Bakterielle sårskader forårsaket av klassisk ikke-viskøs Moritella viscosa – resultat av lokal eller systemisk infeksjon?
Ved rutinebesøk på en sjølokalitet med semilukket merdteknologi ble hudsår med uvanlig utseende observert hos atlantisk laks. Fisk med hevelser i huden og åpne, kraterlignende sår ble obdusert og prøvetatt. Utredningen antyder at hudsårene har startet med en initiell, underliggende, fokal blødning og at de kraterlignende sårene er et resultat av ruptur av hevelser i huden. Kunnskap om hvorvidt utbrudd av bakterielle hudsår forårsaket av Moritella viscosa starter som en systemisk eller lokal infeksjon er viktig for å forstå sykdomsutvikling samt for å gjøre forebyggende tiltak.
Veterinær, Sinkaberg AS
Veterinærpatolog, Pharmaq Analytiq AS
Veterinærpatolog, Pharmaq Analytiq AS
Professor, veterinær og mikrobiolog, NMBU Veterinærhøgskolen
Overingeniør, fiskediagnostikk, Veterinærinstituttet Harstad
Veterinær, forsker og histopatolog, Aqua-kompetanse AS
Introduksjon
Sårutvikling i hud og underliggende vev er en av de største velferdsproblemene i dagens lakseproduksjon. Hudsår hos laks kan ha ulike årsaksforhold, og sårutviklingen har ofte en sammensatt kausalitet. Bakterien Moritella viscosa isoleres ofte ved hudsår hos laks og er en av de viktigste sårbakteriene. Det er en utbredt oppfatning at hudsår forårsaket av M. viscosa oppstår etter at bakterien først har kolonisert laksens skjell, det vil si at sårene starter med en lokal infeksjon i huden. Funnene presentert i denne artikkelen utfordrer imidlertid denne oppfatningen. Vi stiller oss derfor spørsmålet om akutt oppståtte utbrudd med M. viscosa først starter som en systemisk infeksjon med utvikling av hudhevelser som til slutt rupturerer og gir åpne hudsår.
Materialer og metoder
Lokaliteten består av fem Certus 15000 og én Certus 10000 semilukkede enheter fra Fiizk. Råvannet hentes fra 17-20 meters dybde. Enhetene kalles semilukket og ikke lukket med bakgrunn i at råvannet verken UV-filtreres eller desinfiseres på annen måte. Vannet i enhetene skiftes ut innen en time. På lik linje med råvannet, behandles heller ikke gråvannet. Ved de to foregående produksjonene på lokaliteten har det forekommet perioder med sårutvikling. Forekomst av bakterielle sår er et kjent fenomen i lukkede- og semilukkede produksjonsmiljøer med sjøvann.
Ved to rutinebesøk ble funn av kraterlignende hudsår og hudhevelser fulgt opp. Forekomsten av hudsår i populasjonen på lokaliteten var lav, men fisk med hudsår dominerte blant selvdød fisk. Den daglige dødeligheten var lav, og bakterielle sår ble ikke ansett som en utfordring for fiskegruppene på lokaliteten.
Et utvalg fisk med enten hudhevelse eller kraterlignende hudsår ble obdusert og relevante prøver ble tatt ut for videre undersøkelser. Ved det første besøket ble det tatt prøver av sårvev fra tre fisker samt en hudhevelse fra en annen fisk (Figur 1A-B). Hevelsen ble dissekert ut i sin helhet, og samtlige prøver ble lagt på 10 % bufret formalin for histologisk vurdering. Innholdet i hevelsen var serumlignende med rødlig farge og fnokker. Aspirat fra hevelsen ble sådd ut på blodagarskål med 2 % NaCl (BAS) for mikrobiologisk undersøkelse. Obduksjonen av de aktuelle fiskene viste forandringer forenlig med septikemi med blødninger i viscera og forstørret milt.
