Prosjektnummer
901623
Diettfaktorer og fysiologiske mekanismer samspiller og styrer pigmentering av laksemuskel
Ny kunnskap om hvordan fôr og stress påvirker god og sikker pigmentering i laks
• Høye nivå av retinol (vitamin A) i dietten (ca. 100 000 IU) ga redusert innfarging og retensjon av astaxanthin i muskel. Middels nivå (ca. 35 000 IU) ga best farge og høyest retensjon av astaxantin.
• Gjentagende stress i form av trenging og hypoksi ga redusert retensjon av astaxanthin i muskel, unntatt i fisk fôret med en diett med høye nivåer av retinol og astaxanthin.
• Fosfolipid-kilde (marin, soya og raps) og nivå i fôr hadde ikke en signifikant effekt på astaxanthin-konsentrasjonen i muskel. Marint fosfolipid i dietten resulterte i høyere innhold av astaxanthin metabolitten idoxanthin i muskel og lever.
• Astaxanthin metaboliseres til idoxanthin, β-caroten, retinol og retinal i lever og tarmceller. I tarmceller var det mest astaxanthin, retinol og retinal, og lavest idoxanthin i fisk fôret et middels nivå av retinol i fôret (ca. 35 000 IU). I levercellene var det mest radioaktivt astaxanthin i leverceller fra fisk som hadde fått høyest nivå av retinol i fôret, mens det var mest retinol i celler fra fisk som hadde fått lavt nivå av retinol i fôret (ca. 6 500 IU).
• CRISPR-studier av genene arf4 og bco2-l ga en genredigeringseffektivitet på henholdsvis 43 % og 20,1 % ved pit-tagging, og av disse hadde 7,5 % (arf4) og 9,4 % (bco2-l) en knockout score på over 20 %. Genuttrykk ved 5 gram indikerte kompensatorisk effekt av relaterte gener som spalter astaxanthin (bco1 og bco2-l). Det var ingen signifikante forskjeller mellom gruppene i innhold av astaxanthin i muskel når fisken var henholdsvis 100 og 1100 gram.
• Gjentagende stress i form av trenging og hypoksi ga redusert retensjon av astaxanthin i muskel, unntatt i fisk fôret med en diett med høye nivåer av retinol og astaxanthin.
• Fosfolipid-kilde (marin, soya og raps) og nivå i fôr hadde ikke en signifikant effekt på astaxanthin-konsentrasjonen i muskel. Marint fosfolipid i dietten resulterte i høyere innhold av astaxanthin metabolitten idoxanthin i muskel og lever.
• Astaxanthin metaboliseres til idoxanthin, β-caroten, retinol og retinal i lever og tarmceller. I tarmceller var det mest astaxanthin, retinol og retinal, og lavest idoxanthin i fisk fôret et middels nivå av retinol i fôret (ca. 35 000 IU). I levercellene var det mest radioaktivt astaxanthin i leverceller fra fisk som hadde fått høyest nivå av retinol i fôret, mens det var mest retinol i celler fra fisk som hadde fått lavt nivå av retinol i fôret (ca. 6 500 IU).
• CRISPR-studier av genene arf4 og bco2-l ga en genredigeringseffektivitet på henholdsvis 43 % og 20,1 % ved pit-tagging, og av disse hadde 7,5 % (arf4) og 9,4 % (bco2-l) en knockout score på over 20 %. Genuttrykk ved 5 gram indikerte kompensatorisk effekt av relaterte gener som spalter astaxanthin (bco1 og bco2-l). Det var ingen signifikante forskjeller mellom gruppene i innhold av astaxanthin i muskel når fisken var henholdsvis 100 og 1100 gram.
Sammendrag av resultater fra prosjektets faglige sluttrapport (Summary in English further below)
Formålet med prosjektet var å øke kunnskapen om hvordan diettfaktorer som vitamin A og type og dose fosfolipid påvirker opptak, metabolisme og retensjon av astaxanthin i atlantisk laks, og videre hvordan dette påvirkes av stress. Det var også et mål å undersøke hvordan enkelte gener som kan være involvert i opptak og metabolisme av astaxanthin påvirker biotilgjengeligheten av astaxanthin. For å svare på disse problemstillingene ble det i prosjektet utført både tradisjonelle fôringsforsøk med måling av filetfarge og retensjon av astaxanthin, og modellstudier som innbefatter forsøk i cellekulturer med lever og tarmceller, samt knock-out (KO) studier med bruk CRISPR-metodikk. Det ble også brukt microarray-analyser for å se hvordan diettsammensetning og stress påvirker genuttrykk i sentrale vev som tarm, lever og muskel.
