Prosjektnummer
901883
Urea-tilsetning i fôr til oppdrettslaks: Effekt på sår, slimproduksjon, sjøvannstilpasning og fiskevelferd
Norsk havbruk har store helsemessige utfordringer relatert til vintersår, sårdannelse og mekaniske skader fra håndtering og avlusing. Jamfør fiskehelserapporten fra Veterinærinstituttet, er sår med tilhørende bakterielle infeksjoner, og sår/ mekaniske skader fra håndteringer, de viktigste helseproblemene hos laks i dagens matfiskanlegg. Dette forårsaker igjen dårlig fiskevelferd og økt dødelighet. Samtidig vil stress og sårdannelse føre til nedsatt sjøvannstilpasning. På grunn av denne alvorlige situasjonen er det viktig å teste ut metoder og tiltak som kan redusere disse helseutfordringene og øke fiskevelferden.
Det er tidligere vist at tilsetning av urea i fôret signifikant reduserer andel vintersår hos både laks og regnbueørret, der sårfrekvensen for laks ble lineært redusert med økende osmolalitet i blodet (Rørvik et al. 2000 & 2001). Hos laks ble det vist at tilsetning av 2 % urea i fôret reduserer drikkeraten i sjø, øker vanninnhold i muskelen og bedrer veksten. I storskala forsøk med regnbueørret ble det vist at tilsetning av 1 % urea førte til signifikant høyere superiorandel ved slakt, der nedklassifiseringen hovedsakelig var relatert til byller- og sårdannelser i hudlaget. Urea virker derfor som et lovende tilsetningsstoff i fôr for å bedre sjøvanntilpasningen, fiskevelferden og redusere sår hos oppdrettslaks og regnbueørret.
Det er flere hypoteser om årsaker til sår på laks. Så langt har forskningen ikke klart å finne fram til en effektiv behandling. Prosjektets arbeidshypotese er at sår på laks er mer et symptom på at noe er galt, enn at det er en sykdom. Forskning på mennesker har vist at urea opprettholder hudens fuktighet, elastisitet og har en sårhelende effekt (Verzì et al. 2020). Dette er så veldokumentert at mennesker med alvorlige hudproblemer (som f.eks. atopisk eksem) kan få hudkremen Canoderm (der urea er det virksomme stoffet) på blå resept. I tillegg viser studier at urea øker fleksibiliteten av epidermis og har antimikrobiske effekter (Grether-Beck et al. 2012). Eldre studier (Krajnik, 1987, 1988), har dokumentert at tilsetning av 2 % urea i fôret førte til økt slimproduksjon både i epidermislaget i gjeller og i skinn hos regnbueørret. Mukopolysakkarider i slimlaget har meget viktige roller med hensyn til fysiologiske og patologiske prosesser hos fisk. Det faktum at mukopolysakkarider, involvert både i osmo- og ione-regulatoriske prosesser, viser kvalitative og kvantitative endringer som respons på urea gitt gjennom fôret til regnbueørret, kan vise seg å være viktig og bør uttestes i det forebyggende arbeidet for å hindre/ redusere sår på oppdrettslaks. Altså at urea ikke bare fungerer som en ren osmolytt for å redusere drikkebehovet og derved bedre sjøvannstilpasningen og fiskevelferden, men at urea i fôret også fører til økt slimproduksjon, som kan spille en helt avgjørende rolle i forskningen med å forebygge sår.
I dette prosjektet vil man undersøke hvordan urea-tilsetning påvirker barrierevev og om det noe sammenheng mellom dette og forebygging/ redusering av sår og osmoregulatorisk stress hos oppdrettslaks. Dette prosjektet vil studere om urea kan øke slimproduksjon i skinn og gjeller, samt hva slags osmo- og ione-regulatoriske prosesser urea kan påvirke i blod, skinn, gjeller og nyre. Prosjektet inngår i en større storskala-uttesting av urea i fôr til oppdrettslaks i vitenskapelige forsøk i Nofima sine FoU-tillatelser i Sør-, Midt- og Nord-Norge (OSMOUREA). I tillegg vil det gjennomføres et forsøk ved en lokalitet i Finnmark. I disse forsøkene vil man gi urea i fôret over en lengre periode og registrere velferdsindikatorer, ulike kjemiske analyser, vekst, dødelighet og kvalitet. I tillegg vil man utføre korttidsstudier i kommersiell skala, hvor urea vil bli gitt i perioden før og etter håndtering. Ved å dekke hele Norge, kan man undersøke hvordan urea fungerer i praktisk oppdrett ved ulike breddegrader, som igjen har ulike utfordringer relatert til sjøtemperatur, avlusing/håndtering, ferskvannsinnblanding og sykdomsutfordringer. I Nord-Norge vil man få testet ut urea i perioder med svært lav sjøtemperatur og ved høy risiko for vintersår. I Sør-Norge vil man få testet ut urea etter utsett av stor postsmolt og ved risiko for økt utvikling og negative konsekvenser av nefrokalsinose som igjen reduserer sjøvannstilpasning. Mennesker som får nyrestein, har en trend til å ha lavere nivåer av urea i blodet. Urea hører til gruppen “utfellingshemmere”, dvs. stoffer som reduserer utfelling av kalsium. Det vil derfor være interessant å se om urea kan redusere negative følger av nefrokalsinose. I prosjektet vil man også få vurdert hvordan urea fungerer i Sør- og Midt-Norge ved hyppige avlusinger og håndtering grunnet økt lusepress.