Ved det andre besøket ble det tatt ut vevsprøver (full organpakke lagt på 10 % bufret formalin) for histopatologisk vurdering fra tre fisker med hevelser i huden. Fra de samme fiskene ble det tatt ut prøver til mikrobiologisk undersøkelse av hodenyre og fra hevelsene, som ble sådd ut på BAS og marinagar (MA). Videre ble det tatt ut full organpakke for histopatologisk vurdering samt tilsvarende prøver for mikrobiologisk undersøkelse av én fisk med kraterlignende sår. Histopatologisk og mikrobiologisk undersøkelse ble utført hos Pharmaq Analytiq AS. Et utvalg av vevssnittene fra histologisk vurdering ble sendt til Veterinærinstituttet i Harstad for immunhistokjemisk farging for M. viscosa med in-house polyklonalt antistoff.
Resultater
Makroskopiske forandringer
Hudsårene hadde en dyp sårhule med innsunkne sårkanter, noe som ga dem et kraterlignende preg (Figur 1A). Snittflaten avdekket dype og omfattende fokale blødninger i skjelettmuskulaturen i tilknytning til sårhulen. Tilsvarende blødninger ble avdekket under hevelser på fiskens overflate (Figur 1C). Huden over hevelsene var skjør og lett erytematøs. Skjelettmuskulaturen i tilknytning til sårhulen fremsto som bløt og nekrotisk. Hudhevelsene og de kraterlignende sårene forekom oftest som enkeltstående (fokale) prosesser.
Histopatologi
I huden fra samtlige fisker var det tap av epidermis/sår, med multifokale blødninger i underhud og uttalt fokal til multifokal nekrose i underliggende skjelettmuskulatur. Hos to fisker var sårene assosiert med hevelse i huden og hulrom/lommedannelse fylt med blod og nekrotisk skjelettmuskulatur (Figur 2A-B). Hevelsene i huden hadde en tendens til å kollapse etter avliving, noe som kan forklare at hevelse/lommedannelse ble påvist hos færre fisk ved histologisk undersøkelse enn ved makroskopisk vurdering. To fisker (én med sår og én med hevelse etter makroskopisk vurdering) hadde uttalt fibrinopurulent betennelse i dermis (Figur 2C-D). Det ble påvist varierende antall korte stavbakterier i sårflate/dermis, underhud og stedvis i skjelettmuskulatur i samtlige undersøkte preparater (Figur 2E-F). I lever fra to fisker var det multifokal blødning og erytrofagocytose (Figur 2G). Tre fisker hadde mild multifokal endokarditt og tendens til forøket antall leukocytter i sinusoidene i nyre og/eller milt (Figur 2H). En fisk hadde multifokale blødninger i bukfettet.
Immunhistokjemi
Immunhistokjemisk undersøkelse av utvalgte snitt med hensyn på M. viscosa ga tydelig positiv merking (rød farge) av bakterier i hud (4 av 4 undersøkte snitt), skjelettmuskulatur (3 av 4 undersøkte snitt), samt multifokal noe svakere merking i hjerte og lever (1 av 2 undersøkte snitt/fisk) (Figur 3A-F). Svak merking av bakterier ble også påvist i nyre, milt og bukfett.
Mikrobiologi
I aspirat av det væskefylte innholdet under hudhevelsene ble klassisk ikke-viskøs M. viscosa påvist i tilnærmet renkultur. Bakterien ble også påvist fra hodenyre hos undersøkte fisker. Hos en av fiskene med hudhevelse ble Flavobacteriaceae isolert. Dette er en kjent gruppe med miljøbakterier, og funnet har uklar betydning. Hos fisken med åpent kraterlignende sår ble Tenacibaculum finnmarkense og Aliivibrio sp. påvist i tillegg til klassisk ikke-viskøs M. viscosa. Øvrige varianter av M. viscosa ble ikke påvist.
Diskusjon
Vintersår forårsaket av M. viscosa har lenge vært et problem hos norsk oppdrettet atlantisk laks. Imidlertid har multivalente vaksiner med M. viscosa komponent gitt relativt god kontroll på sykdommen etter introduksjonen av vaksinene fra siste del av 90-tallet. De senere år har sykdommen igjen skapt store utfordringer og uakseptabel fiskevelferd (1), og fremvekst av nye varianter av M. viscosa anses som årsaken til økningen (2).