I et fôringsforsøk ble laks gitt seks dietter med 3 ulike nivå av retinol (vitamin A), lav (6500 IU), medium (35 000 IU) og høy (100 000 IU) kombinert med to nivå av astaxanthin (30 og 60 mg/kg) i en periode på 16 uker. Farge i filet ble målt med Minolta og scoring med SalmoFan fargevifte. Innholdet av astaxanthin ble målt med HPLC (væskekromatografi) og med NIR (nær infrarød)-spektroskopi. Det var en negativ effekt av det høyeste nivået av retinol (ca. 100 000 IU) på farge og astaxanthin i filet og retensjon av astaxanthin. Samme tendens ble funnet for innhold av astaxanthin i blod og lever, men ikke i tarm.
Formålet med prosjektet var å øke kunnskapen om hvordan diettfaktorer som vitamin A og type og dose fosfolipid påvirker opptak, metabolisme og retensjon av astaxanthin i atlantisk laks, og videre hvordan dette påvirkes av stress. Det var også et mål å undersøke hvordan enkelte gener som kan være involvert i opptak og metabolisme av astaxanthin påvirker biotilgjengeligheten av astaxanthin. For å svare på disse problemstillingene ble det i prosjektet utført både tradisjonelle fôringsforsøk med måling av filetfarge og retensjon av astaxanthin, og modellstudier som innbefatter forsøk i cellekulturer med lever og tarmceller, samt knock-out (KO) studier med bruk CRISPR-metodikk. Det ble også brukt microarray-analyser for å se hvordan diettsammensetning og stress påvirker genuttrykk i sentrale vev som tarm, lever og muskel.
I et fôringsforsøk ble laks gitt seks dietter med 3 ulike nivå av retinol (vitamin A), lav (6500 IU), medium (35 000 IU) og høy (100 000 IU) kombinert med to nivå av astaxanthin (30 og 60 mg/kg) i en periode på 16 uker. Farge i filet ble målt med Minolta og scoring med SalmoFan fargevifte. Innholdet av astaxanthin ble målt med HPLC (væskekromatografi) og med NIR (nær infrarød)-spektroskopi. Det var en negativ effekt av det høyeste nivået av retinol (ca. 100 000 IU) på farge og astaxanthin i filet og retensjon av astaxanthin. Samme tendens ble funnet for innhold av astaxanthin i blod og lever, men ikke i tarm.
Når laksen ble utsatt for stress i form av trenging og hypoksi 3 ganger per uke i 5 uker, førte det til en reduksjon i astaxanthin i filet hos laks utsatt for stress sammenlignet med en kontrollgruppe som ikke ble stresset. Laks som fikk den høyeste dosen med vitamin A og astaxanthin i fôret hadde ikke redusert nivå av astaxanthin i filet som følge av stress. Analyser av muskel med kjernemagnetisk resonans (NMR)-spektroskopi viste en endring i spekteret hvor man finner karotenoider etter at fisken var utsatt for stress, noe som indikerer at stress påvirker omdanning av astaxanthin. Det var også en interaksjon med diett, som tyder på at innholdet av retinol og astaxanthin i fôret påvirket omsetning av astaxanthin. Genekspresjon ble analysert i tarm, lever og muskler ved hjelp av Salgeno mikroarray som dekker et stort antall laksegener. Effektene av retinol og stress var svake, men flere immun-, stress- og metabolske gener ble opp- eller nedregulert.
Det ble isolert celler fra lever og tarm fra laks fôret med de ulike diettene. Cellene ble inkubert med radioaktivt astaxanthin i 48 timer. I begge celletyper ble astaxanthin metabolisert til idoxanthin, β-karoten, retinol og retinal. I tarmcellene ble det imidlertid funnet mer astaxanthin, retinol, og retinal og mindre idoxanthin hos fisk som hadde fått de to laveste dosene med retinol i fôret. Dette var i samsvar med det som ble funnet på retensjon i filet, hvor retensjonen var lavest i fisk som fikk høyest dose retinol i fôret. Det var forskjeller mellom lever og tarmceller med tanke på opptak og omsetning av astaxanthin. I levercellene utgjorde astaxanthin en større andel av total radioaktivitet enn i tarmcellene, og det var mest radioaktivt astaxanthin i leverceller fra fisk som hadde fått høyest nivå av retinol i fôret, mens det ble funnet mest retinol i leverceller fra fisk som hadde fått lav dose med retinol i fôret.
I det neste fôringsforsøket ble effekten av ulike fosfolipidkilder på deponering av astaxanthin i muskel undersøkt. Det ble tilsatt lecitin fra soya og raps og fra marine kilder til fôret i to nivå som tilsvarte mellom 1–1,7 % fosfolipid (PL) i dietten. Alle diettene ble tilsatt kolinklorid. Det ble ikke funnet signifikante effekter av fosfolipidkilde eller dose på astaxanthin eller farge i muskel, men det var høyere innhold av idoxanthin i muskel, lever og tarm hos laks som hadde fått marint fosfolipid i dietten.
