Prosjektnummer
901586
Varige effekter av forbedret hjertehelse hos laksesmolt (HELSMOLT)
-
Scientific article: Intensive smolt production is associated with deviating cardiac morphology in Atlantic salmon (Salmo salar L.)
Article in Aquaculture, Volume 529 (2020), 735615. By Michael Frisk, Maren Høyland, Lili Zhang, Marco Antonio Vindas, Øyvind Øverli, and Ida Beitnes Johansen.
Bakgrunnen for dette prosjektet er en økende dødelighet av laks i
tilvekstfasen i oppdrett før slakt. Slik dødelighet representerer et
velferdsproblem i norsk oppdrettsnæring og medfører store økonomiske tap.
Underliggende årsaker til denne plutselige dødeligheten er ukjente, men
hjertelidelser og sirkulasjonsforstyrrelser blir stadig oftere observert i
forbindelse med økt dødelighet etter stressende intervensjoner.
Det har i denne sammenheng blitt foreslått at intensiv drift i settefiskfasen kan være en av årsakene til hjertelidelser forbundet med høy dødelighet. Hjertet hos en villaks går gjennom en dramatisk re-modellering under smoltifiseringen. For eksempel øker relativ hjertestørrelse med hele 70 % i denne perioden av laksens liv. Denne eksplosive hjerteveksten reflekterer sannsynligvis hjertets kritiske rolle i de fysiologiske/hemodynamiske endringene som følger ved overgang fra ferskvann til saltvann.
Foreløpig forskning tyder på at dagens smoltproduksjon ikke tillater tilstrekkelig re-modellering og vekst av laksehjertet, og smolt som produseres i konvensjonelle settefiskanlegg viser ikke en like stor økning i relativ hjertevekst som villaks. Forskjellene skyldes antageligvis raskere kroppsvekst hos oppdrettssmolt. Smolt i oppdrett får en annen diett enn villaksen og lys og temperatur manipuleres for å fremme rask kroppsvekst. Ved unaturlig rask kroppsvekst kan det være at hjertet rett og slett ikke er stort nok til å betjene en relativt sett for stor kropp samtidig som det må håndtere økt belastning ved overgang til saltvann. Hvis dette er tilfellet, vil hjertet overbelastes allerede rett etter utsett i sjø. Det er følgelig vesentlig å undersøke om en mer naturlig smoltutvikling også gir en mer adaptiv re-modellering av hjertet, og derigjennom bedre hjertehelse og overlevelse i sjøfasen.
Strategisk forankring: Tapsreduksjon og robust fisk er prioriterte områder innen fiskehelse og fiskevelferd i FHFs handlingsplan for 2019. Spesifikt nevnes miljømessige faktorer i settefiskfasen som har vesentlig betydning for fiskens robusthet, vekst og overlevelse i sjøfasen.
Det har i denne sammenheng blitt foreslått at intensiv drift i settefiskfasen kan være en av årsakene til hjertelidelser forbundet med høy dødelighet. Hjertet hos en villaks går gjennom en dramatisk re-modellering under smoltifiseringen. For eksempel øker relativ hjertestørrelse med hele 70 % i denne perioden av laksens liv. Denne eksplosive hjerteveksten reflekterer sannsynligvis hjertets kritiske rolle i de fysiologiske/hemodynamiske endringene som følger ved overgang fra ferskvann til saltvann.
Foreløpig forskning tyder på at dagens smoltproduksjon ikke tillater tilstrekkelig re-modellering og vekst av laksehjertet, og smolt som produseres i konvensjonelle settefiskanlegg viser ikke en like stor økning i relativ hjertevekst som villaks. Forskjellene skyldes antageligvis raskere kroppsvekst hos oppdrettssmolt. Smolt i oppdrett får en annen diett enn villaksen og lys og temperatur manipuleres for å fremme rask kroppsvekst. Ved unaturlig rask kroppsvekst kan det være at hjertet rett og slett ikke er stort nok til å betjene en relativt sett for stor kropp samtidig som det må håndtere økt belastning ved overgang til saltvann. Hvis dette er tilfellet, vil hjertet overbelastes allerede rett etter utsett i sjø. Det er følgelig vesentlig å undersøke om en mer naturlig smoltutvikling også gir en mer adaptiv re-modellering av hjertet, og derigjennom bedre hjertehelse og overlevelse i sjøfasen.
