Serotonin (5-HT) er en sentral nevrotransmitter med flere funksjoner; som hjerteutvikling, reproduksjonsadferd, sosiale interaksjoner, stress og appetitt. 95% av kroppens totale serotonin produksjon foregår i tarmen. I tarmen er serotonin et av signalmolekylene som koordinerer tarmmotilitet (tarmbevegelser) ved å regulere peristaltiske og blandebølger, sekresjon og blodgjennomstrømning (vasodilatasjon). Serotonin syntetiseres fra tryptofan i enterovhromaffine celler i tarmen. To enzymer er involvert i syntesen av serotonin: tryptofanhydroksylase (TPH 1 og 2) og L-aminosyre-dekarboksylase (DDC). Transport proteinet SLC6A4 transporterer serotonin mens monoaminoxidase (MAO) er relevant for nedbrytning.

Hovedmålet med dette forsøket var å beskrive produksjon av serotonin i tarmen hos Berggylt etter inntak av lipid. Vi målte samtidig uttrykket av gener assosiert med lipid og serotonin metabolisme, med qPCR. Dissekerte tarmer fra 15 – 20 g fisk ble montert i organbad med fysiologisk buffer og oksygenering. For å simulere et måltid, ble tarmene ble deretter injisert med hydrolysert fiskeolje. Tarmer ble deretter samplet 10, 30, 60, 90, 120, 150 og 180 minutter etter måltidet for serotonin og RNA ekstraksjon

Preliminære resultater viser at serotonin nivået i tarm er på topp mellom 120 og 150 min etter måltidet. Måling av genuttrykket for de ensymene regulerer seritonin nivået viste at TPH1 var på topp mellom 90 og 120 min etter måltid, mens TPH2 var høyest uttrykt etter 150 min. L-aminosyre-dekarboksylase (DDC), ensymet i serotonin syntesen som ikke er regnet som begrensende, så ikke ut til å være regulert i forhold til måltid. Serotonin transporteren SLC6A4 hadde en tydelig topp 90 min etter lipid måltidet, mens MAO ikke hadde noen måltids profil. Gener assosiert med opptak og transport av fetts (CD36 og ApoA4) viste en klar post lipidmåltid effekt, med høyest uttrykk etter 60 til 90 min. 

Våre resultater så langt, viser at regulering av gener forbundet med lipidopptak og transport i tarmepitelet reguleres i hovedsak en time etter eksponering for frie fettsyrer. Det tar ytterligere en time før gener assosiert med serotoninsyntese oppreguleres. Dette kan sees i sammenheng med serotoninproduksjonen som ser ut til å være på topp etter to timer.  

Berggylt er en mye brukt rensefisk som det drives oppdrett på. En av flaskehalsene i produksjon av berggylt er lav vekst, noe som ser ut til å henge sammen med lav appetitt. Berggylten har en fôringsbiologi og et fordøyelsessystem som er forskjellig fra de etablerte oppdrettsartene i Norge. Blant annet mangler berggylt mage, noe som vanligvis tilsier at arten vil være avhengig av å spise ofte, i motsetning til store måltider som er vanlig hos dyr med mage. Magefyllingsgraden genererer også viktige sultsignaler som er assosiert med at fôr (chyme) sendes fra mage til tarm. Hos berggylt vil sult og metthet dermed være kontrollert via andre mekanismer. Dette gjelder også fôrets passasje gjennom tarmen etter at det er spist og mens det fordøyes. Målet med dette studiet var å undersøke hvordan protein og fett, og fordøyelsen av disse påvirker motiliteten i tarmen, dvs hvordan fôret/chyme knas og skyves nedover mens den fordøyes. Motiliteten omfatter sanse-og nerveceller og glatt muskulatur som omslutter tarmen i hele den lengde. 

For å studere tarmens motilitet, dissekerte vi hele tarmer ut av 15 – 20 g berggylt for deretter å montere dem i et organbad med oksygenert fysiologisk buffer. “Måltider” bestående av løsninger med hydrolysert kasein eller intakt kasein, hydrolysert fett eller intakt fett, eller plastkuler, ble tilført via et kateter i fremre del tarmen.  Tarmens bevegelser (motilitetsmønster) ble der etter dokumentert med timelaps ( 3 bilder i sekundet) i 14 timer. Bildene ble brukt til å konstruere visuelle ”heatmaps” for spasiotemporal for analyse; dvs å bestemme hastigheten på bølger av muskelkontraksjoner, hvor langt de gikk, hvor ofte og hvor i tarmen slike bølger oppstod, og hvilken retning bølgene hadde.

