Cardiac molecular-acclimation mechanisms in responseto swimming-induced exercise in atlantic salmon

Cardiac muscle is a principal target organ for exercise-induced acclimation mechanisms in fish and mammals, given that sustained aerobic exercise training improves cardiac output. Yet, the molecular mechanisms underlying such cardiac acclimation have been scarcely investigated in teleosts. Consequently, we studied mechanisms related to cardiac growth, contractility, vascularization, energy metabolism and myokine production in Atlantic salmon pre-smolts resulting from 10 weeks exercise-training at three different swimming intensities: 0.32 (control), 0.65 (medium intensity) and 1.31 (high intensity) body lengths s−1. Cardiac responses were characterized using growth, immunofluorescence and qPCR analysis of a large number of target genes encoding proteins with significant and well-characterized function. The overall stimulatory effect of exercise on cardiac muscle was dependent on training intensity, with changes elicited by high intensity training being of greater magnitude than either medium intensity or control. Higher protein levels of PCNA were indicative of cardiac growth being driven by cardiomyocyte hyperplasia, while elevated cardiac mRNA levels of MEF2C, GATA4 and ACTA1 suggested cardiomyocyte hypertrophy. In addition, up-regulation of EC coupling-related genes suggested that exercised hearts may have improved contractile function, while higher mRNA levels of EPO and VEGF were suggestive of a more efficient oxygen supply network. Furthermore, higher mRNA levels of PPARα, PGC1α and CPT1 all suggested a higher capacity for lipid oxidation, which along with a significant enlargement of mitochondrial size in cardiac myocytes of the compact layer of fish exercised at high intensity, suggested an enhanced energetic support system. Training also elevated transcription of a set of myokines and other gene products related to the inflammatory process, such as TNFα, NFκB, COX2, IL1RA and TNF decoy receptor. This study provides the first characterization of the underlying molecular acclimation mechanisms in the heart of exercise-trained fish, which resemble those reported for mammalian physiological cardiac growth

Aerob utholdenhetstrening for bedret hjertefunksjon og helse hos oppdrettslaks: oppfølging og videreutvikling av konseptet trening av fisk

Hovedmålet til dette prosjektet var å bygge videre på konseptet med trening av fisk som del av det forebyggende helsearbeid i laksenæringen. Vi har tidligere vist at trening av laks før sjøutsett resulterer i bedre vekst og større sykdomsmotstand. Trening kan også styrke hjertekapasitet og sirkulasjonssystemet, bedre evne til å opprettholde homeostase under stressende situasjoner, samt bidra til bedre filétkvalitet. Prosjektet hadde seks konkrete delmål som alle har blitt utført i løpet av prosjektperioden. Et av hovedresultatene viste at trening bedrer sykdomsmotstanden ved å modulere immunsystemet på en fordelaktig måte ved å påvirke en rekke gener som er involvert i prosessering og presentasjon av antigen, regulering av interferon og komplement systemet, samt regulering av betennelsesreaksjoner, oksidativt stress og vevsremodellering. Videre fant vi at det var en god korrelasjon mellom treningsintensitet, genuttrykk og sykdomsmotstand. Analyser hos en kommersiell oppdretter førte til ny kunnskap om vannhastighet og -kvalitet i ulike typer kar. Prosjektet har også finansiert oppbygging av en fleksibel og innovativ fisketreningslabb som vil være avgjørende for videre treningsforskning. Prosjektet har også ført til internasjonalisering av forskningsgruppen, samt at prosjektet har bidratt til å legge forholdene til rette for fremtidig kommersialisering av fisketrening.Rapport/Report 1/2010 English summaryAerob utholdenhetstrening for bedret hjertefunksjon og helse hos oppdrettslaks: oppfølging og videreutvikling av konseptet trening av fiskpublishedVersio

Aerob utholdenhetstrening for bedret hjertefunksjon og helse hos oppdrettslaks: oppfølging og videreutvikling av konseptet trening av fisk

Hovedmålet til dette prosjektet var å bygge videre på konseptet med trening av fisk som del av det forebyggende helsearbeid i laksenæringen. Vi har tidligere vist at trening av laks før sjøutsett resulterer i bedre vekst og større sykdomsmotstand. Trening kan også styrke hjertekapasitet og sirkulasjonssystemet, bedre evne til å opprettholde homeostase under stressende situasjoner, samt bidra til bedre filétkvalitet. Prosjektet hadde seks konkrete delmål som alle har blitt utført i løpet av prosjektperioden. Et av hovedresultatene viste at trening bedrer sykdomsmotstanden ved å modulere immunsystemet på en fordelaktig måte ved å påvirke en rekke gener som er involvert i prosessering og presentasjon av antigen, regulering av interferon og komplement systemet, samt regulering av betennelsesreaksjoner, oksidativt stress og vevsremodellering. Videre fant vi at det var en god korrelasjon mellom treningsintensitet, genuttrykk og sykdomsmotstand. Analyser hos en kommersiell oppdretter førte til ny kunnskap om vannhastighet og -kvalitet i ulike typer kar. Prosjektet har også finansiert oppbygging av en fleksibel og innovativ fisketreningslabb som vil være avgjørende for videre treningsforskning. Prosjektet har også ført til internasjonalisering av forskningsgruppen, samt at prosjektet har bidratt til å legge forholdene til rette for fremtidig kommersialisering av fisketrening.Rapport/Report 1/2010 English summaryAerob utholdenhetstrening for bedret hjertefunksjon og helse hos oppdrettslaks: oppfølging og videreutvikling av konseptet trening av fiskpublishedVersio