Genene arf4 (ADP-ribosylation factor 4) og bco2-l (beta-carotene oxygenase 2-like) ble slått ut ved hjelp av CRISPR (genredigeringsmetode) for å avdekke mekanismer for metabolisme av astaxanthin i laks. Sekvensering av målgenene ved pit-tagging (ved ca. 15 gram) ga en genredigeringseffektivitet på 20 % for bco2-l og 43 % for arf4, men med ulik knock-out (KO) score. Genuttrykksanalyse ved 5 gram størrelse indikerte en kompensatorisk effekt i relaterte gener, slik som bco1. Analyse av pigment i liten fisk på ca. 100 gram viste ingen signifikante effekter av behandling på innholdet av astaxanthin i muskel eller lever, men i plasma var det høyest innhold av astaxanthin i arf4-gruppen. Når fisken var om lag 1100 gram var det ingen forskjeller i innhold av astaxanthin i muskel, men i lever var det numerisk lavere innhold av astaxanthin i kontroll-gruppen, men forskjellen var ikke signifikant.
Results achieved
Summary of results from the project's final report
The purpose of the project has been to increase knowledge about how dietary levels of vitamin A and phospholipids affect uptake, metabolism and retention of astaxanthin in Atlantic salmon, and further how this is affected by stress. It was also a goal in this project to investigate how certain genes that may be involved in the uptake and metabolism of astaxanthin affect the bioavailability of astaxanthin. Both traditional feeding trials with measurement of fillet color and retention of astaxanthin, and model studies that include trials in cell cultures with liver and intestinal cells, as well as knock-out (KO) studies using CRISPR methodology have been carried out in the project. Analysis of gene expression using microarray analysis have been used to see how diet and stress affected gene expression in central tissues such as intestine, liver and muscle.
In a feeding experiment, salmon were given six diets with 3 different levels of retinol (vitamin A), low (6500 IU/kg), medium (35,000 IU/kg) and high (100,000 IU/kg) combined with two levels of astaxanthin (30 and 60 mg/kg) for a period of 16 weeks. Fillet color was measured with Minolta and scored visually with SalmoFan. The content of astaxanthin was measured with high performance liquid chromatography (HPLC) and with NIR (near infrared) pectroscopy. There was a negative effect of the highest level of retinol (about 100,000 IU/kg) on color and astaxanthin in fillets and retention of astaxanthin. The same tendency was found for the content of astaxanthin in the blood and liver, but not in the intestine.
When the salmon were exposed to stress in the form of crowding and hypoxia 3 times per week for 5 weeks, it led to a reduction in astaxanthin in the fillet of salmon exposed to stress compared to a control group. However, salmon that received the highest dose of vitamin A and astaxanthin in the feed did not have a reduced level of astaxanthin in the fillet under stressful conditions. Analysis of muscle with nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy showed changes in the part of the NMR spectrum where carotenoids are found in fish exposed to stress, which indicates that stress affects the conversion of astaxanthin. There was also an interaction with diet, which suggests that the content of retinol and astaxanthin in the feed influenced the turnover of astaxanthin. Gene expression was analyzed in intestine, liver and muscle using the Salgeno microarray, which covers all the salmon genes. The effects of retinol and stress were weak, but several immune, stress and metabolic genes were up- or down-regulated.
Cells were isolated from the liver and intestine of salmon fed the six diets and the cells were incubated with radioactive astaxanthin for 48 hours. In both cell types, astaxanthin was metabolized to idoxanthin, β-carotene, retinol and retinal. In the intestinal cells, however, more astaxanthin, retinol and retinal and less idoxanthin were found in fish that had received the two lowest doses of retinol in the feed. This was in accordance with what was found on retention in fillets, where retention was lowest in fish that received the highest dose of retinol in the feed. There were differences between liver and intestinal cells regarding uptake and turnover of astaxanthin. Astaxanthin made up a larger proportion of total radioactivity in liver cells than in intestinal cells. The highest concentration of radioactive astaxanthin was found in liver cells from fish that received the highest level of retinol in the feed, whereas the highest concentration of radioactive retinol was found in liver cells from fish that had received a low dose of retinol in the feed.
In the next feeding experiment, the effect of different phospholipid sources on the deposition of astaxanthin in muscle was examined. Lecithin from soy and rapeseed and from marine sources was added to the feed at two levels corresponding to between 1–1.7% phospholipids (PL) in the diet. All diets were supplemented with choline chloride. No significant effects of phospholipid source or dose were found on astaxanthin or color in muscle, but there was a higher content of idoxanthin in muscle, liver and intestine in salmon that had received marine phospholipids in the diet.
