I ricercatori dell’Università di Berna hanno analizzato per la prima volta il sistema immunitario della trota fario cellula per cellula e hanno compilato una panoramica dell’attività genica in ogni cellula. Lo studio mostra la diversità del sistema immunitario di questa specie ittica ecologicamente importante, protetta in Svizzera, e dimostra che le condizioni di allevamento possono lasciare tracce misurabili nelle cellule immunitarie.
Ogni anno, milioni di pesci di allevamento vengono immessi nelle nostre acque per sostenere gli stock naturali. La loro salute è fondamentale per la pesca, la biodiversità e la stabilità degli ecosistemi acquatici. Un sistema immunitario ben funzionante è fondamentale per questo. In acquacoltura, tuttavia, i pesci sono esposti a condizioni ambientali diverse da quelle delle popolazioni naturali in natura: Le condizioni dell’acqua, della temperatura e del cibo sono diverse e gli animali vivono insieme in densità significativamente più elevate. Una migliore comprensione del sistema immunitario dei pesci e dell’influenza delle condizioni di allevamento è quindi di fondamentale importanza per ridurre al minimo i rischi di malattia per i pesci d’allevamento e selvatici e per migliorare le condizioni di allevamento e i programmi di ripopolamento in modo mirato.
Un nuovo studio condotto dai ricercatori dell’Istituto per la salute dei pesci e della fauna selvatica (FIWI) della Facoltà di Vetsuisse dell’Università di Berna ha analizzato per la prima volta in dettaglio il sistema immunitario della trota fario autoctona a livello cellulare. I ricercatori dimostrano che le condizioni di allevamento lasciano tracce misurabili nell’attività genica delle cellule immunitarie. Questo potrebbe influenzare il grado di preparazione del sistema immunitario del pesce alle malattie. I risultati sono stati recentemente pubblicati sulla rivista scientifica BMC Biology.
Oltre 83.000 singole cellule immunitarie analizzate
grazie all’infrastruttura informatica ad alte prestazioni disponibile presso l’Università di Berna e all’esperienza nelle tecnologie più avanzate di sequenziamento dell’RNA a livello di singola cellula, siamo stati in grado di analizzare più di 83.000 cellule immunitarie provenienti da diversi individui di trota", spiega James Ord, primo autore ’Questa prima mappatura completa delle cellule immunitarie apre nuove possibilità per comprendere meglio e ricercare in modo specifico il sistema immunitario dei pesci", afferma Irene Adrian-Kalchhauser, ultimo autore I dati ottenuti costituiscono una base importante per studi futuri sulla salute dei pesci, sull’evoluzione del loro sistema immunitario e sullo sviluppo di nuovi approcci nella medicina veterinaria acquatica. Quest’ultimo è un campo specialistico in cui la FIWI conduce da molti anni un’intensa attività di ricerca e vanta competenze riconosciute a livello internazionale. Questo settore specializzato del FIWI è diretto da Heike Schmidt-Posthaus, co-supervisore dello studio.
Le condizioni di allevamento influenzano il sistema immunitario
I ricercatori hanno identificato 34 diversi gruppi di cellule immunitarie, ampliando così in modo significativo la complessità già nota del sistema immunitario delle trote. Oltre alla conferma di tipi di cellule immunitarie già note, come le cellule T, le cellule B e i macrofagi, è stata confermata anche l’esistenza di un tipo di cellula immunitaria specifica del pesce, che presenta contemporaneamente le caratteristiche delle cellule B e dei neutrofili. Un aspetto particolarmente degno di nota: "Le trote fario provenienti dall’allevamento hanno mostrato un modello di attività nelle cellule di difesa significativamente diverso rispetto ai pesci selvatici - alcuni geni erano significativamente più o meno attivi in loro. È stato molto sorprendente che tali differenze ambientali si riflettessero a livello di cellule immunitarie", spiega Heike Schmidt-Posthaus. Aggiunge: sono sufficienti una o due generazioni in condizioni di allevamento controllato per lasciare un’impronta molecolare misurabile nel sistema immunitario. I risultati potrebbero spiegare perché i pesci d’acquacoltura sono spesso meno resistenti alle infezioni e ai fattori di stress ambientale rispetto alle loro controparti selvatiche".
Guardare l’evoluzione negli occhi
L’alta risoluzione della serie di dati rivela anche interessanti dettagli biologici evolutivi. Le trote, come tutti i salmonidi, hanno un numero particolarmente elevato di geni duplicati nel loro genoma. In questo set di dati, è possibile osservare dal vivo questi duplicati mentre assumono nuove funzioni. Ci sono duplicazioni in cui entrambi i partner sono presenti esattamente negli stessi tipi di cellule. Tuttavia, ci sono anche coppie di geni le cui funzioni sono divergenti, cioè un partner è presente in un tipo di cellula, mentre l’altro è presente in un tipo di cellula completamente diverso. ora possiamo osservare direttamente le coppie di geni in questo cosiddetto processo di "neofunzionalizzazione"", afferma Irene Adrian-Kalchhauser. mi piacerebbe indagare in dettaglio su ciascuna di queste coppie, per capire come si differenziano e cosa significhi per il sistema immunitario".
Importanza dei risultati per la conservazione della natura
Le trote fario vengono immesse nelle acque naturali di tutto il mondo per sostenere le popolazioni in declino e conservare la biodiversità. Alla luce dei cambiamenti climatici e della crescente distruzione degli habitat, è importante accompagnare questi programmi di ripopolamento con moderni metodi molecolari, afferma Adrian-Kalchhauser: "Dobbiamo capire meglio come le condizioni di allevamento influenzano il sistema immunitario, in modo che questi programmi diventino più sostenibili ed efficaci", ad esempio promuovendo condizioni di allevamento che imitino il più possibile quelle naturali, per aumentare il successo a lungo termine delle misure di conservazione della natura e di protezione della pesca. Il prossimo passo sarà quello di studiare come le infezioni modifichino l’attività genica delle cellule immunitarie. Il fallimento dell’allevamento sperimentale di pesci all’aperto della FIWI, a seguito dell’incendio dell’estate 2025, sta rendendo questa ricerca ancora più difficile. i nostri risultati forniscono un quadro importante per studi futuri sulla funzione del sistema immunitario, sulle pratiche di allevamento e sull’evoluzione dei genomi dei vertebrati", conclude Adrian-Kalchhauser.