Hovedmål
Å undersøke effekten av urea på slimproduksjon, sår, sjøvannstilpasning og fiskevelferd hos oppdrettslaks.
Delmål
1. Å undersøke hvordan urea-tilsetning i fôr til laks påvirker gjeller og skinn, og da spesielt slimproduksjon ved å se på tetthet og størrelse av slimceller, samt kvantifisere mengden nøytrale og sure slimceller.
2. Å undersøke virkningsmekanismer til urea på barrierefunksjonen til skinn, gjeller og tarm, og om det er kobling mellom dette og beskyttelse mot sår, lus og osmoregulatorisk ubalanse.
3. Å identifisere hvilke osmo- og ione-regulatoriske og metabolske prosesser urea kan påvirke i blod, nyre, gjeller og lever, og hvordan dette påvirker sjøvannstilpasningen ved stresspåvirkninger som salinitetsforandringer, håndtering og sykdom.
4. Å dokumentere at urea-tilsetning i fôret ikke har negative effekter på kvalitet og sensoriske attributter ved gitte tilbakeholdelsestider.
Sår med tilhørende bakterielle infeksjoner, og sår/mekaniske skader fra håndtering er de mest alvorlige helseproblemene hos laks i dagens matfiskanlegg. Dette forårsaker dårlig fiskevelferd og økt dødelighet, samtidig som det har en betydelig kostnad for oppdretter. Så langt har man ingen effektive behandlingsmetoder mot sår i løpet av sjøfasen. Dersom tilsetning av urea i fôr kan redusere osmoregulatorisk stress og/ eller sårproblematikk, vil dette kunne øke fiskevelferden og bidrar til en mer bærekraftig produksjon av oppdrettslaks. Samtidig vil dette kunne øke lønnsomheten ved å redusere dødelighet og nedklassifisering på grunn av sårdannelse og tilhørende følger som bakterielle infeksjoner og nedsatt robusthet. Reduksjon av osmoregulatorisk ubalanse kan bidra til økt vekst og styrke barrierevev i krevende situasjoner som etter sjøutsett, ved håndtering, sårproblematikk og ved sykdom som nefrokalsinose.
Kunnskap fra prosjektet vil bidrar til å øke forståelsen av funksjonen til barrierevev og osmo- og ione-regulatoriske prosesser hos laks, samt hvordan tilsetning av urea i fôret kan påvirke dette. Dersom resultatene blir vellykkede, vil prosjektet bidra til å fremskaffe nødvending dokumentasjon for senere søknad om godkjenning av urea som fôrtilsetning i EU. Dette vil sikre at hele havbruksnæringen vil kunne dra nytte av urea som tilsetningsstoff for å bedre sjøvanntilpasning og redusere sårproblematikk.
Prosjektet er organisert i fire arbeidspakker (AP-er):
AP 1: Undersøke om urea tilsetning i fôr til laks påvirker gjeller og skinn, og da spesielt slimproduksjon i disse vevene.
Ansvarlig: Nofima
I denne AP-en planlegges å ta ut en rekke prøver av skinn og gjeller fra fisk i OSMOUREA-prosjektet ved ulike geografiske regioner og tidsperioder. Histologiske analyser av skinn og gjeller vil bli utført og man vil undersøke effekten av ulike urea-nivåer i fôret mht. slimproduksjon ved å se på tetthet og størrelsen av slimceller, samt kvantifisere mengden nøytrale og sure slimceller. Nofima vil benytte KI-teknologi, slik at man kan utføre objektive histologiske evaluering på et stort antall prøver. Samtidig vil man undersøke om slimproduksjon korrelerer opp mot barrierefunksjon til disse vev som skal undersøkes i AP 2.
AP 2: Undersøke virkningsmekanismer til urea på barrierefunksjonen til skinn, gjeller og tarm, og om det er kobling mellom dette og beskyttelse mot sår, lus og osmoregulatorisk ubalanse.