The genes arf-4 (ADP-ribosylation factor 4) og bco2-l (beta-carotene oxygenase 2-like) were knocked out using CRISPR to reveal mechanisms of metabolism of astaxanthin in salmon. Gene expression analysis at 5 gram size indicated a compensatory effect in related genes, such as boc1. Analysis of pigment in small fish of approximately 100 gram showed no significant effects of treatment on the content of astaxanthin in muscle or liver, but in plasma the content of astaxanthin was highest in the arf4 group. When the fish was about 1100 gram, there were no differences in the content of astaxanthin in muscle, but in the liver there was a numerically lower content of astaxanthin in the control group, but the difference was not significant.
Det ble isolert celler fra lever og tarm fra laks fôret med de ulike diettene. Cellene ble inkubert med radioaktivt astaxanthin i 48 timer. I begge celletyper ble astaxanthin metabolisert til idoxanthin, β-karoten, retinol og retinal. I tarmcellene ble det imidlertid funnet mer astaxanthin, retinol, og retinal og mindre idoxanthin hos fisk som hadde fått de to laveste dosene med retinol i fôret. Dette var i samsvar med det som ble funnet på retensjon i filet, hvor retensjonen var lavest i fisk som fikk høyest dose retinol i fôret. Det var forskjeller mellom lever og tarmceller med tanke på opptak og omsetning av astaxanthin. I levercellene utgjorde astaxanthin en større andel av total radioaktivitet enn i tarmcellene, og det var mest radioaktivt astaxanthin i leverceller fra fisk som hadde fått høyest nivå av retinol i fôret, mens det ble funnet mest retinol i leverceller fra fisk som hadde fått lav dose med retinol i fôret.
I det neste fôringsforsøket ble effekten av ulike fosfolipidkilder på deponering av astaxanthin i muskel undersøkt. Det ble tilsatt lecitin fra soya og raps og fra marine kilder til fôret i to nivå som tilsvarte mellom 1–1,7 % fosfolipid (PL) i dietten. Alle diettene ble tilsatt kolinklorid. Det ble ikke funnet signifikante effekter av fosfolipidkilde eller dose på astaxanthin eller farge i muskel, men det var høyere innhold av idoxanthin i muskel, lever og tarm hos laks som hadde fått marint fosfolipid i dietten.
Genene arf4 (ADP-ribosylation factor 4) og bco2-l (beta-carotene oxygenase 2-like) ble slått ut ved hjelp av CRISPR (genredigeringsmetode) for å avdekke mekanismer for metabolisme av astaxanthin i laks. Sekvensering av målgenene ved pit-tagging (ved ca. 15 gram) ga en genredigeringseffektivitet på 20 % for bco2-l og 43 % for arf4, men med ulik knock-out (KO) score. Genuttrykksanalyse ved 5 gram størrelse indikerte en kompensatorisk effekt i relaterte gener, slik som bco1. Analyse av pigment i liten fisk på ca. 100 gram viste ingen signifikante effekter av behandling på innholdet av astaxanthin i muskel eller lever, men i plasma var det høyest innhold av astaxanthin i arf4-gruppen. Når fisken var om lag 1100 gram var det ingen forskjeller i innhold av astaxanthin i muskel, men i lever var det numerisk lavere innhold av astaxanthin i kontroll-gruppen, men forskjellen var ikke signifikant.
Results achieved
Summary of results from the project's final report
The purpose of the project has been to increase knowledge about how dietary levels of vitamin A and phospholipids affect uptake, metabolism and retention of astaxanthin in Atlantic salmon, and further how this is affected by stress. It was also a goal in this project to investigate how certain genes that may be involved in the uptake and metabolism of astaxanthin affect the bioavailability of astaxanthin. Both traditional feeding trials with measurement of fillet color and retention of astaxanthin, and model studies that include trials in cell cultures with liver and intestinal cells, as well as knock-out (KO) studies using CRISPR methodology have been carried out in the project. Analysis of gene expression using microarray analysis have been used to see how diet and stress affected gene expression in central tissues such as intestine, liver and muscle.
In a feeding experiment, salmon were given six diets with 3 different levels of retinol (vitamin A), low (6500 IU/kg), medium (35,000 IU/kg) and high (100,000 IU/kg) combined with two levels of astaxanthin (30 and 60 mg/kg) for a period of 16 weeks. Fillet color was measured with Minolta and scored visually with SalmoFan. The content of astaxanthin was measured with high performance liquid chromatography (HPLC) and with NIR (near infrared) pectroscopy. There was a negative effect of the highest level of retinol (about 100,000 IU/kg) on color and astaxanthin in fillets and retention of astaxanthin. The same tendency was found for the content of astaxanthin in the blood and liver, but not in the intestine.