Strategisk forankring: Tapsreduksjon og robust fisk er prioriterte områder innen fiskehelse og fiskevelferd i FHFs handlingsplan for 2019. Spesifikt nevnes miljømessige faktorer i settefiskfasen som har vesentlig betydning for fiskens robusthet, vekst og overlevelse i sjøfasen.
Hovedmål
Å undersøke om en saktere og mer naturlig smoltutvikling gir en adaptiv re-modellering av laksehjertet som gjør at fisken bedre håndterer overgang til sjø og får bedre hjertehelse og overlevelse i produksjonsfasen.
Delmål
1. Å undersøke effekter av langsom, mer naturlig smoltifisering på laksehjertets fysiologi, morfologi og funksjon.
2. Å undersøke effekter av langsommere tidlig utvikling på hjertehelse og overlevelse i sjø.
3. Å sammenligne hjertets morfologi og funksjon hos laks produsert i settefiskanlegg som opererer med konvensjonell versus langsom smoltifisering.
Å undersøke om en saktere og mer naturlig smoltutvikling gir en adaptiv re-modellering av laksehjertet som gjør at fisken bedre håndterer overgang til sjø og får bedre hjertehelse og overlevelse i produksjonsfasen.
Delmål
1. Å undersøke effekter av langsom, mer naturlig smoltifisering på laksehjertets fysiologi, morfologi og funksjon.
2. Å undersøke effekter av langsommere tidlig utvikling på hjertehelse og overlevelse i sjø.
3. Å sammenligne hjertets morfologi og funksjon hos laks produsert i settefiskanlegg som opererer med konvensjonell versus langsom smoltifisering.
Dødelighet hos voksen, slaktemoden fisk innebærer et stort
inntektstap for en produksjonsbedrift i akvakultur. Dette i og med at det i
prinsipp er det leveringsklare produktet som går tapt, på en fase i
produksjonen der det er lagt ned store investeringer og verdien på produktet er
som høyest. Utover det direkte økonomiske aspektet har dødelighet og
produksjonstap relevans for samfunnets oppfattelse av ivaretakingen av
dyrevelferd og bærekraftsmål.
I dette prosjektet forventes det å kunne demonstrere at en mer langsom tilvekst i settefiskfasen resulterer i færre patologiske tilstander i hjertet hos voksen fisk, og forbedret overlevelse ved stressende intervensjoner under produksjon i sjø. I og med at molekylærbiologiske indikatorer på patologisk versus adaptiv utvikling av fiskehjertet også tas i bruk forbedres muligheten for å på et tidlig tidspunkt fange opp effekten av ulike tiltak. Tiltaket som er foreslått her fremstår som det som mest sannsynlig kan raskt implementeres i produksjon, men med en slik verifisering som utgangspunkt vil involverte aktører stå bedre rustet til å prioritere mellom ulike mulige tiltak. En naturlig oppfølging dersom prosjektets resultater blir som forventet vil være å gjøre en total-økonomisk vurdering av effekten av minsket produksjonstap kontra ekstra kostnader ved en langsommere smoltutvikling.
I dette prosjektet forventes det å kunne demonstrere at en mer langsom tilvekst i settefiskfasen resulterer i færre patologiske tilstander i hjertet hos voksen fisk, og forbedret overlevelse ved stressende intervensjoner under produksjon i sjø. I og med at molekylærbiologiske indikatorer på patologisk versus adaptiv utvikling av fiskehjertet også tas i bruk forbedres muligheten for å på et tidlig tidspunkt fange opp effekten av ulike tiltak. Tiltaket som er foreslått her fremstår som det som mest sannsynlig kan raskt implementeres i produksjon, men med en slik verifisering som utgangspunkt vil involverte aktører stå bedre rustet til å prioritere mellom ulike mulige tiltak. En naturlig oppfølging dersom prosjektets resultater blir som forventet vil være å gjøre en total-økonomisk vurdering av effekten av minsket produksjonstap kontra ekstra kostnader ved en langsommere smoltutvikling.