Ansvarlig: Nofima og Norges miljø- og biovitenskapelige universitet (NMBU)
I denne AP-en vil man ta ut en rekke prøver for morfologiske, fysiologiske og biokjemiske analyser som kan bidra til å kartlegge virkningsmekanismer av urea på barrierefunksjonen til skinn, gjeller og tarm. Samtidig ønsker man å undersøke om det er noen sammenheng mellom dette, og sår, lus og osmoregulatorisk ubalanse under ulike feltforhold. I denne AP-en vil man derfor sammenlikne registeringer i felt (ulike morfologiske registeringer, velferdsscore, lusetellinger osv.) og produksjonsdata fra OSMOUREA opp mot mer grunnleggende analyser som blodkjemi, genuttrykk og histologi. Registeringer av sår i felt med tilhørende prøver, samt nedklassifiseringer ved slakt vil ha stort fokus i OSMOUREA. Fagruppe for ernæring og helse ved Institutt for parakliniske fag ved NMBU Veterinærhøgskolen, vil studere effekten av ulike urea-nivåer på mage- og tarm-systemet til laksen, hvor urea tas opp.
AP 3: Identifisere hvilke osmo- og ione-regulatoriske prosesser, samt biosyntetiske pathways, urea kan påvirke i nyre, gjeller og lever. Samtidig ønsker man å se hvordan dette påvirker sjøvannstilpasningen ved stresspåvirkninger som salinitetsforandringer, håndtering og sykdom.
Ansvarlig: Nofima og NMBU
I denne AP-en vil man også ta ut prøver for morfologiske, fysiologiske og biokjemiske analyser som kan bidra til å identifisere hvilke osmo- og ione-regulatoriske prosesser, samt biosyntetiske pathways, urea kan påvirke i nyre, gjeller og lever. Samtidig ønsker man å undersøke hvordan disse prosessene påvirker sjøvannstilpasningen ved ytre stresspåvirkninger som kan oppstå i praktisk storskala-oppdrett. I denne AP-en vil man derfor utføre grunnleggende analyser som blodkjemi, samt histologi og genuttrykk av nyre og lever. Dette vil man da igjen kunne sammenlikne opp mot osmoreguleringen i gitte situasjoner som håndtering og avlusing, samt dersom utforutsette stresspåvirkninger som sykdom oppstår. I Sør-Norge planlegges det uttak av fisk for screening av nefrokalsinose ved hjelp av røntgen, og med oppfølging av histologiske undersøkelser, genuttrykk og blodkjemi etter behov. Dette for å se om urea kan hindre dannelse av nefrokalsinose og/ eller om det kan redusere negative konsekvenser etter sjøutsett, grunnet nedsatt evne til osmoregulering.
Lakseoppdrett ved ulike breddegrader har ulike utfordringer relatert til sjøtemperatur, avlusing/ håndtering, ferskvannsinnblanding og sykdomsutfordringer. I OSMOUREA-prosjektet vil man kunne få tak i prøver fra forskjellige regioner ved gitte utfordringer som kan oppstå, samtidig har man registeringer av sykdomshistorikk og miljødata som benyttes opp mot de grunnleggende analysene. I alle regioner vil man fokusere sårproblematikk og osmoregulering, spesielt i Nord-Norge ved lave temperaturer og økt risiko for vintersår. I OSMOUREA-prosjektet benyttes det stor postsmolt og fokuset vil derfor være på denne fiskegruppen.
AP 4: Dokumentere at urea-tilsetning i fôret ikke har negative effekter på sensoriske attributter ved gitte tilbakeholdelsestider.
Ansvarlig: Nofima
I denne AP-en vil man basert på uttak av fisk og kjemiske analyser av urea i muskel ved forskjellige tilbakeholdelsestider, utført i OSMOUREA-prosjektet, gjennomføre sensoriske analyser ved Nofima. Her vil det sensoriske testpanelet gjennomføre standard analyser av sensoriske attributter som brukes for laks. Dette er viktig for å dokumentere at urea ikke har noen negative konsekvenser for kvaliteten og smakelighet av sluttproduktet.
En Nofima-nettside med generell prosjektinformasjon vil utformes for å stimulere offentlig interesse og for å gi interessenter muligheten til å komme i kontakt med prosjektpartnerne og få info om prosjektet. Rapporter fra prosjektet vil tillegg legges ut på Nofima sine nettsider som omhandler FoU-tillatelsene. Resultatene skal også presenteres på seminarer/ konferanser (FHF-seminarer og aktuelle konferanser) og man tar sikte på å ferdigstille minst en populærvitenskapelig og en vitenskapelig artikkel i internasjonalt tidsskrift fra prosjektet.