When the salmon were exposed to stress in the form of crowding and hypoxia 3 times per week for 5 weeks, it led to a reduction in astaxanthin in the fillet of salmon exposed to stress compared to a control group. However, salmon that received the highest dose of vitamin A and astaxanthin in the feed did not have a reduced level of astaxanthin in the fillet under stressful conditions. Analysis of muscle with nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy showed changes in the part of the NMR spectrum where carotenoids are found in fish exposed to stress, which indicates that stress affects the conversion of astaxanthin. There was also an interaction with diet, which suggests that the content of retinol and astaxanthin in the feed influenced the turnover of astaxanthin. Gene expression was analyzed in intestine, liver and muscle using the Salgeno microarray, which covers all the salmon genes. The effects of retinol and stress were weak, but several immune, stress and metabolic genes were up- or down-regulated.
Cells were isolated from the liver and intestine of salmon fed the six diets and the cells were incubated with radioactive astaxanthin for 48 hours. In both cell types, astaxanthin was metabolized to idoxanthin, β-carotene, retinol and retinal. In the intestinal cells, however, more astaxanthin, retinol and retinal and less idoxanthin were found in fish that had received the two lowest doses of retinol in the feed. This was in accordance with what was found on retention in fillets, where retention was lowest in fish that received the highest dose of retinol in the feed. There were differences between liver and intestinal cells regarding uptake and turnover of astaxanthin. Astaxanthin made up a larger proportion of total radioactivity in liver cells than in intestinal cells. The highest concentration of radioactive astaxanthin was found in liver cells from fish that received the highest level of retinol in the feed, whereas the highest concentration of radioactive retinol was found in liver cells from fish that had received a low dose of retinol in the feed.
In the next feeding experiment, the effect of different phospholipid sources on the deposition of astaxanthin in muscle was examined. Lecithin from soy and rapeseed and from marine sources was added to the feed at two levels corresponding to between 1–1.7% phospholipids (PL) in the diet. All diets were supplemented with choline chloride. No significant effects of phospholipid source or dose were found on astaxanthin or color in muscle, but there was a higher content of idoxanthin in muscle, liver and intestine in salmon that had received marine phospholipids in the diet.
The genes arf-4 (ADP-ribosylation factor 4) og bco2-l (beta-carotene oxygenase 2-like) were knocked out using CRISPR to reveal mechanisms of metabolism of astaxanthin in salmon. Gene expression analysis at 5 gram size indicated a compensatory effect in related genes, such as boc1. Analysis of pigment in small fish of approximately 100 gram showed no significant effects of treatment on the content of astaxanthin in muscle or liver, but in plasma the content of astaxanthin was highest in the arf4 group. When the fish was about 1100 gram, there were no differences in the content of astaxanthin in muscle, but in the liver there was a numerically lower content of astaxanthin in the control group, but the difference was not significant.
Prosjektet har gitt ny kunnskap om hvordan diettfaktorer som vitamin A og fosfolipider påvirker opptak, metabolisme og retensjon av pigment (astaxanthin) i atlantisk laks, og videre hvordan stress påvirker astaxanthin-retensjon og omsetning. Resultatene vil kunne benyttes av fôrselskap og oppdrettere for å tilpasse diettene slik at laksens behov for vitaminer og antioksidanter dekkes når den blir utsatt for et stressende miljø, som også påvirker konsentrasjonen av antioksidanten astaxanthin i fileten.
-
Faktaark: Vitamin A i fôret og stress påvirker utnyttelse av astaxanthin hos laks
Nofima. 23. juni 2022.
I norsk lakseoppdrett har man de siste årene observert dårligere pigmentering av laksefilet til tross for økt tilsetning av relativt kostbart astaxanthin til fôret. Dette tyder på at man ikke fullt ut kan forbedre innfarging av laksemuskel ved å øke innholdet av astaxanthin i fôret. Resultatet blir nedklassifisering av laks og tap for næringen.
Den karakteristiske rødfargen på muskel er den mest iøynefallende forskjellen mellom laksefisk og andre fiskeslag, og god innfarging er kanskje det fremste kvalitetskriteriet hos laks. Fargen skyldes at astaxanthin tilsatt fôret tas opp i kroppen og bindes til muskelproteiner. Vanligvis blir bare om lag 10 % av spist astaxanthin avleiret i laksefileten (10 % retensjon). Årsakene til denne lave utnyttelsesgraden er både lav absorbsjon (fordøyelighet) over tarmen (vanligvis 30–50 %) og at mye av det absorberte astaxanthinet blir nedbrutt og utskilt. Det er nærliggende å knytte nedgangen i pigmentering til endringer som har skjedd i kommersiell produksjonen av laks i Norge de siste årene; her kan nevnes overgang fra fôr basert på overvekt av marine ingredienser til fôr med mer planteingredienser, og økt håndtering knyttet til behandling mot lakselus. Det kan også være samspillseffekter mellom disse faktorene, ved at fôrsammensetningen for eksempel påvirker laksens evne til å håndtere stress. Dette prosjektet vil studere hvordan fôrsammensetning påvirker fysiologiske mekanismer som styrer pigmenteringen av laksemuskel.