Inndelingen av taksonomien for bakterien kan oppleves intrikat. Basert på gyrB-sekvensering har man tradisjonelt delt bakteriestammene inn i to genetiske grupper; klassisk og variant type (3). MLVA-genotyping (Multi-Locus Variable number of tandem repeat Analysis) viser at tre klonalkomplekser (KK 1-3) har dominert de senere årene og at flere “klonale skifter” har skjedd blant de norske lakseisolatene (4). KK1 dominerte i forkant av fremvekst av KK2 som senere ble fortrengt av KK3, før en nylig fremvekst av KK1 igjen (4). Bakterien viser også ulike fenotypiske trekk. Klassisk M. viscosa (KK1) forekommer fenotypisk i to dominerende varianter basert på hvorvidt stammen har viskøs egenskap på agarskål (såkalt trådtrekkende) eller ikke. Vi snakker derfor om klassisk viskøse (KK1) og klassisk ikke-viskøse (KK1) varianter av bakterien. Den viskøse egenskapen ga i sin tid også opphavet til bakteriens tidligere navn, Vibrio viscosus (5).
I dag inneholder basisvaksinene på det norske markedet inaktivert bacterin av klassisk trådtrekkende (viskøs) M. viscosa (KK1) (2). Gjennom smitteforsøk viser basis-vaksinen dårlig kryssbeskyttelse mot både variant M. viscosa (KK3) og klassisk ikke-viskøs M. viscosa (KK1) (2). En ny, monovalent bakterievaksine (ALPHA JECT Moritella (Pharmaq)), fikk markedsføringstillatelse i 2023, og inneholder et inaktivert antigen av variant M. viscosa (KK3) (6). I motsetning til basisvaksinen, viser smitteforsøk at den monovalente vaksinen gir kryssbeskyttelse mot klassiske ikke-viskøse (KK1) varianter av bakterien samtidig som den gir immunitet mot variant M. viscosa (KK3) (2). Fiskene på lokaliteten i vår studie var ikke vaksinert med den nye sårvaksinen, men med basisvaksinen ALPHA JECT Micro-6 (Pharmaq). Basert på ovennevnte informasjon antas ikke vaksinen å gi tilstrekkelig beskyttelse mot den varianten av M. viscosa som ble påvist i dette tilfellet.
Vaksinene er viktige kontrolltiltak mot sykdommen, men kan ikke alene forhindre sårutvikling. Det er viktig å poengtere at M. viscosa er en av flere bakterier som kan gi hudsår hos atlantisk laks, og kommersielle vaksiner mot andre sårbakterier er ikke tilgjengelig i Norge. Bakterielle sår kan oppstå akutt som en primær sykdom, eller sekundært til slitasje av fiskens hudlag. Håndtering av bakterielle sår kan derfor ikke utelukkende basere seg på vaksinering.
M. viscosa anses som primær-patogen for vintersår (7). Det er imidlertid vist et samspill mellom M. viscosa og Aliivibrio wodanis (8). Ved hjelp av et bakteriocin-system er det vist at A. wodanis har evnen til å regulere virulensen til M. viscosa (9). Ko-infeksjon med bakteriene ser ut til å forårsake mer kroniske sykdomsforløp sammenlignet med akutt oppståtte infeksjoner forårsaket av M. viscosa alene (8). Lunder et al. (1995) (7) beskriver viktige forhold ved vintersår før innføring av vaksinering mot M. viscosa (viskøs KK1) midt på 90-tallet og resultatene indikerer at A. wodanis opprinnelig har spilt en sentral rolle i den typiske vintersårutviklingen. Det er også vist at A. wodanis alene kan forårsake hudsår hos atlantisk laks (8), og det kan se ut til at betydningen av A. wodanis er underkommunisert og at dens rolle i utviklingen av vintersår bør undersøkes nærmere. A. wodanis ble ikke påvist i vårt materiale, og bakterien har trolig ikke bidratt i utviklingen av hudhevelsene og hudsårene i dette tilfellet.
