Prosjektnummer
Nefrokalsinose hos laksesmolt: En kartleggingsundersøkelse med fokus på risikofaktorer (NEFROSMOLT)
Nefrokalsinose har vært kjent som en produksjonsrelatert sykdom hos oppdrettslaks i mer enn 20 år, og beskrives som utfelling av mineraler i nyretubuli og urinlederen og/eller samlerør. I dette prosjektet har man vist at selv om det er mulig å identifisere alvorlige grader av nefrokalsinose makroskopisk, bør man bruke histologi til å vurdere tilstanden for en mer presis diagnostikk. Bruken av røntgen ble testet i en pilotstudie, og gir interessante muligheter for å vurdere nefrokalsinose uten å måtte avlive fisken. I en kartleggingsstudie utført i settefiskanlegg i Midt-Norge og deres mottaksanlegg ble alle fiskegruppene diagnostisert med nefrokalsinose. Mens de fleste fiskene hadde milde grader av nefrokalsinose, med ubetydelige vevsskader, hadde enkelte fisk alvorlige grader av nefrokalsinose med nesten fullstendig tap av normal nyrestruktur. Nefrokalsinose var mest sannsynlig reversibel etter utsett i sjø hos fisk med milde grader, mens fisk med alvorlige grader av nefrokalsinose ikke overlevde overgangen til sjø. Uavhengig av alvorlighetsgraden av nefrokalsinose, bestod mineralkompleksene hovedsakelig av amorf karbonatapatitt, et kalsiumdominert mineral.
I tillegg ble et flertall av fisk med nefrokalsinose diagnostisert med hyperkalsemi (forhøyede nivåer av kalsium i blodet). Fisk med moderate og alvorlige grader av nefrokalsinose hadde også høye plasmanivåer av magnesium, glukose og aspartat aminotransferase, som mest sannsynlig var en indikasjon på forstyrret osmoregulering og økt stressnivå. En transkriptomstudie avdekket at fisk med alvorlig nefrokalsinose hadde en massiv nedregulering av metabolisme og energiproduksjon, en oppregulering av signalveier involverte i vevsreparasjon og funksjonsvedlikehold, samt en oppregulering av inflammatoriske responser. Disse resultatene indikerte tydelig at nefrokalsinose er en alvorlig velferdsutfordring hos atlantisk laks, som kan ha dramatiske konsekvenser for fiskens overlevelse.
Forskjeller i fôrsammensetning brukt i de ulike anleggene i kartleggingstudien var ikke korrelert med forskjellene i andel fisk med nefrokalsinose. Dette kan bety at nefrokalsinose ikke er direkte relatert til fôrsammensetningen. Resultatene viste heller ikke noen sammenheng mellom CO₂-konsentrasjoner i vann og utvikling av nefrokalsinose. Resultatene indikerte imidlertid tydelig at en høyere andel fisk med nefrokalsinose ble funnet i settefiskanleggene som brukte sjøvannstilsetning i sitt driftsvann. Det kan derfor være at nefrokalsinose kan være relatert til en økning i konsentrasjonen av ioner i driftsvannet.
Det ble derfor gjennomført et forsøk ved et settefiskanlegg, hvor utviklingen av nefrokalsinose ble fulgt parallelt med vannkvalitet før og under tilsetting av sjøvann. En klar økning i andelen fisk med nefrokalsinose, kort tid etter tilsetning av sjøvann i karene, støttet observasjonene i kartleggingsstudien som antydet at sjøvann kan være en av faktorene som forårsaker nefrokalsinose. Settefiskanlegget tilsatte sjøvann mens fisken fikk “vintersignal” (LD12:12) som betyr at fisken fortsatt oppfattet at det var vinter og således ikke hadde begynt smoltifiseringsprosessen. Dette kan ha resultert i en manglende overensstemmelse i smoltifiseringssignaler, noe som førte til osmoregulatorisk stress. Fisken hadde en økning i kalsium- og magnesiumnivået i blodet etter og under tilsetning av sjøvann, som først ble regulert ned når saliniteten stabiliserte seg. Hormoner som reduserer kalsiumopptak over gjeller samtidig som de hemmer tarmens kalsiumopptak ble oppregulert hos fisk med nefrokalsinose sammenlignet med kontroll. Dette kan ha vært relatert til dannelsen av kalsiumavleiringer i nyrene, da lokal dysregulering av kalsiumhomeostase i nyrenes interstitium kan spille en nøkkelrolle i patogenesen av nefrokalsinose.
Accordingly, a majority of fish affected by nephrocalcinosis were diagnosed with hypercalcemia (elevated levels of calcium in blood). Fish affected by moderate and severe forms of nephrocalcinosis also exhibited high levels of plasma magnesium, glucose, and aspartate aminotransferase, which were most likely an indication of disturbed osmoregulation and increased stress levels. A transcriptome study revealed that fish with severe nephrocalcinosis had a massive downregulation of metabolism and energy production, an upregulation of signaling pathways involved tissue repair and function maintenance as well as an upregulation of inflammatory responses. These results clearly indicated that nephrocalcinsosis is a serious welfare challenge in Atlantic salmon, which can have dramatic consequences on fish survival.
Differences in feed composition used in the different facilities was not correlated with the differences in the proportion of fish with nephrocalcinosis. This suggested that nephrocalcinosis was not directly related to the feed composition. The results neither showed a correlation between CO₂-concentrations in water and the development of nephrocalcinosis. However, they clearly indicated that a higher proportion of fish with nephrocalcinosis was found in the hatcheries that added seawater to their operational water. This suggested that nephrocalcinosis could be related to the net increase of divalent ion concentration caused by adding seawater to the operational water.