Den karakteristiske rødfargen på muskel er den mest iøynefallende forskjellen mellom laksefisk og andre fiskeslag, og god innfarging er kanskje det fremste kvalitetskriteriet hos laks. Fargen skyldes at astaxanthin tilsatt fôret tas opp i kroppen og bindes til muskelproteiner. Vanligvis blir bare om lag 10 % av spist astaxanthin avleiret i laksefileten (10 % retensjon). Årsakene til denne lave utnyttelsesgraden er både lav absorbsjon (fordøyelighet) over tarmen (vanligvis 30–50 %) og at mye av det absorberte astaxanthinet blir nedbrutt og utskilt. Det er nærliggende å knytte nedgangen i pigmentering til endringer som har skjedd i kommersiell produksjonen av laks i Norge de siste årene; her kan nevnes overgang fra fôr basert på overvekt av marine ingredienser til fôr med mer planteingredienser, og økt håndtering knyttet til behandling mot lakselus. Det kan også være samspillseffekter mellom disse faktorene, ved at fôrsammensetningen for eksempel påvirker laksens evne til å håndtere stress. Dette prosjektet vil studere hvordan fôrsammensetning påvirker fysiologiske mekanismer som styrer pigmenteringen av laksemuskel.
Hovedmål
Å bidra med ny kunnskap i å utvikle et fôr som sikrer god og sikker pigmentering, gjennom økt forståelse av astaxanthin-metabolismen i laks og hvordan denne påvirkes av ulike komponenter i fôret, og videre om stress påvirker utnyttelsen av astaxanthin
Delmål
1. Å måle effekter av retinoidinnhold i laksefôr på utnyttelse av astaxanthin fra fôret til muskelinnfarging.
2. Å måle effekter av gjentatt hypoxi på muskelpigmentering og stressresponser hos laks med ulik vitamin A og astaxanthin-status.
3. Å undersøke hvordan ulike fosfolipider og mengder av disse påvirker opptak, transport, metabolisme og astaxanthin-avleiring i muskel hos laks.
4. Å gjøre modellstudier ved hjelp av cellemodeller og genredigering (CRISPR) for å avdekke sentrale mekanismer for metabolisme av astaxanthin i laks.
Å bidra med ny kunnskap i å utvikle et fôr som sikrer god og sikker pigmentering, gjennom økt forståelse av astaxanthin-metabolismen i laks og hvordan denne påvirkes av ulike komponenter i fôret, og videre om stress påvirker utnyttelsen av astaxanthin
Delmål
1. Å måle effekter av retinoidinnhold i laksefôr på utnyttelse av astaxanthin fra fôret til muskelinnfarging.
2. Å måle effekter av gjentatt hypoxi på muskelpigmentering og stressresponser hos laks med ulik vitamin A og astaxanthin-status.
3. Å undersøke hvordan ulike fosfolipider og mengder av disse påvirker opptak, transport, metabolisme og astaxanthin-avleiring i muskel hos laks.
4. Å gjøre modellstudier ved hjelp av cellemodeller og genredigering (CRISPR) for å avdekke sentrale mekanismer for metabolisme av astaxanthin i laks.
Dette
prosjektet vil gi kunnskap som er nødvendig for at laksenæringen i fremtiden
trygt skal kunne produsere laks ved bruk av moderne ingredienser i fôr uten at
det går ut over pigmentering av filet og fiskehelse. Dette gjøres ved å
generere ny kunnskap om hvordan ulike nivåer av retinol og ulike
fosfolipidkilder i fôret påvirker opptak, transport, metabolisme og innfarging
av laksemuskel. Dette prosjektet vil dermed bidra med ny kunnskap om en
sammensetning av dietten som sikrer god innfarging av filet.
Gjennomsnittlig forbruk av astaxanthin i fôr har økt med 43 % de siste ti årene. Med dagens pris på astaxanthin vil dette utgjøre i overkant av 200 mill. kr i ekstra årlig kostnad for næringen, basert på en årlig produksjon av 1,7 millioner tonn laksefôr i Norge. I tillegg kommer nedklassifisering og redusert omdømme som følge av dårlig innfarging, noe som er vanskeligere å tallfeste nøyaktig, men klart uheldig for norsk laksenæring. Prosjektet vil bidra med ny kunnskap ved å forstå samspillseffekter mellom fôrråvarer og fysiologiske mekanismer i laksen. Samspillseffekter har vært lite studert tidligere og kunnskapen på dette området er mangelfull. Samtidig er dette kunnskap som er lett å anvende og implementere i videre studier, fôrdesign og til å fremme helsen til fisken. Gjennom økt kunnskap om balansert sammensetning av næringsstoffer i fôret vil man bedre kunne møte fiskens behov for næringsstoffer som fører til stabil pigmentering av laksemuskel.