Hudsårene beskrevet i denne kasuistikken hadde et karakteristisk utseende med dyp sårhule og innsunkne sårkanter. Siden fisk med hudhevelser hadde de samme histopatologiske forandringene som fisk med kraterlignende hudsår ble hudhevelsene ansett som en forløper for hudsårene. Det er også grunn til å understreke at det ble observert vesikkeldannelse i huden før sår utviklet seg i de første årene vintersår ble registrert (10). Observasjoner av vesikler i huden hos laks med vintersår kan indikere at vintersår kan starte subepidermalt i betydelig større grad enn det man har antatt. Muntlige rapporter fra fiskehelsepersonell og fiskeoppdrettere peker på at ved utbrudd av vintersår observeres det ofte væskefylte blærer i huden hos laksen som man antar sprekker opp senere og gir den typiske sårutviklingen som er beskrevet i en rekke studier. I smitteforsøk med M. viscosa er det også vist at vintersårutbrudd kan starte med vesikler i huden (11).
Ved makroskopisk og histologisk vurdering ble omfattende blødning og vevsnekrose påvist. De fokale sårene hadde oftest stripeformet mønster. Fiskens skjelettmuskulatur er organisert som myotomer adskilt med myosepter og forsynes med blod fra segmental-arteriene (aa. segmentales) (12). En mulig forklaring på sårforekomsten kan være et innledende ytre traume med skade på blodkarene og forstyrret blodforsyning til muskulaturen. Dersom bakterien allerede er til stede i vevet eller i blodbanen kan den reduserte tilgangen på friskt og oksygenrikt blod redusere det lokale uspesifikke immunforsvaret og føre til en oppvekst av M. viscosa. Redusert oksygentilgang kan gi økt utvikling av nekrose i vevet som samtidig svekkes av eksotoksinproduksjon fra M. viscosa med påfølgende vevsdestruksjon og systemisk påvirkning. Et tidligere smitteforsøk foreslår at M. viscosa kan krysse det respiratoriske epitelet i gjellene og dermed bruke gjellene som en inngangsport, og forårsake systemisk infeksjon (11). Det er en kjent oppfatning at vintersår oppstår ved at bakterier koloniserer fiskens ytre overflate, trolig ved at bakterien først koloniserer skjellenes mineraliserte overflate (13). Resultatene fra Løvoll et al. (2009) (11) indikerer imidlertid at vintersår kan oppstå etter innledende systemisk spredning av bakterier, og utfordrer derfor den generelle oppfatningen av at vintersår oppstår ved at bakterier først koloniserer lakseskjell.
Konklusjon
Resultatene kan tyde på at sårutviklingen har startet med hevelser i huden med en omfattende underliggende fokal blødning. Årsaken til innledende blødning kan ikke fastslås med sikkerhet i dette tilfellet, men kollisjon med innretninger i de semilukkede enhetene eller andre mekaniske skader kan ikke utelukkes. Predatorskader anses som mindre sannsynlig basert på identiske patologiske forandringer hos fisk med kraterlignende sår og hudhevelser. Basert på funnene beskrevet i denne kasuistikken anses de kraterlignende sårene å være et resultat av ruptur av hudhevelsene.
Etterskrift
Takk til Øyvind Nilsen, Nils Magnus Nilsen, Morten Okstad, Atle Gangstø og Ludvig Tilrem Johansen for tilrettelegging av prøveuttak og bistand under feltarbeidet.
Sammendrag
Ved rutinebesøk på en sjølokalitet med semilukket merdteknologi ble hudsår med uvanlig utseende observert hos atlantisk laks. Dyp sårhule med innsunkne sårkanter ga sårene et kraterlignende preg. Sårene fremsto som fokale stripeformede hevelser eller krater langs kroppssidene av fisken. Snittflaten i hevelsene og i de kraterlignende sårene viste identiske patologiske forandringer; omfattende og dyptgående blødninger og nekrose i skjelettmuskulaturen.
Bakteriologisk undersøkelse av hudhevelsene avdekket tilnærmet renkultur av ikke-viskøs klassisk variant av bakterien Moritella viscosa. Bakterien ble påvist dypt i skjelettmuskulaturen og systemisk ved histologisk undersøkelse og videre bekreftet med immunhistokjemisk farging. Samlet sett kan det se ut som om hudhevelsene var forløper for de åpne kraterlignende sårene, og det mistenkes at sykdommen har startet som en systemisk spredning av bakterier før utvikling av kraterlignende sår.