Prosjektet er organisert slik at det gjennomføres en
eksperimentell produksjonssyklus ved Havforskningsinstituttets
forskningsstasjon på Matre, med overvåking og prøvetaking sammen med
samarbeidspartnerne (arbeidspakke 1 (AP1)). Fokuset på evaluering av tiltakenes
effekt på hjertefunksjon og helse gjør at prosjektledelse er lagt til NMBU,
Veterinærhøgskolen.
AP1: Produksjon av konvensjonell og langsom smolt og overlevelse i sjø
AP1: Produksjon av konvensjonell og langsom smolt og overlevelse i sjø
AP-leder: Havforskningsinstituttet
I denne arbeidspakken vil det produseres to eksperimentelle grupper med smolt. En gruppe vil bli produsert intensivt med tilvekstrate, temperatur og lysstyring som tilsvarer normal kommersiell settefiskproduksjon (Ksmolt), og en gruppe produseres langsomt med naturlig lys og temperatur tilpasset lavere tilvekstrate (Lsmolt). Den eksperimentelle tidslinjen er basert på dagens produksjon av konvensjonell versus såkalt gammel-smolt. Konvensjonell settefisk er rundt 8–10 måneder når den settes i sjø, mens den gamle smolten er 14–16 måneder i settefiskanlegget. I forsøket vil derfor Ksmolt produseres på 10 måneder og Lsmolt på 16 måneder. Den langsommere tilvekstraten oppnås ved å bruke naturlig lys og en produksjonstemperatur på 7 °C (jfr. intensiv produksjon Ksmolt: 14 °C).
AP2: Fysiologiske endringer ved smoltifisering
AP-leder: NIVA
AP3: Re-modellering av hjertet, hjertefunksjon og hjertehelse
AP-leder: NMBU Veterinærhøgskolen
AP4: Karakterisering av morfologi og patologi
AP-leder: Aqua Kompetanse
I denne arbeidspakken vil det produseres to eksperimentelle grupper med smolt. En gruppe vil bli produsert intensivt med tilvekstrate, temperatur og lysstyring som tilsvarer normal kommersiell settefiskproduksjon (Ksmolt), og en gruppe produseres langsomt med naturlig lys og temperatur tilpasset lavere tilvekstrate (Lsmolt). Den eksperimentelle tidslinjen er basert på dagens produksjon av konvensjonell versus såkalt gammel-smolt. Konvensjonell settefisk er rundt 8–10 måneder når den settes i sjø, mens den gamle smolten er 14–16 måneder i settefiskanlegget. I forsøket vil derfor Ksmolt produseres på 10 måneder og Lsmolt på 16 måneder. Den langsommere tilvekstraten oppnås ved å bruke naturlig lys og en produksjonstemperatur på 7 °C (jfr. intensiv produksjon Ksmolt: 14 °C).
AP2: Fysiologiske endringer ved smoltifisering
AP-leder: NIVA
I denne arbeidspakken vil den fysiologiske
utviklingen av smolten undersøkes i Ksmolt og Lsmolt produsert i AP1. Gjelle-
og blodprøver vil bli tatt ved oppstart og under en periode av 10 uker før
planlagt smoltifisering. Prøver tas ukentlig under perioden 10 uker før den planlagte
smoltifiseringen. Gjellene analyseres med Smoltvision-markører (enzymaktivitet
av NKA og mRNA av alpha-enhetene NKA1a (ferskvann), NKA1b (sjøvann)).
Blodprøver tas før og etter et sjøvann-eksponeringstest og analyseres for kortisol, plasma-ioner og hematokrit (den
prosentvise volumandelen som de røde blodcellene utgjør av et
blodvolum).
AP3: Re-modellering av hjertet, hjertefunksjon og hjertehelse
AP-leder: NMBU Veterinærhøgskolen
I denne arbeidspakken skal det utføres diverse morfologiske og
molekylære undersøkelser på hjerter som prøvetas på alle tidspunktene (før og etter utsett i sjø). Her prøvetas fisk for
deformiteter, hjertefunksjon med loggere, samt molekylærbiologiske indikatorer
på hjertehelse og sirkulatorisk fysiologi, foreløpige tall på dødelighet ved
tidlig i produksjonssyklus, samt endelig evaluering av de samme indikatorene og
dødelighet samlet over produksjonssyklus ca. 16 måneder etter utsett i sjø.