Gjennomsnittlig forbruk av astaxanthin i fôr har økt med 43 % de siste ti årene. Med dagens pris på astaxanthin vil dette utgjøre i overkant av 200 mill. kr i ekstra årlig kostnad for næringen, basert på en årlig produksjon av 1,7 millioner tonn laksefôr i Norge. I tillegg kommer nedklassifisering og redusert omdømme som følge av dårlig innfarging, noe som er vanskeligere å tallfeste nøyaktig, men klart uheldig for norsk laksenæring. Prosjektet vil bidra med ny kunnskap ved å forstå samspillseffekter mellom fôrråvarer og fysiologiske mekanismer i laksen. Samspillseffekter har vært lite studert tidligere og kunnskapen på dette området er mangelfull. Samtidig er dette kunnskap som er lett å anvende og implementere i videre studier, fôrdesign og til å fremme helsen til fisken. Gjennom økt kunnskap om balansert sammensetning av næringsstoffer i fôret vil man bedre kunne møte fiskens behov for næringsstoffer som fører til stabil pigmentering av laksemuskel.
Prosjektet gjennomføres i fire arbeidspakker (AP-er):
AP1: Effekt av retinol i fôr på metabolisme av astaxanthin og innfarging av filet
Et forsøk med laks i sjøvann vil bli utført ved Skretting ARC sin forsøksstasjon på Lerang. Seks ulike forsøksfôr vil bli produsert ved ekstrudering på Skretting ARC sin fôrteknologifabrikk i Stavanger. Det vil bli brukt en grunnformulering med lavt innhold av marint fett og protein, som dermed vil være lav på retinoider (vitamin A). Til denne grunnblandingen vil det bli tilsatt to ulike nivåer av astaxanthin og tre ulike nivåer av vitamin A for å studere hvordan retinolnivået i fôret påvirker pigmentering av filet og metabolisme av astaxantin i ulike vev.
AP2: Hypoxi stress og effekt på innfarging av muskel til laks gitt ulike doser retinol og astaxanthin i fôret
Laks fra AP 1 vil utsettes for stress ved reduksjon av oksygeninnhold i vannet, og det vil studeres hvordan dette påvirker metabolisme av astaxanthin og pigmentering av filet.
AP3: Innhold og sammensetning av fosfolipid i fôr – effekter på opptak, transport og metabolisme av astaxanthin
Et forsøk med laks i sjøvann vil bli utført ved Skretting ARC sin forsøksstasjon på Lerang. Seks ulike forsøksfôr vil bli produsert med ulike marine og plantebaserte fosfolipidkilder. Fôrene vil bli gitt til triplikate kar med laks i sjøvann med en startvekt rundt 200 g inntil en firedobling i vekt.
Det vil studeres hvordan fosfolipidkilde i fôret påvirker opptak, transport av astaxanthin i lipoproteiner og metabolisme og deponering av astaxanthin i lever og filet.
AP4: Cellemodellstudier av astaxanthin-metabolisme
Metabolisme/omdanning av astaxanthin i tarm og i lever kan antagelig påvirke hvor mye astaxanthin som er tilgjengelig for deponering i muskel. I denne arbeidspakken vil man studere hvor stor andel av astaxanthinet fra dietten som omdannes i lever og tarm.
Forsøk med primære tarm- og leverceller i kultur (isolert fra laks i AP1)
AP1: Effekt av retinol i fôr på metabolisme av astaxanthin og innfarging av filet
Et forsøk med laks i sjøvann vil bli utført ved Skretting ARC sin forsøksstasjon på Lerang. Seks ulike forsøksfôr vil bli produsert ved ekstrudering på Skretting ARC sin fôrteknologifabrikk i Stavanger. Det vil bli brukt en grunnformulering med lavt innhold av marint fett og protein, som dermed vil være lav på retinoider (vitamin A). Til denne grunnblandingen vil det bli tilsatt to ulike nivåer av astaxanthin og tre ulike nivåer av vitamin A for å studere hvordan retinolnivået i fôret påvirker pigmentering av filet og metabolisme av astaxantin i ulike vev.
AP2: Hypoxi stress og effekt på innfarging av muskel til laks gitt ulike doser retinol og astaxanthin i fôret
Laks fra AP 1 vil utsettes for stress ved reduksjon av oksygeninnhold i vannet, og det vil studeres hvordan dette påvirker metabolisme av astaxanthin og pigmentering av filet.
