Bakterier kan gjøre laks friskere
Bakteriefrie fiskeyngel setter forskere på sporet av hvordan vi gjør fisken mer motstandsdyktig mot sykdommer.
Forskere ved blant annet NTNU avler frem bakteriefrie fiskeyngel. Dette er viktigere enn du tror.
– Vi greier å holde yngelen bakteriefri i opptil 12 uker etter at eggene klekkes, sier Ingrid Bakke. Hun er professor ved Institutt for bioteknologi og matvitenskap ved NTNU.
Dette har nå hjulpet forskerne på sporet av hvordan bakterier og fisk påvirker hverandre, Kanskje kan dette en dag også lede til en metode for å forebygge at fisken blir syk selv om dette er langt frem. Det kan være gode nyheter for både fiskeindustrien og mattilgangen vår i framtida. Og ikke minst for fisken selv.
Forskerne har sett på hvordan bakterier påvirker veksten, genene og slimhinner hos fisken.
Men først litt om bakteriene i kroppen din.
Bakterier bidrar normalt til å holde laksen frisk. Illustrasjonsfoto: Shutterstock, NTB
Billioner av bakterier
Bakterier kan så klart påvirke helsa vår. Men ikke bare i negativ retning, om du trodde det.
Så lenge vi er inne i mors liv, lever vi beskyttet og kanskje bakteriefritt, men det tar uansett slutt når vi er født. En menneskekropp inneholder derfor normalt mange billioner bakterier. Dette er et tall med 15 nuller bak. Det samme gjelder andre levende organismer.
– Flere av bakteriene våre er nødvendige for at menneskekroppen skal fungere. De er nødvendige for utvikling av immunsystemet, og de bidrar til fordøyelsen og øker energiutbyttet av maten. De beskytter mot sykdomsbakterier og produserer vitaminer som vi trenger, sier professor Bakke.
Da skjønner du at det er viktig å finne ut mer om hvordan våre bakterievenner virker.
Så hvordan gjør vi det?
Gnotobiotiske modellsystemer
- Modellsystemer basert på bakteriefrie dyr kalles også "gnotobiotiske modellsystemer". Det betyr systemer der vi kan kontrollere hvilke bakterier som er til stede.
- Ved å sammenlikne bakteriefrie dyr og "vanlige" dyr som er kolonisert av bakterier, kan forskere finne ut hvordan bakterier påvirker vertens utvikling og helse.
- For eksempel viste forsøk med bakteriefrie sebrafisk og mus at noen av responsene i verten på bakterie-koloniseringen er de samme hos fisk og pattedyr. Flere av disse har å gjøre med utvikling av immun- og fordøyelsessystem.
Kunnskap fra modellsystemer
– Mye av det vi vet om hvordan bakterier påvirker verten kommer fra eksperimenter med modellsystemer, sier professor Ingrid Bakke.
Men. Hva betyr nå egentlig det?
Modellsystemer er levende organismer som er enkle å bruke når vi studerer biologiske prosesser. Oftest er disse artene lette å avle opp, billige i drift, har en passe lang livssyklus, har genetiske trekk som er lette å manipulere og andre gunstige sider.
Hvilke egenskaper forskere ser mest etter er avhengig av hva de ønsker å studere. Blant de mest berømte artene som brukes som modellsystemer er sebrafisk, bananfluer og ulike mus og rotter.
Men Bakke og kollegene har altså valgt en annen art denne gangen. Atlantisk laks.
Bakteriefri lakseyngel
Lakseyngel har et stadium der de lever med en utposning som kalles plommesekk. Denne plommesekken bidrar blant annet med næring til yngelen.
Forskergruppen har selv kommet frem til en effektiv og smart metode som fungerer for lakseegg og -yngel. Foto: Alexander Fiedler, NTNU
– Vi har funnet frem til et modellsystem der vi kan holde plommesekkyngel av laks bakteriefrie ut gjennom hele plommesekkfasen på 12 uker, sier professor Ingrid Bakke.
Fisk er normalt bakteriefrie i eggfasen, men koloniseres av bakterier straks de klekkes. I motsetning til all annen laks, har altså denne fremavlede yngelen ikke noe naturlig bakteriesamfunn.
Forskerne avler dem opp i et beskyttet, bakteriefritt miljø. Dette er en standard metode for å lage bakteriefrie lakseyngel. Forskergruppen har selv kommet frem til en effektiv og smart metode som fungerer for lakseegg og -yngel.
– Vi overflatebehandler fiskeeggene for å holde dem bakteriefrie, og holder egg, og senere yngelen, i bakteriefritt vann, sier Bakke.
Å vite hvordan de får bakteriefrie yngel er nødvendig når gruppen skal forske på dem etterpå.
