistic Flavobacterium columnare have been constantly increasing in their prevalence and severity since the 1980’s. Yet, factors behind the increased virulence of the pathogen and their mechanisms of action have largely remained unsolved. In this thesis, I explore the effects of infection dose, outside-host nutrients and coinfection with conspecific strains on virulence and disease dynamics of F. columnare. Virulence of bacterial strains isolated from fish farms was tested in experimental fish infections, where bacterial dose, water nutrient concentration and number of infecting strains were manipulated. Two fish species, zebra fish (Danio rerio) and rainbow trout (Oncorhynchus mykiss), were used as hosts to confirm the suitability of zebra fish for further infection experiments. Finally, strains isolated during 2003-2010 were studied for temporal and local changes in their virulence, growth and competitive ability. Increase in infection dose was found to increase bacterial virulence in both hosts. High nutrient level increased virulence via enhanced bacterial growth and virulence factor activation. I also found that coinfection can increase F. columnare virulence, but the disease outcome depends on the strain characteristics. Finally, it is shown that the aquaculture environment may select for strains with high virulence and enhanced competitiveness. Taken together, the results indicate that all the studied factors can contribute to opportunistic disease outbreaks in aquaculture.

Lisätietoja

Hanna Kinnula
hanna.kinnula@jyu.fi
kuuluu seuraaviin kategorioihin: ,