AP3: Innhold og sammensetning av fosfolipid i fôr – effekter på opptak, transport og metabolisme av astaxanthin
Et forsøk med laks i sjøvann vil bli utført ved Skretting ARC sin forsøksstasjon på Lerang. Seks ulike forsøksfôr vil bli produsert med ulike marine og plantebaserte fosfolipidkilder. Fôrene vil bli gitt til triplikate kar med laks i sjøvann med en startvekt rundt 200 g inntil en firedobling i vekt.
Det vil studeres hvordan fosfolipidkilde i fôret påvirker opptak, transport av astaxanthin i lipoproteiner og metabolisme og deponering av astaxanthin i lever og filet.
AP4: Cellemodellstudier av astaxanthin-metabolisme
Metabolisme/omdanning av astaxanthin i tarm og i lever kan antagelig påvirke hvor mye astaxanthin som er tilgjengelig for deponering i muskel. I denne arbeidspakken vil man studere hvor stor andel av astaxanthinet fra dietten som omdannes i lever og tarm.
Forsøk med primære tarm- og leverceller i kultur (isolert fra laks i AP1)
Cellene vil dyrkes i kultur, inkuberes med radioaktivt merket astaxanthin og deretter vil radioaktivt retinol bestemmes ved hjelp av UPLC knyttet opp mot radiodetektor.
Knockout-studier ved hjelp av CRISPR/Cas9
In vitro- og in vivo-studier med genredigering vil bli benyttet for å undersøke funksjonen og nedstrømseffekter av gener involvert i opptak og metabolisme av astaxanthin.
Knockout-studier ved hjelp av CRISPR/Cas9
In vitro- og in vivo-studier med genredigering vil bli benyttet for å undersøke funksjonen og nedstrømseffekter av gener involvert i opptak og metabolisme av astaxanthin.
Prosjektgruppen vil legge til rette for overføring av kunnskap på tvers av verdikjeden. De deltakende forskere vil presentere forskningsresultater på konferanser og arbeidsmøter (workshops) og publisere i populære og tidsskrifter med fagfellevurdering.
Tidlig i prosjektperioden, vil en brosjyre som inneholder generell prosjektinformasjon bli utformet og distribuert på relevante møter for å stimulere offentlig interesse og for å gi et bredere spekter av aktører innen havbruksnæringen mulighet til å komme i kontakt med prosjektpartnerne.
Resultater fra prosjektet vil også bli publisert gjennom partnernes egne nettsider. Prosjektgruppen vil nå ut til aktuelle interessenter, inkludert de viktigste oppdrettere og fiskefôrprodusenter i Norge gjennom de årlige dialogmøtene arrangert i samarbeid med FHF.
Resultater vil også bli presentert på Forskningsrådet sin Havbrukskonferanse. Formidling av resultater vil også bli gjort gjennom vitenskapelig formidling i ledende internasjonale tidsskrifter med fagfellevurdering, samt gjennom nasjonale og internasjonale konferanser og arbeidsmøter (workshops) som innenfor fiskehelse, kvalitet og generell akvakultur.
Tidlig i prosjektperioden, vil en brosjyre som inneholder generell prosjektinformasjon bli utformet og distribuert på relevante møter for å stimulere offentlig interesse og for å gi et bredere spekter av aktører innen havbruksnæringen mulighet til å komme i kontakt med prosjektpartnerne.
Resultater fra prosjektet vil også bli publisert gjennom partnernes egne nettsider. Prosjektgruppen vil nå ut til aktuelle interessenter, inkludert de viktigste oppdrettere og fiskefôrprodusenter i Norge gjennom de årlige dialogmøtene arrangert i samarbeid med FHF.
Resultater vil også bli presentert på Forskningsrådet sin Havbrukskonferanse. Formidling av resultater vil også bli gjort gjennom vitenskapelig formidling i ledende internasjonale tidsskrifter med fagfellevurdering, samt gjennom nasjonale og internasjonale konferanser og arbeidsmøter (workshops) som innenfor fiskehelse, kvalitet og generell akvakultur.
Medieomtale
Stress gjør laksen blekere – fôret spiller også en viktig rolle
msn.no
Dette gjør stress med fargen på laksen
forskning.no
Stress gir blekere laksefilet
Finnmark dagblad
Stresset laks blir blekere
kyst.no
Stresset laks blir blekere
nofima.no
Ny forskning: Stresset laks blir blekere, med ett unntak
Intrafish
Oppdrettslaksen er ikke naturlig rosa, den er hvitbeige
nrk.no
Vil finne ut hvordan fôr, stress og laksefarge henger sammen
nofima.no