    Alle næringsløsningene induserte forandring i motilitet sammenlignet med aktiviteten i tomme tarmer (sham kontrol). Når vi sammenlignet hydrolysert v.s. intakt lipid, fant vi at intakt lipid hadde lengre oppholdstid foran i tarmen enn lipidhydrolysat. Intakt lipid induserte også en høyere frekvens av kontraksjoner, til tross for lengre oppholdstid. Vår hypotese er at økt frekvens av  disse kontraksjonene fører til økt miksing av chyme, og også bedre innblanding av galle og pankreas-lipaser. Dette vil være funsjonelt og trolig gi mer effektivitet av fettfordøyelsen. Det var ingen forskjell i passasjetid mellom hydrolysert og intakt protein (kasein), men også her så vi økt frekvens av kontraksjoner i gruppen som fikk intakt protein. For å undersøke effekten av strekk på tarmen, uten påvirkning av potensielle biokjemiske signal fra næringsstoffer, analyserte vi tarmer gitt plastkuler. Kulene induserte mer langsgående kontraksjoner (peristaltiske) enn lipid og protein, som førte til rask transport av perlen i distal retning. 

Vi konkluderer derfor med at tarmen har kjemoreseptorer som via tarmens autonome nervesystem (ENS) er delaktig i kontroll av motilitet og passasjehastighet.

Berggylt (Labrus bergylta) er en hyppig brukt lusespiser i intensivt lakseoppdrett. For ikke å påvirke de naturlige bestandene, og også for å sikre en jevn tilgang på denne typen rensefisk, er det etablert en rekke oppdrettsanlegg for berggylt. Dessverre er sykdom og stor dødelighet en betydelig utfordring i disse anleggene. Viktige skritt mot produksjon av effektiv og sunn berggylt er tatt, men kunnskapsgrunnlaget om behov og gode kilder for næringsstoffer, riktig fôrstruktur, tarmhelse og tarmfunksjon er mangelfullt.  Tidligere studier har vist at berggylt i oppdrett kan ha markerte betennelsesreaksjoner i tarmvevet, noe som tyder på dårlig tarmhelse og dermed redusert tarmfunksjon. Dette kan ha sammenheng med næringsstoffmangler og ubalanser, og ugunstige råvarer som kan inneholde antinæringsstoffer og andre utfordrende komponenter.

 Vi vil presentere resultater fra et 4-ukers foringsforsøk der berggylt (2014-årgang, snittvekt ved forsøksstart 75 gram) ble fôret enten et referansefôr eller det samme fôret tilsatt i) soyasaponin som er et antinæringsstoff som utfordrer immunforsvaret (0,7%), ii) et kommersielt prebiotikum (Aquate™ SG, 0,4%) eller iii) en kombinasjon av soyasaponin og prebiotikum. Ved avslutning av forsøket ble fiskevekt og organindekser registrert, og det det tatt ut prøver fra blod, tarmvev og tarminnhold for analyser av en rekke markører for tarmhelse og tarmbetennelse.

 Resultatene viste kun små forskjeller i fiskevekst mellom de ulike fôrgruppene, men saponin, både alene og i kombinasjon med prebiotika, førte til høyere relativ tarmvekt. Det var få endringer i blodmarkørene som følge av endring i fôrsammensetning, men saponin, både alene og i kombinasjon med prebiotika, reduserte kolesterolnivå i blodplasma. Tarmens tørrstoffinnhold og aktivitetsnivåer av fordøyelsesenzymer var ikke vesentlig påvirket av fôrtilsettingene. Histologiske undersøkelser av berggylttarmen viste tydelige endringer som følge av saponininnblandingen, både alene og i kombinasjon med prebiotika. Endringene tydet på en pågående betennelsesreaksjon med økt forekomst av immunceller i tarmvevet, spesielt i de distale (bakre) delene av tarmen. Genutrykksanalyser gjort ved hjelp av RNA-sekvensering gjenspeilte de histologiske og biokjemiske endringene forårsaket av saponinbehandlingen. Resultatene viste tydelig aktivering av flere forsvarsmekanismer i tarmen og oppregulering av en rekke gener relatert til immun-, barriere- og stressfunksjon. Cytokiner, kjemokiner og deres reseptorer samt en rekke immunglobuliner var aktivert. Reduserte ekspresjonsnivåer for fordøyelsesenzymer indikerte hemmende effekter, mens kolesterol-syntesen var aktivert. Det ble også registrert endrede ekspresjonsprofiler for en rekke transportører som er involvert i næringsopptak og i opprettholdelse av væskebalanse. Studien har gitt ny grunnleggende innsikt i berggyltarmens anatomi, fordøyelses- og immunfunksjon, og har demonstrert at tarmfunksjon og -helse påvirkes i vesentlig grad av fôrets sammensetning.