Aerob utholdenhetstrening for bedret hjertefunksjon og helse hos oppdrettslaks. Prosjektperiode 1.6.2007 – 10.10.2008

Prosjektet hadde som hovedmål å undersøke effekten av aerob utholdenhetstrening som metode for å bedre hjertefunksjon og helse hos laks. Prosjektet gav klare indikasjoner på at trening av lakseparr har positive effekter på smoltkvalitet. Det viktigste funnet var at trent fisk viste større overlevelse når den ble utsatt for en IPN challenge test. Foreløpige resultat tyder på at dette har sammenheng med at trening reduserer kroniske betennelsesprosesser i fisken slik at den er i bedre stand til å takle sykdomsutbrudd. Trening hadde også en signifikant effekt på vekst og trent fisk viste en forbedring i å økonomisere svømmingen. I prosjektet har det også blitt gjennomført innsamling av parr og smolt fra fire norske elver, analyser av dette materialet pågår fortsatt. Den kommersielle delen av prosjektet har i all hovedsak blitt overført til det allerede innvilga oppfølgingsprosjekt TrenFisk2. Prosjektgruppen har jobbet aktivt med å presentere prosjektet på en best mulig måte gjennom foredrag til næringen og ved å få antatt et innslag på NRK programmet Schrødingers katt. Sist nevnte innslag medførte mye positive tilbakemeldinger og gode informasjonsflyt til både næringen og folk flest. Prosjektet har også blitt omtalt i en rekke medier nasjonalt og internasjonalt. Det er planlagt tre vitenskapelige publikasjoner fra prosjektet. En hovedutfordring i det videre arbeidet blir å 1) optimalisere treningsprotokoller; 2) utarbeide strategier og løsninger for hvordan prinsippet om trening av fisk kan overføres i praksis til næringen. Resultatene fra dette prosjektet (522014) blir nå fulgt opp av et nytt FHF prosjekt hvor hovedmålet er å videreutvikle og fremskaffe bedre grunnlag for å kommersialisere eksisterende resultat. Prosjektgruppen har i tillegg sendt inn et prosjektforslag til NFR hvor en legger opp til å jobbe spesielt aktivt med optimalisering av treningsprotokoller.Aerob utholdenhetstrening for bedret hjertefunksjon og helse hos oppdrettslaks. Prosjektperiode 1.6.2007 – 10.10.2008publishedVersio

Aerob utholdenhetstrening for bedret hjertefunksjon og helse hos oppdrettslaks. Prosjektperiode 1.6.2007 – 10.10.2008

Prosjektet hadde som hovedmål å undersøke effekten av aerob utholdenhetstrening som metode for å bedre hjertefunksjon og helse hos laks. Prosjektet gav klare indikasjoner på at trening av lakseparr har positive effekter på smoltkvalitet. Det viktigste funnet var at trent fisk viste større overlevelse når den ble utsatt for en IPN challenge test. Foreløpige resultat tyder på at dette har sammenheng med at trening reduserer kroniske betennelsesprosesser i fisken slik at den er i bedre stand til å takle sykdomsutbrudd. Trening hadde også en signifikant effekt på vekst og trent fisk viste en forbedring i å økonomisere svømmingen. I prosjektet har det også blitt gjennomført innsamling av parr og smolt fra fire norske elver, analyser av dette materialet pågår fortsatt. Den kommersielle delen av prosjektet har i all hovedsak blitt overført til det allerede innvilga oppfølgingsprosjekt TrenFisk2. Prosjektgruppen har jobbet aktivt med å presentere prosjektet på en best mulig måte gjennom foredrag til næringen og ved å få antatt et innslag på NRK programmet Schrødingers katt. Sist nevnte innslag medførte mye positive tilbakemeldinger og gode informasjonsflyt til både næringen og folk flest. Prosjektet har også blitt omtalt i en rekke medier nasjonalt og internasjonalt. Det er planlagt tre vitenskapelige publikasjoner fra prosjektet. En hovedutfordring i det videre arbeidet blir å 1) optimalisere treningsprotokoller; 2) utarbeide strategier og løsninger for hvordan prinsippet om trening av fisk kan overføres i praksis til næringen. Resultatene fra dette prosjektet (522014) blir nå fulgt opp av et nytt FHF prosjekt hvor hovedmålet er å videreutvikle og fremskaffe bedre grunnlag for å kommersialisere eksisterende resultat. Prosjektgruppen har i tillegg sendt inn et prosjektforslag til NFR hvor en legger opp til å jobbe spesielt aktivt med optimalisering av treningsprotokoller

