Vibrio coralliilyticus

Caratteristiche

Vibrio coralliilyticus è un patogeno Gram negativo isolato per la prima volta nel 2002 da Ben-Haim e Rosenberg. Viene correlato allo sbiancamento temperatura-dipendente in alcune famiglie di coralli madreporari, la “White Syndrome“.

Vibrio coralliilyticus è un batterio appartenente alla famiglia delle Vibrionaceae in grado di infettare i coralli, come Pocillopora damicornis da cui è stato isolato per la prima volta nel 2002. Inoltre, è in grado di infettare altri invertebrati, come ricci di mare o ostriche del genere Crassostrea, e anche alcuni vertebrati, come la trota iridea (Oncorhynchus mykiss, chiamata anche trota arcobaleno). Causa la “White Syndrome”, una condizione di rigetto delle alghe simbionti, con sbiancamento (o bleaching) del corallo e successiva morte della colonia.

Ha una distribuzione ubiquitaria ed è stato isolato da coralli e molluschi bivalvi sparsi per tutto il mondo, dalle acque della Gran Bretagna alle barriere coralline australiane e di Zanzibar, dove sono stati osservati intensi fenomeno di sbiancamento.

Come gli altri membri della sua famiglia, ha la tipica forma arcuata “a virgola”, da cui deriva il nome del gruppo tassonomico.

È presente un solo flagello, parte fondamentale del meccanismo di patogenesi. Mutanti per il gene fhlA, isolati dall’ambiente, risultano mancanti del flagello e incapaci di chemiotassia verso i coralli; conseguentemente sono impossibilitati a aderirne al muco e a causare l’infezione.

Filogenesi

Patogenesi

La temperatura è un fattore ambientale cruciale per la patogenesi di Vibrio coralliilyticus. Esso è l’agente eziologico sindrome da sbiancamento (White Syndrome) in P. damicornis quando la temperatura supera i 25 °C. Pertanto esiste un legame con le ondate di calore degli ultimi anni, infezioni di questo patogeno e sbiancamenti di massa di coralli nella Grande Barriera Corallina ed altre aree dell’Indo-Pacifico.

In V. coralliilyticus non è possibile identificare un unico fattore patogenetico. Come in altri Vibrio marini, la patogenesi è data da complesse interazioni di più fattori, ambientali e genetici. Tra questi includiamo il gene vcpA che codifica per una zinco-metalloproteasi simile alle proteasi di altri Vibrio, dove sono fattori importanti di virulenza.

Nelle infezioni dei coralli, la zinco-metalloproteasi va a inibire il fotosistema II delle alghe endosimbionti che vivono all’interno del gastroderma dei polipi. I simbionti (dinoflagellati genere Symbiodinium) sono rapidamente espulsi dai polipi, causando lo sbiancamento del corallo seguito da lesioni nei tessuti del cenosarco (il tessuto molle che unisce i vari polipi della colonia).

Data l’intimità del rapporto simbiotico e la necessità per i polipi del corallo di avere al proprio interno per la sopravvivenza, successivamente all’espulsione delle alghe il corallo si avvia verso la morte della colonia. A questo punto, rimarrà solamente lo scheletro calcareo privo dei polipi.

Metodi di identificazione

I ceppi di Vibrio coralliilyticus vengono isolati da organismi malati, ad esempio da polipi di coralli osservati durante campionamenti o immersioni.

Purtroppo, l’identificazione di questi organismi avviene quando lo sbiancamento è molto evidente, segno che l’infezione è a uno stato molto avanzato. A seguito del prelievo dei tessuti si passa alla coltura.

Tra i terreni usati abbiamo lo Zobell 2216 (o MB, Marine Agar) ed il TCBS. Il primo è un terreno non selettivo frequentemente usato per coltivare e mantenere colonie di batteri eterotrofi da campioni marini. Invece il secondo è un terreno selettivo che impedisce la crescita di batteri Gram-positivi e della maggioranza dei Gram-negativi, ad esclusione dei vibrioni.

Un metodo molecolare proposto per un’identificazione precoce è una TaqMan-based Real-Time quantitative PCR, sfruttando come target il gene dnaJ. La tecnica si è rivelata precisa e veloce, fatto fondamentale per una rapida identificazione di un fenomeno di sbiancamento in atto. Per tanto alcuni autori la ritengono la scelta ideale rispetto a tecniche di ibridazione in situ o all’utilizzo di anticorpi.

