Impact of dietary plant oils and the mycotoxin deoxynivalenol on Atlantic salmon (Salmo salar) with emphasis on the intestine

A growing human population calls for more production of food. The global capture of wild fish has been relatively stable around 90 million tonnes for several decades, while aquaculture production has increased continuously for many years. In Norway, Atlantic salmon (Salmo salar) is the most important species in aquaculture, and the production has exceeded 1,2 millions tons per year. Salmonids are carnivorous by nature, but plant ingredients as soybean meal and rapeseed oil have been used in feeds for salmonids in aquaculture for the last decades because the supply of fish meal and fish oil is limited. The main goal of the present thesis was to address the impact of different plant oils and the mycotoxin deoxynivalenol (DON), which is a potential contaminant in plant-based feeds, on the intestine of Atlantic salmon. Finally, a combined feed and infection trial was initiated to explore the effects of DON on the uptake, kinetics, shedding and immune response to Piscine orthoreovirus (PRV) that is highly prevalent in Norwegian aquaculture. Replacing fish oil with blends of plant oils was associated with shortened folds in the mid intestine of Atlantic salmon in a trial lasting for 28 weeks. No indications of inflammation or disturbed proliferation of epithelial cells were observed. Feeding pre-smolts a diet added relevant amounts of synthetic DON for eight weeks resulted in lower relative expression of markers for three tight junction proteins (claudin 25b, occludin, and tricellulin), whereas the relative expression of a marker for proliferating cell nuclear antigen was higher in both the mid intestine and the distal intestine. The relative expression of markers for two suppressors of cytokine signalling (SOCS1 and SOCS2) were higher in the distal intestine in fish fed DON. These findings suggest that dietary DON impaired the intestinal integrity, while an inflammatory response appeared to be mitigated. The results from the combined feed and infection trial suggest that DON influenced the uptake of virus, the specific antibody response and the viral load in heart tissue in PRV-challenged Atlantic salmon.

En økende befolkning krever mer produksjon av mat. Globalt har fangst av villfisk vært relativt stabilt omkring 90 millioner tonn i flere tiår, mens produksjonen av oppdrettsfisk har økt kontinuerlig i mange år. I Norge er atlantisk laks (Salmo salar) den viktigste arten i oppdrett, og produksjonen har oversteget 1,2 millioner tonn per år. Laksefisk er kjøttetere fra naturens side, men planteråstoffer som soyabønnemjøl og rapsolje har vært brukt i fôr til laksefisk i oppdrett de siste tiåra fordi tilgangen på fiskemjøl og fiskeolje er begrensa. Hovedmålet med denne avhandlinga har vært å undersøke effekten av ulike planteoljer og soppgiften deoksynivalenol (DON), som er en potensiell forurensing i plantebasert fôr, på tarmen til atlantisk laks. Endelig ble det gjennomført et kombinert fôrings- og smitteforsøk for å undersøke betydningen av DON på opptak, kinetikk, utskillelse og immunrespons ved infeksjon med Piscine orthoreovirus (PRV), som er svært utbredt i norsk oppdrett. Erstatning av fiskeolje med planteoljeblandinger var assosiert med forkorta folder i midttarmen til atlantisk laks i et forsøk som varte i 28 uker. Det var ingen indikasjoner på betennelse eller endra proliferasjon av epitelceller. Pre-smolt på en diett tilsatt relevante mengder syntetisk DON i åtte uker resulterte i lavere relativt uttrykk av genmarkører for tre proteiner (claudin 25b, occludin og tricellulin) som binder epitelceller sammen, mens det relative uttrykket av en genmarkør for prolifererende epitelceller var høyere i både midttarmen og baktarmen. Det relative uttrykket av genmarkører for to molekyler (SOCS1 og SOCS2) som hemmer cytokiner var høyere i baktarmen i fisk som var eksponert for DON. Disse funna tyder på at DON svekka tarmens integritet, mens en betennelsesrespons syntes å bli undertrykt. Resultata fra det kombinerte fôrings- og infeksjonsforsøket antyder at DON påvirka opptaket, den spesifikke antistoffresponsen og virusmengden i hjertevev i atlantisk laks som ble smitta med PRV.