AP4: Karakterisering av morfologi og patologi
AP-leder: Aqua Kompetanse
Kunnskap om laksehjertets normale morfologi og de mest
forekommende avvikene er helt nødvendig kunnskap som må inngå i enhver
sykdomsutredning med mistanke om sirkulasjonsforstyrrelse/sirkulasjonssvikt. Man
opplever at mange synes at vurdering av hjertestørrelse, hjertevekt og
morfologi kan være vanskelig pga. manglende referansemateriale og kunnskap om
hvor stor praktisk betydning de ulike gradene av avvik har. For å kunne
karakterisere graden av morfologi og patologi i hjertene fra AP1, er det
nødvendig med en fullstendig kartlegging/referansedatabase over morfologiske og
patologiske avvik som forekommer. Det er med andre ord behov for en referansedatabase
over hjertedefekter som kan forventes i prosjektet. Formålet med denne
arbeidspakken er å lage et støtteverktøy for vurdering av morfologiske avvik i
hjertet hos oppdrettet atlantisk laks som kan brukes for å vurdere hjertehelse
hos de eksperimentelle smoltgruppene (AP1). Arbeidspakken vil dessuten supplere
eksisterende kunnskap med beskrivelse av “nye” morfologiske avvik.
Prosjektgruppen vil legge vekt på å
formidle allment, til brukergrupper, og i vitenskapelige tidsskrift med høy
impact. Følgende formidlingsaktiviteter er planlagt:
1. Innledende presentasjon av bakgrunn, tidligere
resultater og prosjektplan (fra oktober 2019):
• Egen nettside for prosjektet.
• Populærvitenskaplig artikkel som beskriver prosjektet sendes forskning.no, kyst.no, ilaks.no.
• Presentasjon/ foredrag på Aquaculture Europe konferansen 2019, og (forventet) Havbrukskonferansen 2020.
• Oversiktsartikkel (review) i tidsskrift (faglig bakgrunn): Journal of Experimental Biology (IF: 3.4).
2. Foreløpig evaluering av effekter på hjertehelse (fra
mai 2021, ca 6 mnd etter smoltutsett):• Egen nettside for prosjektet.
• Populærvitenskaplig artikkel som beskriver prosjektet sendes forskning.no, kyst.no, ilaks.no.
• Presentasjon/ foredrag på Aquaculture Europe konferansen 2019, og (forventet) Havbrukskonferansen 2020.
• Oversiktsartikkel (review) i tidsskrift (faglig bakgrunn): Journal of Experimental Biology (IF: 3.4).
• Fagartikkel: Molekylærbiologiske indikatorer på hjertefunksjon hos laks i oppdrett (måljournal: Aquaculture, IF 2.7).
• Det vil bli arrangert ett en-dags fagseminar ved NMBU Veterinærhøgskolen for samarbeidspartnere og inviterte foredragsholdere, hvor prosjektets foreløpige resultater og andre pågående initiativ for økt hjertehelse og robusthet diskuteres (medio november 2021).
3. Sammenstilling av hjertedeformiteter i naturlig (langsomt produsert) og konvensjonelle smoltgrupper, sammenlignet med oppdrett ellers (fra desember 2020, ca 1 år etter smoltutsett):
• Rapport ved Aqua Kompetanse A/S.
• Prosjektets nettside.
• Fagartikkel (måljournal: Aquaculture, IF 2.7).
4. Samlet fremstilling av effekt på hjertehelse,
sirkulatorisk funksjon, og dødelighet i produksjon og ved inngrep (avlusing,
trenging, pumping, oppsamling for slakt). Fra mai 2022:
• Prosjektets nettside.
• Populærvitenskaplig artikkel som beskriver prosjektets resultater sendes forskning.no, kyst.no, ilaks.no.
• Fagartikkel (måljournal: Aquaculture, IF 2.7).
• Faglig sluttrapportering og formidling innen september 2022.
• Prosjektets nettside.
• Populærvitenskaplig artikkel som beskriver prosjektets resultater sendes forskning.no, kyst.no, ilaks.no.
• Fagartikkel (måljournal: Aquaculture, IF 2.7).
• Faglig sluttrapportering og formidling innen september 2022.