Terapia

Attualmente, i danni alle barriere coralline sono enormi, come registrato in vari documentari e filmati sull’argomento. Le ondate di calore sono eventi puntiformi di alte temperature del mare e sono correlate al riscaldamento di globale e all’aumento di anidride carbonica atmosferica. Purtroppo, la prevenzione di tali eventi su breve scala è al di fuori della nostra portata, ragion per cui gli studi si rivolgono a metodi e tecniche che possano diminuire i danni ai coralli.

Tra le varie metodologie sperimentali per trattare la sindrome da sbiancamento abbiamo la manipolazione del microbioma dei polipi, inserendo microrganismi benefici che possano mitigare gli effetti delle ondate di calore ed aumentare la resistenza allo stress causato da Vibrio coralliilyticus.

Un’altra tecnica vede l’uso di un batteriofago estratto dalle acque della Grande Barriera Corallina, chiamato batteriofago YC. YC appartiene alla famiglia delle Myoviridae e ha mostrato la capacità di portare a rapida lisi V. coralliilyticus, impedendo il danno al fotosistema II e evitando il danno tissutale dovuto all’eventuale rigetto dell’endosimbionte.

Fonti

• Ben-Haim et al., 2003 – Vibrio coralliilyticus sp. nov., a temperature dependent pathogen of the coral Pocillopora damicornis https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12656189/
• Ben-Haim et al., 2003 – Temperature-Regulated Bleaching and Lysis of the Coral Pocillopora damicornis by the Novel Pathogen Vibrio coralliilyticus
  https://aem.asm.org/content/69/7/4236
• Meron et al., 2009 – Role of Flagella in Virulence of the Coral Pathogen Vibrio coralliilyticus
  https://aem.asm.org/content/75/17/5704
• Kimes et al., 2011 – Temperature regulation of virulence factors in the pathogen Vibrio coralliilyticus
  https://www.nature.com/articles/ismej2011154
• Pollock et al., 2010 – Detection and Quantification of the Coral Pathogen Vibrio coralliilyticu by Real-Time PCR with TaqMan Fluorescent Probes
  https://aem.asm.org/content/76/15/5282
• Sussman et al., 2008 – Vibrio Zinc-Metalloprotease Causes Photoinactivation of Coral Endosymbionts and Coral Tissue Lesions
  https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0004511
• Rosado et al., 2019 – Marine probiotics: increasing coral resistance to bleaching through microbiome manipulation
  https://www.nature.com/articles/s41396-018-0323-6#:~:text=Our%20results%20indicate%20that%20the,face%20of%20increasing%20environmental%20impacts.
• Coen et al., 2013 – Phage therapy treatment of the coral pathogen Vibrio coralliilyticus
  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/mbo3.52
• Kim et al., 2020 – Identification and Genome Analysis of Vibrio coralliilyticus Causing Mortality of Pacific Oyster (Crassostrea gigas) Larvae
  https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7157721/
• Pollock et al., 2010 – Phylogeny of the coral pathogen Vibrio coralliilyticus
  https://sfamjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1758-2229.2009.00131.x
• Munn, C. B. – Marine Microbiology: Ecology and Applications, 3° Edizione – CRC Press
• Figura1: Samuel Chow, CC BY 2.0 https://creativecommons.org/licenses/by/2.0, via Wikimedia Commons
• Figura2: Ben-Haim et al., 2003 – Vibrio coralliilyticus sp. nov., a temperature dependent pathogen of the coral Pocillopora damicornis  
• Figura3: Kimes et al., 2011 – Temperature regulation of virulence factors in the pathogen Vibrio coralliilyticus
• Figura4: Ben-Haim et al., 2003 – Temperature-Regulated Bleaching and Lysis of the Coral Pocillopora damicornis by the Novel Pathogen Vibrio coralliilyticus
• Figura5: Ben-Haim et al., 2003 – Temperature-Regulated Bleaching and Lysis of the Coral Pocillopora damicornis by the Novel Pathogen Vibrio coralliilyticus
• Figura6: Sussman et al., 2008 – Vibrio Zinc-Metalloprotease Causes Photoinactivation of Coral Endosymbionts and Coral Tissue Lesions
• Foto in evidenza: Jay Galvin, CC BY 2.0 https://creativecommons.org/licenses/by/2.0, via Wikimedia Commons