Back to search

HAVBRUK2-Stort program for havbruksforskning

Microbial endocrinology as an instigator of bacterial fish disease

Alternative title: Mikrobiell endokrinologi som en pådriver for bakteriell fiskesykdom

Awarded: NOK 12.0 mill.

Project Number:

336037

Application Type:

Project Period:

2023 - 2026

Partner countries:

I senere år har sykdomsutbrudd hos norsk oppdrettslaks i sjø forårsaket av ulike bakterier blitt vanligere. Dette omfatter både gamle ‘kjenninger’ som furunkulose og yersiniose, men også bakterier som tidligere aldri eller sjelden er blitt påvist i forbindelse med sykdom. Bakgrunnen for situasjonen er fremdeles uklar, men i samme periode har bruken av fysiske behandlingsmetoder for å fjerne lakselus økt markant, og slik behandling er ofte rapportert om kort tid forut for sykdomsutbrudd. Innen epidemiologien er det et velkjent faktum at infeksiøs sykdomsutvikling avhenger av et samspill mellom tre faktorer, nemlig agenset (her bakterier), verten (her laks) og miljøet de deler (her laksemerda). Det er imidlertid ingenting som tilsier at hverken de involverte bakteriene eller laksen har gjennomgått grunnleggende endringer av betydning de siste årene. Det som derimot har skjedd, er at laksen nå oftere og i større grad utsettes for potensielt stressende og/eller skadelig miljøpåvirkning, bl.a. under fysisk avlusning. Dyr som over tid utsettes for gjentagende og/eller langvarig stress kan få svekkede immunforsvar, men for en rekke sykdomsfremkallende bakterier fra landdyr er det også vist at vertens stresshormoner direkte kan stimulere evnen disse har til å forårsake sykdom. Dette fenomenet, ofte omtalt som ‘mikrobiell endokrinologi’, har imidlertid i liten grad blitt studert blant bakterier fra fisk. Vårt mål er å studere hvorvidt (og i hvilken grad) stresshormoner fra laks, f.eks. utskilt under fysisk avlusning, kan gjøre utvalgte fiskebakterier ‘hissigere’ og dermed bidra til å forklare de økningene i sykdomsutbrudd som vi har sett. En rekke komplementære metoder vil derfor benyttes for å kartlegge endringer i bakterienes fysiske egenskaper (fenotyper) og regulering av genuttrykk (transkriptomer), og spesielt slike med kjent betydning for sykdomsutvikling, mens de er under stresshormonpåvirkning. Egne verktøy vil utvikles/raffineres for stresshormon-målinger.

Following years of minor bacterial disease problems in farmed Atlantic salmon in Norway, this has again become a major cause of mortality, poor welfare and economic loss. The expanding bacterial disease problems often relate to the sea-phase of salmon farming, where handling-intensive operations are likely to cause fish stress and stress hormone production. For many bacteria capable of causing disease in mammals, exposure to stress hormones may stimulate their ability to do so. The study of such host-microbe interactions has been coined 'microbial endocrinology', a field largely unexplored for bacterial fish diseases. Here, we hypothesise: 1. The accumulation of stressors facing today’s farmed salmon has now shifted the overall balance within the epidemiological triad in favour of increased bacterial disease incidence. 2. Disease-associated bacteria in fish react by activating disease mechanisms when sensing a rise in host stress hormones. 3. Severe stress in combination with high fish densities during handling procedures may cause concentrations of waterborne stress hormones to trigger ‘activation’ of the bacteria. To investigate this we will expose selected fish-associated bacteria to stress hormones in the lab. Effects upon the bacteria’s disease-causing potential will then be studied using a series of complementary techniques, allowing identification of disease-related genes that become activated. Selected bacteria will be similarly studied after intimate exposure, via water, to experimentally stressed salmon. We will also develop tools for sensitive monitoring of stress hormone levels in salmon stocks. Our overall ambition is to create new knowledge and increased understanding of important bacterial diseases in Norwegian aquaculture through unravelling whether microbial endocrinologcal processes are important facilitators of bacterial diseases in fish. This can hopefully facilitate development of better mitigation strategies within the aquaculture industry.

Funding scheme:

HAVBRUK2-Stort program for havbruksforskning