DEVELOPMENT OF A CARDIOVASCULAR CHALLENGE MODEL FACILITATING FUNCTIONAL FEEDS AGAINST VIRAL DISEASES

Hjerte- og skjelettmuskelbetennelse (HSMB) og kardiomyopati-syndrom (CMS, også kalt hjerte-sprekk, er to virussykdommer som er et økende problem for laks i norsk oppdrettsnæring. Det finnes fremdeles ikke vaksiner mot disse sykdommene. For pankreas-sykdom (PD) er en vaksine introdusert, men med begrenset effekt. Sykdommen er fremdeles et stort problem for næringen. Disse tre virussykdommene rammer alle hjertet hos laks i tillegg til andre organer. Funksjonelle fôr rettet mot sykdom dokumenteres vanligvis gjennom smitteforsøk. Denne dokumentasjonen er kostbar og tidkrevende å skaffe, og har derfor blitt brukt i begrenset grad. Både lab- og feltforsøk er ofte svært usikre og har ikke alltid den nødvendige følsomhet og reproduserbarhet som er nødvendig for å avdekke de effekter ernæring har på helse. I prosjektet ønsket vi å utvikle en biologisk fiskemodell for å teste effekter av ernæring på hjertefunksjon og sirkulasjon hos fisk. Modellen skulle anvendes for å undersøke hvordan fôr kan brukes til å styrke generell hjertehelse, redusere vevsskade i hjertet etter sykdom og dermed sikre raskere restitusjon etter en virusinfeksjon. Våre resultater fra uttesting av modellen viste at den ikke var presis nok til å simulere vevsskader i hjerte etter en infeksjon til å kunne skille mellom ulike fôr. En alternativ modell med dyrking av immunceller for å undersøke grunnleggende mekanismer bak fôreffekter ble prøvd med lovende resultater, men vil kreve ytterligere utvikling for å ha praktisk anvendelse. Et smitteforsøk med PD som ble utført for å verifisere fiskemodellen, viste at fôr med krillmel ga en vesentlig bedre vekst 10 uker etter smitte. Histopatologiske- og genanalyser (microarray) av hjerte viste at fôr med krillmel ga mindre alvorlige PD symptomer og raskere rehabilitering. Den positive effekten på vekst av krillmel i fôret var mye tydeligere hos smittet enn usmittet fisk. Prosjektet ble avsluttet med en uttesting av to fôrkonsept basert på lavt og høyt nivå av krillmel i et forsøk med laks fra ca. 1 til 4.5 kg i BioMars forsøkskonsesjon på Dønna. Målet med forsøket var å teste effekter på hjertehelse, farge, filétutbytte, kjøttkvalitet og melaninflekker i filét. Feltforsøk i stor skala er alltid utsatt for uventede hendelser og ukontrollerte effekter. Bruk av bare to merder per fôrkode begrenser også statistisk holdbare konklusjoner. Det var for få melaninflekker i filét til at det var mulig å finne noen effekt av fôr i forsøket. Gruppene fôret med krillmel hadde en mørkere skinnfarge. Fôret med mest krillmel hadde litt bedre filétutbytte og rødfarge enn kontrollgruppen. Dette fôret hadde også signifikant flest normalt triangelfôrmede hjerter og ingen runde (misdannede) hjerter, noe som indikerer en positiv effekt på hjertehelse. Histopatologi og genuttrykk (qPCR og microarray) viste at fisken var smittet med HSMB og CMS. Den tydeligste smitten var fra PMCV viruset som forårsaker CMS. PMCV ble funnet i vesentlig færre fisk i de to gruppene fôret med krillmel enn i kontrollgruppen. Forskjellen var ikke signifikant, men er likevel lovende og vil bli fulgt opp i nye forsøk. Krillmel hadde en effekt på genuttrykket i gjellene og særlig på gener knyttet til virusforsvar. Dette samsvarer med histologidata og er en viktig dokumentasjon for et nytt fôr som kan bidra til å styrke både hjerte- og gjellehelse.

A major part of loss in Atlantic salmon farming is caused by the viral diseases HSMI, CMS and PD, which infect the heart and circulatory system leading to severe cardiomyopathy and anemia. The lack of efficient vaccines substantiate the need of developing alternative methods functional feeds that can be offered to the fish once a disease outbreak has been confirmed in order to reduce damage on the cardiovascular system and to promote efficient repair. Development of functional fish feeds to improve the cardio-vascular system and such mitigate disease have been studied to a limited extent and has been given low priority despite its large potential when compared to the well documented nutritional effects on humans with cardiac failures and cardiomyopathy. Hitherto, progress has been partly hampered by the lack of a suitable model. The current use of lab and field trials do not have the required sensitivity or reproducibility needed to identify significant effects of feed supplements promoting improved cardiovascular performance and regeneration after injury. The main innovation of this project will be a cardiovascular challenge model for clinical nutrition studies in fish. This will comprise a unique test system for sensitive and reproducible evaluation of cardiovascular performance and recovery following dietary interventions for mitigation of viral-induced pathologies. The cardiovascular challenge model will be used to follow up BioMar's pilot studies indicating that functional feeds can reduce histopathology score in heart tissue and mortality after HSMI infection. Key diets identified with the new test system will be further developed in large scale experiments at Biomar's trial concessions investigating effects on both health and flesh quality. BioMar anticipate that the project results in one or more functional feeds that can strengthen cardiovascular health before stressful episodes and that can mitigate the negative effects of viral diseases and such become a tool for reducing loss for the farmers.