A trial was therefore conducted at a nursery, where the development of nephrocalcinosis was monitored in parallel to water composition before and during the addition of seawater. A clear increase in the proportion of fish with nephrocalcinosis shortly after the addition of seawater in the tanks, supported the observations in the survey which suggested that seawater may be one of the factors causing nephrocalcinosis. The nursery added seawater while the fish were still given ‘winter-signal’, witch meant that the fish had not began smoltification. This may have resulted in a mismatch of smoltification-signals, creating a osmoregulatory stress. Accordingly, fish exhibited an increase in calcium and magnesium levels in blood after addition of seawater, with subsequent decrease first after the salinity concentrations stabilized. Hormones that reduce calcium uptake over gills while inhibiting intestinal calcium uptake were upregulated in fish with nephrocalcinosis as compared to control. This may have been related to the formation of calcium deposits in the kidneys, as local dysregulation of calcium homeostasis in the renal interstitium may play a key role in the pathogenesis of nephrocalcinosis.
-
Delrapport: Nefrokalsinose hos laksesmolt – en kartleggingsundersøkelse med fokus på risikofaktorer
Aqua Kompetanse AS. 10. mars 2021. Av Lauris Boissonnot, Christine Klykken (NTNU) og Silje Stensby-Skjærvik.
-
Popular scientific article: Incidence of nephrocalcinosis in Norwegian farmed salmon
Article in Info-RAS, July 2021. Christine Klykken, Lauris Boissonnot, Liss Lunde, and Silje Stensby-Skjærvik.
-
Populærformidling: Forekomst av nefrokalsinose hos oppdrettslaks i Midt-Norge
Norsk Fiskeoppdrett, 12, 2020, s. 40. Av Christine Klykken, Lauris Boissonnot, Liss Lunde og Silje Stensby-Skjærvik (NTNU).
-
Article in Aquaculture, no. 554 (2022) 738104. By Christine Klykken (Aqua Kompetanse AS), Anne Katrine Reed (Pharmaq Analytiq AS), Alf Seljenes Dalum (Nofima), Rolf Erik Olsen (NTNU), Morten K. Moe (Akershus University Hospital), Kari Johanne Kihle Attramadal (NTNU), and Lauris Boissonnot (Aqua Kompetanse AS).
-
Aqua Kompetanse AS. Rapport. Juli 2022. Av Lauris Boissonnot, Christine Klykken og Silje Stensby-Skjærvik.
Prosjektet vil kunne bidra til å forbedre helse og velferd hos laksesmolt i settefiskproduksjon gjennom undersøkelser av miljøfaktorer knyttet til utviklingen av nefrokalinose, som vannmiljø og fôr. Prosjektet vil også lete etter mekanismene bak tilstanden ved hjelp av molekylærbiologiske metoder. Resultatene vil danne grunnlag for utvikling av tiltak for å begrense nefrokalsinose i settefiskanlegg.
• Å identifisere sannsynlige årsaker eller faktorer som spiller inn ved utvikling av nefrokalsinose og/eller HSS.
• Å implementere tiltak i anlegg med høy prevalens av nefrokalsinose, og følge opp disse tiltakene med påfølgende evaluering.
Følgende data vil bli samlet inn:
• Registrering av eventuelle funn av HSS.
• Undersøkelser av forkalkningers sammensetning ved optisk krystallografi og såkalte “Fourier transform infrared spektroskopi (FTIR)” og/eller “attenuated total reflection” (ATR) (utføres av Minnesota Urolith Center).
• Analyser av gjellebue for smoltstatus ved qPCR-analyse (kvantitativ måleteknikk) av ferskvanns og saltvanns ATPase (utføres av Pharmaq Analytiq).
• Analyser av blodprøver ved hjelp av en Randox klinisk autoanalysator for måling av relevante ioner som magnesium, kalsium og fosfor samt lekkasjeenzymer for undersøkelse av mulige betennelsesreaksjoner (utføres av NTNU).
• Registrering av morfologi, driftsopplysninger, produksjonsregime, opplysninger om vannkvalitet både i driftsvann og i inntakskilde samt helsehistorikk til fiskegruppen.
Resultatene fra denne arbeidspakken vil bli brukt i arbeidspakkene 2 til 4.
Fôrprøver fra de 10 anleggene vil bli analysert for innhold av kalsium, fosfat, natrium, klorid, jern og magnesium. Metoden som vil bli benyttet er såkalt “quadruple inductively coupled mass spectrometry” (ICP-MS). I tillegg vil diettene bli analysert for totalprotein, totalfett, aske og karbohydrater etter standard metodikk. Øvrige analyser som urinsyre og oksalsyre vil bli analysert med standard HPLC-metoder dersom analyser av forkalkninger tilsier at disse bidrar til utfellingene.
Samlede resultater for arbeidspakke 1 og 2 vil bli undersøkt ved multivariat dataanalyse, for å anslå hvilke parametere i vannmiljøet og fôr som er knyttet til nefrokalsinose.
AP 3: RNA-sekvensering med fokus på bakenforliggende mekanismer
• presentasjon av resultatene på bransjens egne konferanser
• 1–2 publikasjoner i populærvitenskapelig tidsskrift
• 2 “open access” artikler i vitenskapelige publikasjoner
• 2 åpne seminar hvor resultater fra prosjektet presenteres og diskuteres
-
Aqua Kompetanse AS. Rapport. Juli 2022. Av Lauris Boissonnot, Christine Klykken og Silje Stensby-Skjærvik.