Forskerne avler fisken opp i et beskyttet, bakteriefritt miljø. Foto: Alexander Fiedler, NTNU
Laks med blanke ark
Den bakteriefrie yngelen blir nesten som en slags blanke ark der forskerne kan tilsette den eller de bakteriene de ønsker, og deretter se nøyaktig hva som skjer, uten innblanding fra ukjente bakterier.
– Bakteriefrie modellsystemer er generelt viktige for å forstå interaksjoner mellom bakterier og vert, sier professor Bakke. – Det gjelder for eksempel for å forstå hvordan tarmmikrobiotaen påvirker utvikling og helse hos mennesker og andre pattedyr.
Fiskeegg. Foto: Alexander Fiedler, NTNU
Mikrobiotaen er alle mikroorganismene som finnes i hele eller deler av kroppen vår.
– Vi kan bruke definerte bakterier og bakteriesamfunn, og undersøke hvordan både vert og bakterie påvirkes av å leve sammen, sier professor Bakke.
For eksempel kan forskerne undersøke hvilke faktorer som styrer sammensetningen av bakteriefloraen i yngelen. Kanskje kan de påvirke bakteriesammensetningen i fisken slik at vi unngår negative effekter, eller de kan introdusere gode effekter istedenfor.
Lakseyngel velegnet
Sebrafisk har vært mye brukt som modellsystem i denne sammenhengen. Men lakseyngel har noen egenskaper som gjør dem ekstra godt egnet.
– Vi har store og velutviklede yngel, som gjør dem lettere å studere, sier Bakke.
Yngelfasen er såpass lang at forskerne rekker å gjennomføre flere typer eksperimenter. Siden yngelen får næring fra plommesekken, trenger de ikke å tilsette fiskefôr som kan inneholde forstyrrende mikroorganismer som tuller til forskningsresultatene heller. Som bonus er yngelen fin å se på.
- Les også: Tokt i torsketarmen
Fant at bakterier påvirker slimlag hos laks
Forskerne har foreløpig publisert én artikkel om sine funn, men det kommer flere. I den første artikkelen viser de at bakterier påvirker beskyttende slimlag i fisken.
Sol Gomez de la Torre Canny. Foto: NTNU
– Laksen har et beskyttende slimlag på overflaten av kroppen. Det kan se ut til at sammensetningen av bakterier påvirker egenskapene til dette slimlaget, sier professor Bakke.
Yngelen som ikke ble utsatt for bakterier, fikk et tynnere slimlag utenpå kroppen enn dem som ble utsatt for forskernes spesielt utvalgte bakterier, eller bakterier fra en innsjø.
Bakteriene kan også påvirke fettreservene til fisken. Hos yngel som fikk bakterier fra en innsjø, ble disse fettreservene større.
– For å studere effekten av bakterier på fiskens slimlag, trengte vi en tverrfaglig kompetanse. Forsker Sol Gómez de la Torre Canny var sentral i utviklingen av det bakteriefrie modellsystemet med plommesekkyngel, sier Bakke.
Forsker Catherine Taylor Nordgård, som er ekspert på reologi, karakteriserte egenskapene til slimlaget som dekker fisken.
Egg, og senere yngelen, holdes i bakteriefritt vann. Her skiftes vannet. Foto: Alexander Fiedler, NTNU
Åpner for behandling av fisken
Hun og kollegene vil altså forstå hvilke mekanismer som påvirker sammensetningen av bakteriesamfunnene som koloniserer fisken rett etter klekking.
Ingrid Bakke. Foto: NTNU
– Vi ser blant annet på hvordan bakteriesamfunnene eventuelt beskytter mot bakterieinfeksjoner, og om det er mulig å påvirke den tidlige bakteriekoloniseringen av yngel, forklarer Bakke.
Dette åpner for såkalt probiotisk behandling, altså at vi kan tilsette levende mikroorganismer til fisken for å oppnå gunstige effekter, som bedre helse og vekst.
– Men probiotisk behandling i stor skala er langt frem ennå, sier professor Bakke.
Det norske produktet Stembiont er allerede tilgjengelig. Dette er et probiotisk produkt beregnet på større fisk.
Men for bruk i større skala trengs mer forskning. Forskningen er finansiert av Forskningsrådet gjennom såkalte Fripro-midler.
Referanse: Gómez de la Torre Canny Sol, Nordgård Catherine Taylor, Mathisen Amalie Johanne Horn, Degré Lorentsen Eirik, Vadstein Olav, Bakke Ingrid. A novel gnotobiotic experimental system for Atlantic salmon (Salmo salar L.) reveals a microbial influence on mucosal barrier function and adipose tissue accumulation during the yolk sac stage. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology 12 2023 DOI=10.3389/fcimb.2022.1068302