Aerob utholdenhetstrening for bedret hjertefunksjon og helse hos oppdrettslaks. Prosjektperiode 1.6.2007 – 10.10.2008

Prosjektet hadde som hovedmål å undersøke effekten av aerob utholdenhetstrening som metode for å bedre hjertefunksjon og helse hos laks. Prosjektet gav klare indikasjoner på at trening av lakseparr har positive effekter på smoltkvalitet. Det viktigste funnet var at trent fisk viste større overlevelse når den ble utsatt for en IPN challenge test. Foreløpige resultat tyder på at dette har sammenheng med at trening reduserer kroniske betennelsesprosesser i fisken slik at den er i bedre stand til å takle sykdomsutbrudd. Trening hadde også en signifikant effekt på vekst og trent fisk viste en forbedring i å økonomisere svømmingen. I prosjektet har det også blitt gjennomført innsamling av parr og smolt fra fire norske elver, analyser av dette materialet pågår fortsatt. Den kommersielle delen av prosjektet har i all hovedsak blitt overført til det allerede innvilga oppfølgingsprosjekt TrenFisk2. Prosjektgruppen har jobbet aktivt med å presentere prosjektet på en best mulig måte gjennom foredrag til næringen og ved å få antatt et innslag på NRK programmet Schrødingers katt. Sist nevnte innslag medførte mye positive tilbakemeldinger og gode informasjonsflyt til både næringen og folk flest. Prosjektet har også blitt omtalt i en rekke medier nasjonalt og internasjonalt. Det er planlagt tre vitenskapelige publikasjoner fra prosjektet. En hovedutfordring i det videre arbeidet blir å 1) optimalisere treningsprotokoller; 2) utarbeide strategier og løsninger for hvordan prinsippet om trening av fisk kan overføres i praksis til næringen. Resultatene fra dette prosjektet (522014) blir nå fulgt opp av et nytt FHF prosjekt hvor hovedmålet er å videreutvikle og fremskaffe bedre grunnlag for å kommersialisere eksisterende resultat. Prosjektgruppen har i tillegg sendt inn et prosjektforslag til NFR hvor en legger opp til å jobbe spesielt aktivt med optimalisering av treningsprotokoller.Aerob utholdenhetstrening for bedret hjertefunksjon og helse hos oppdrettslaks. Prosjektperiode 1.6.2007 – 10.10.2008publishedVersio

Disease resistance is related to inherent swimming performance in Atlantic salmon

Background. Like humans, fish can be classified according to their athletic performance. Sustained exercise training of fish can improve growth and physical capacity, and recent results have documented improved disease resistance in exercised Atlantic salmon. In this study we investigated the effects of inherent swimming performance and exercise training on disease resistance in Atlantic salmon. Atlantic salmon were first classified as either poor or good according to their swimming performance in a screening test and then exercise trained for 10 weeks using one of two constant-velocity or two interval-velocity training regimes for comparison against control trained fish (low speed continuously). Disease resistance was assessed by a viral disease challenge test (infectious pancreatic necrosis) and gene expression analyses of the host response in selected organs. Results An inherently good swimming performance was associated with improved disease resistance, as good swimmers showed significantly better survival compared to poor swimmers in the viral challenge test. Differences in mortalities between poor and good swimmers were correlated with cardiac mRNA expression of virus responsive genes reflecting the infection status. Although not significant, fish trained at constant-velocity showed a trend towards higher survival than fish trained at either short or long intervals. Finally, only constant training at high intensity had a significant positive effect on fish growth compared to control trained fish. Conclusions This is the first evidence suggesting that inherent swimming performance is associated with disease resistance in fish.Land and Food Systems, Faculty ofScience, Faculty ofZoology, Department ofNon UBCReviewedFacult

Oxygen carrying and distribution capacity is affected by exercise training.

<p>A: High intensity exercise training stimulated up-regulation of genes coding for EPO, involved in erythropoiesis, and for VEGF and VEGF receptor (VEGF-R2), which mediates angiogenesis. B: Immunofluorescence detection image of VEGF (arrows, red staining) showing its production in both the epicardium (right image) and compact myocardium (left image) suggesting the formation of new blood vessels. No apparent differences were found between high intensity trained and control fish (nuclei: blue (DAPI)). * denotes statistical difference (p<0.05; one-way ANOVA performed on log2 transformed expression ratio values followed by Tukey’s HSD; n = 9−12/group ) between either of the training regimes and the Control. Bars represent SEM. ER: Expression ratio. EPO: erythropoietin; EPOR: EPO receptor; VEGF: Vascular endothelial growth factor; VEGF-R2: VEGF receptor 2.</p

Exercise training experimental design.

<p>Atlantic salmon pre-smolts were exercise trained at different relative water speeds (body lengths per second (BL s⁻¹)) for ten weeks (w). Throughout the trial, swimming speeds experienced a constant decrease due to fish length increase. Speeds shown in the middle of the figure (bold) are average, while start and end speeds are shown in the left and right, respectively (brackets). The first six weeks took place under a short day-light photoregime (12L-12D), while the last 4 weeks were on a continuous light photoregime (24 L) to induce the smoltification process.</p