Antall sykdomsutbrudd hos oppdrettet rognkjeks i Norge forårsaket av Pasteurella sp. har vært jevnt økende, spesielt de siste fire årene. Dette medfører betydelige økonomiske og dyre velferdsmessige konsekvenser. Sykdommen pasteurellose påvirker fisk alle livsstadier, både i klekkerier, påvekstanlegg og etter utsett i mærd sammen med laks. For bedre å kunne studere og forebygge infeksjoner er det hensiktsmessig å etablere robuste og reproduserbare smittemodeller. Disse kan brukes når man senere skal teste effekt av vaksiner. Eksponeringsforsøk med bakterien via intramuskulær og intraperitoneal injeksjon viste at bakterien hadde høy virulens og den forårsaket akutt dødelighet, mens den ved smitte ved kohabitant- og badmodell gav økende dødelighet i fiskegruppene over tid. Ved badmodellen var sykdoms tegnene på fisken mest fremtredende og kunne dermed studeres mer presist.  I de mer akutte tilfellene av sykdommen ble det observert blødninger i nyre og ved en mindre akutt dødelighetsprofil var hvite lesjoner i huden, spesielt i og rundt øynene de mest karakteristiske sykdomstegnene. De sistnevnte funnene var dermed mest fremtredende hos fisk smittet ved badmodellen. Pasteurella bakterien ble også re-isolert fra syk fisk etter eksperimentell smitte, dermed ble Kochs postulater oppfylt. Histopatologiske og immunologiske teknikker ble brukt til å studere denne sykdommen nærmere i smittet og syk fisk.

Rognkjeks (Cyclopterus lumpus) er en verdifull fiskeart med utbredelse i Nord-Atlanterhavet. Ung fisk produseres hovedsakelig for å bli brukt til biologisk (grønn) bekjempelse av lakselus i oppdrett. Lakselus er et stort problem for havbruksnæringen i Norge, som medfører store produksjons- og økonomiske tap, estimert til 5 milliarder kroner i 2015. I tillegg er det negative virkninger på fiskevelferd og villaks. Som et resultat har bruken av rognkjeks som rensefisk økt dramatisk i akvakultur med nesten 24-25 millioner fisk produsert og solgt som rensefisk i Norge i 2016. Rognkjeks er også verdsatt for kjøtt-, kaviar- og rognproduksjon, og vurderes som svært næringsrik. Den økende betydningen av rognkjeks krever utvikling og optimalisering av genetiske ressurser for effektive avlsprogrammer som forbedrer egenskaper av økonomisk betydning. Denne studien har derfor til hensikt å designe effektive multiplex-paneler av mikrosatellitter som kan brukes til å beregne slektskap mellom fisk, og evaluer disse ved hjelp av norsk rognkjeks. Vi brukte tidligere publiserte mikrosatellittmarkører fra Skirnisdottir et. al. (2012) og designet to "megaplekser" med henholdsvis 10 og 8 markører. Disse to megapleksene ble brukt til å genotype rognkjeks fra norske avlspopulasjoner som stammer fra et bredt område langs norskekysten. Vi har genotypet 171 fisk totalt, inkludert 16 foreldre (6 fedre og 10 mødre) og 155 avkom. Stamtavler var kjent a priori, og både hel- og halvsøsken ble inkludert for å evaluere markørpanelene. Ulike scenarier ble testet, inkludert foreldre-avkom relasjoner hvor begge foreldrene var genotypet (N = 95), avkom med bare en genotypet forelder (N = 12) og fisk uten genotypede foreldre (N = 48). Foreldre-allokert basert på allel-deling ble utført ved hjelp av programvaren Cervus, og stamtavlene ble gjenskapt ved hjelp av LOD score (sannsynlighet) for at disse foreldrene er korrekte.

De to megapleksene var polymorfe med informasjonsinnhold (PIC) for individuelle mikrosatellitmarkører fra 0,005-0,80 (gjennomsnittlig PIC = 0,46) mens antall alleler pr. markør varierte fra 2-11 med et gjennomsnitt på 5,5 alleler per markør. Den gjennomsnittlige heterozygositeten per markør var 0,52. Av de 95 avkommene som ble testet der begge foreldrene var genotypet, var 88 (93%) tilordnet det riktige foreldreparet, to av de resterende syv ble tildelt riktig far, og fem avkom ble kun tildelt riktig mor; dermed er 100% av avkommene tilordnet minst en forelder riktig. Av de 12 avkomene som ble testet der bare en forelder var genotypet, ble 100% tilordnet riktig forelder. Ingen av de 48 ubeslektede fiskene ble tildelt noen foreldre. Konklusjon er at de to megaplex-panelene som ble designet for rognkjeks egner seg til å påvirke slektskap under typiske stamtavlescenarier i akvakultur, og er et kraftig, billig og raskt verktøy for gjenoppbygging av nøyaktige stamtavler.

Havbruksnæringen har behov for en robust rognkjeks som også er en effektiv lusespiser. AquaGen har derfor, sammen med Namdal Rensefisk, startet prosessen mot å avle frem en rognkjeks med betydelig forbedringer på disse egenskapene. Som et ledd i dette arbeidet har genomet til rognkjeksen blitt sekvensert. For å oppnå målet, ble det samlet inn vevsprøver fra en hannfisk til ekstraksjon av DNA og videre analyse. Sammen med RNA-sekvensdata samlet fra 16 vev, ble et referansegenom satt sammen og gener ble kartlagt og lokalisert til sine områder på genomet. AquaGen vil bruke referansegenomet til å utvikle en SNP-chip som består av et stort antall DNA-markører. Denne SNP-chipen vil være letemotoren i søk etter gen-varianter som har betydning for ønskede egenskaper. Referansegenomet vil videre kunne bli en betydningsfull resurs for forskere i hele verden som jobber med rognkjeksgenetikk.