Interpreting the cortisol stress response in fish welfare research

Vanlig praksis innen fiskeoppdrett, som transport og vaksinasjon, kan føre til stress hos oppdrettsfisken. Stresset fisk vokser saktere og har høyere sannsynlighet for å bli syk. God fiskevelferd er ikke bare etisk viktig, men vil også kunne bedre produktivitet, profitt og ryktet til oppdrettsnæringen. For å identifisere stressende oppdrettspraksis trengs pålitelige verktøy for å måle stress hos fisk. Når fisk stresses, signaliserer hjernen at stresshormonet cortisol skal frigjøres. Dette gjør fisken mer årvåken og sørger for at den har nok energi tilgjengelig om den trenger å sloss eller flykte. Mengden cortisol i fiskens blod øker i løpet av noen minutter etter at fisken stresses, og forblir typisk forhøyet inntil årsaken til stresset forsvinner. Derfor kan man ta en blodprøve av fisken og måle mengden cortisol i blodet, og bruke det som et mål på hvor stresset fisken er. Om fisken har forhøyet cortisol i lengre perioder av gangen, så vil cortisol virke tilbake på de områdene i hjernen som signaliserer at cortisol skal frigjøres, og gjøre dem mindre sensitive. Dette kan føre til at mindre cortisol enn forventet frigjøres neste gang fisken blir stresset. Dette kalles negativ feedback, og konsekvensen av denne mekanismen er at en enkelt måling av cortisol i blodet ikke er et helt pålitelig mål for stress hos fisk. CortFish-prosjektet har som mål å utvikle en ny biologisk test for å identifisere langvarig stress hos fisk. Dette skal gjøres ved å beskrive den negative feedback-mekanismen for cortisol i den viktige oppdrettsarten atlantisk laks. Deretter vil en ny test baseres på denne nye kunnskapen og medisinske tester som brukes for å avdekke langvarig forhøyet cortisol i blodet som skyldes sykdomstilstander hos mennesker. For å finne ut hvor godt testen fungerer til å forutsi fremtidig velferd, sykdomsmotstand og vekst, vil den testes ut på fisk i oppdrettsanlegg. En slik ny test vil kunne bli et nyttig verktøy for oppdrettsnæringen og fiskevelferds-forskning.

-

The steroid stress hormone cortisol is a much used indicator of stress in fish, and is widely applied as a marker for welfare in aquaculture. Elevated cortisol levels in fish are associated with stress, growth retardation, immunosuppression and mortality, and may such represent a physiological response to the full width of challenges met by farmed fish. The value of single time point measurements of cortisol for assessing stress level has recently been challenged as there is need to account for diurnal and seasonal variations, as well as environmental and genetic factors. Preliminary data show that chronically stressed fish expected to have high cortisol responses, instead display an attenuation of the cortisol response. It is in such cases not possible to determine if a reduced endocrine stress response is due to robustness and high coping ability, or represents a potentially serious welfare challenge in the form of lack of an appropriate response caused by long-term over-activation of the HPI axis. The CortFish project will further elucidate the mechanisms of negative feedback on cortisol release in chronically stressed Atlantic salmon. I will demonstrate how an established tool from human medicine, the dexamethasone feedback test, can be used to resolve ambiguous cases of attenuated cortisol response. Additionally, the HPI axis activity may predict long-term performance and mortality in aquaculture, a relationship that CortFish will investigate further. To ensure fish health and welfare, we need reliable tools and markers to identify compromised animals and aquaculture practices, and CortFish will meet this requirement.