Summary
During routine visit to a marine site with semi-closed cage technology, skin ulcers with unusual characteristics were observed in Atlantic salmon. Deep ulcer cavities with sunken edges gave the ulcers a crater-like appearance. The ulcers appeared as focal, stripe-shaped swellings or craters along the sides of the fish. The cross-sections of the swellings and the crater-like ulcers showed identical pathological changes; extensive and deep-seated hemorrhages and necrosis in the skeletal muscles.
Bacteriological examination of the skin swellings revealed an almost pure culture of the non-viscous classic variant of the bacterium Moritella viscosa. The bacterium was detected deep in the skeletal muscles and systemically through histological examination and further confirmed with immunohistochemical staining. Overall, it appears that the skin swellings were precursors to the open crater-like ulcers, and it is suspected that the disease started as a systemic spread of bacteria before development of crater-like ulcers.
Referanser
Sommerset I, Wiik-Nielsen J, Oliveira VHS, Moldal T, Bornø G, Haukaas A et al. Fiskehelserapporten 2022. Oslo: Veterinærinstituttet, 2023. (Veterinærinstituttets rapportserie nr. 5a/2023).
Tingbø MG, Haugen Tunheim S, Klevan A, Kamisinska A, Behzaad H, Sandtrø A et al. Antigenic similarities and clinical cross-protection between variant and classic non-viscous strains of Moritella viscosa in Atlantic salmon in Norway. Fish Shellfish Immunol 2024;145:109306.
Grove S, Wiik-Nielsen CR, Lunder T, Tunsjø HS, Tandstad NM, Reitan LJ et al. Previously unrecognised division within Moritella viscosa isolated from fish farmed in the North Atlantic. Dis Aquat Organ 2010;93:51–61.
Sørgaard M, Sveinsson K, Patel S, Nilsen HK, Olsen AB, Vaagnes Ø et al. MLVA genotyping of Moritella viscosa reveals serial emergence of novel, host-specific clonal complexes in Norwegian salmon farming. J Fish Dis 2023;46:535–43.
Lunder T, Sørum H, Holstad G, Steigerwalt AG, Mowinckel P, Brenner DJ. Phenotypic and genotypic characterization of Vibrio viscosus sp. nov. and Vibrio wodanis sp. nov. isolated from Atlantic salmon (Salmo salar) with “winter ulcer.” Int J Syst Evol Microbiol 2000;50:427–50.
Legemiddelsøk. ALPHA JECT Moritella. Preparatomtale (SPC). https://www.legemiddelsok.no/_layouts/15/Preparatomtaler/Spc/21-14504.pdf (15.04.2024).
Lunder T, Evensen Ø, Holstad G, Håstein T. “Winter ulcer” in the Atlantic salmon Salmo salar. Pathological and bacteriological investigations and transmission experiments. Dis Aquat Organ 1995;23:39–49.
Karlsen C, Vanberg C, Mikkelsen H, Sørum H. Co-infection of Atlantic salmon (Salmo salar), by Moritella viscosa and Aliivibrio wodanis, development of disease and host colonization. Vet Microbiol 2014;171:112–21.
Hjerde E, Karlsen C, Sørum H, Parkhill J, Willassen NP, Thomson NR. Co-cultivation and transcriptome sequencing of two co-existing fish pathogens Moritella viscosa and Aliivibrio wodanis. BMC Genomics 2015;16:447.
Salte R, Rørvik K‐A, Reed E, Norberg K. Winter ulcers of the skin in Atlantic salmon, Salmo salar L.: pathogenesis and possible aetiology. J Fish Dis 1994;17:661–5.
Løvoll M, Wiik-Nielsen CR, Tunsjø HS, Colquhoun D, Lunder T, Sørum H et al. Atlantic salmon bath challenged with Moritella viscosa: pathogen invasion and host response. Fish Shellfish Immunol 2009;26:877–84.
Kryvi H, Poppe T. Fiskeanatomi. 2. utg. Bergen: Fagbokforlaget, 2021.
Karlsen C, Ytteborg E, Furevik A, Sveen L, Tunheim S, Afanasyev S et al. Moritella viscosa early infection and transcriptional responses of intraperitoneal vaccinated and unvaccinated Atlantic salmon. Aquaculture 2023;572:739531.