Stress-responsivitet hos laksefisk : effekter på gener, organer og organismer

Stress is an inescapable burden for fish like for all other animals. For individuals that frequently encounter stressful situations, repeated or prolonged physiological stress responses, can potentially compromise the physiological and psychological basis of that organism`s health and welfare. In particular, stress has been shown to adversely affect important biological systems such as the immune system, the central nervous system (CNS) and the cardiovascular system (CVS). The impact of stress largely depends on the inherent stress coping style of the affected individual. Stress coping style can be defined by the set of behavioral and physiological responses to stress that is consistently employed by one individual across unrelated and temporally separated situations. One such physiological stress response, which is highly heritable, yet subject to great individual variation, is the cortisol response. Cortisol, an interrenal/adrenal steroid stress hormone, is responsible for most stressrelated diseases in man as well as in fish. High heritability of the cortisol response has allowed for the generation of two strains of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) that differ consistently in stress-induced cortisol production and consequently in morphology, endocrinology, behavior and cognition. Lowresponding (LR) fish were initially selected for low post-stress cortisol levels and subsequently display proactive behaviors and endocrine profiles. High-responding (HR) fish, on the other hand, were selected for high post-stress cortisol levels and display reactive behaviors and endocrine profiles. The phenomenon of contrasting stress coping styles is attracting considerable scientific and public interest. Particularly, the recognition of individual variation in disease vulnerability has encouraged scientists to try to elucidate the biology behind stress coping. In this context, the LR-HR model serves as an excellent model to study the proximate mechanisms behind genetically linked behavioral and physiological trait characteristics. In this work we aimed at investigating CNS plasticity and cardiac remodeling by integrating studies at the molecular (genes), physiological-anatomical (organ) and behavioral (organism) levels in the context of divergent stress coping styles. In particular, we investigated putative CNS mechanisms controlling behavior and memory retention (i.e. mRNA expression of genes involved in the cortisol response, postembryonic neurogenesis and neuronal plasticity) in stressed and non-stressed LR and HR rainbow trout. Further, the association between cortisol responsiveness and cardiac morphology (i.e. size, composition and collagen depositions) and gene expression (i.e. mRNA expression of specific markers of cardiac remodeling) in LR and HR rainbow trout was explored. Finally, we investigated if a trait correlation between cortisol responsiveness and heart size also existed in wild-type European brown trout (Salmo trutta). We discovered that the expression of central cortisol receptors was affected by heritable variation in stress coping (i.e. LR vs. HR) and downregulated by stress in a brain region-specific manner. We also found that the expression of genes involved in CNS plasticity was affected by heritable variation in stress coping and also differentially affected by short – and long-term stress. Lastly, we show that high cortisol responsiveness was associated with cardiac remodeling (i.e. growth) in HR fish and in high cortisol-responding wild-type brown trout. Further, the cardiac growth in HR fish appeared to be caused mainly by hypertrophic growth of the compact myocardium. This growth was accompanied by focal collagen depositions and a high expression of genes involved in hypertrophy, development of fibrosis and the cortisol response. The latter indicates that cortisol is directly mediating the cardiac remodeling in HR trout. Combined, the results showing that the expression of central cortisol receptors and genes involved in CNS plasticity differed between LR and HR trout, can contribute to increased knowledge about the proximate mechanisms behind genetically linked physiological and behavioral trait characteristics. Also, the strong association between cortisol responsiveness and cardiac remodeling in two salmonid species suggests that cortisol might be a general causative factor in salmonid cardiac disease. The presence of this anatomicalphysiological trait correlation in a wild population of salmonids, also suggests an ecologicalevolutionary role for individually variable heart function.Stress er et uunngåelig onde for fisk så vel som for alle andre dyregrupper. For individer som ofte opplever stressende episoder, kan gjentatte og/eller langvarige fysiologiske stressresponser potensielt kompromittere det fysiologiske og psykologiske grunnlaget for helse og velferd. Spesielt har stress vist seg å ha skadelige effekter på viktige biologiske systemer som sentralnervesystemet (SNS) og det kardiovaskulære systemet (KVS). Virkningen av stress avhenger i stor grad av det berørte individets iboende stressmestringsevne. En stressmestringsstrategi kan defineres ut ifra de atferdsmessige og fysiologiske stressresponsene som konsekvent anvendes av et individ på tvers av urelaterte og tidsavskilte situasjoner. Et eksempel på en slik fysiologisk respons, som er svært arvelig, dog gjenstand for betydelig individuell variasjon, er kortisol-responsen. Kortisol, et stresssteroidhormon produsert i interrenale celler/binyrene, er ansvarlig for de fleste stress-relaterte sykdommer hos fisk og hos menneske. Det faktum at kortisol-responsivitet er svært arvelig, har gjort det mulig å utvikle to stammer av regnbueørret (Oncorhynchus mykiss) som konsekvent responderer på stress med forskjellige kortisol-nivåer. De to stammene viser også forkjeller i atferd, morfologi, endokrinologi og kognisjon. Lav-responsive (LR)-fisk ble opprinnelig selektert for en lav kortisol-respons etter stress og viser proaktiv atferd og fysiologi. Høy-responsive (HR)-fisk, derimot, ble selektert for en høy kortisol-respons etter stress og har en reaktiv atferd og fysiologi. Fenomenet ”stressmestringsstrategi” vekker betydelig vitenskapelig og allmenn interesse. Spesielt har anerkjennelsen av individuell variasjon i sykdomssårbarhet oppmuntretforskere til å forøke å belyse biologien bak forkjeller i stressmestring. I denne sammenheng fungerer LR-HR-modellen som en utmerket modell for å studere proksimate mekanismer bak genetisk knyttede atferdsmessige og fysiologiske trekk. I dette arbeidet hadde vi som mål å undersøke SNS-plastisitet og remodellering av hjertet ved å integrere studier på det atferdsmessige (organismer), fysiologisk-anatomiske (organer) og molekylære (genregulering) plan i sammenheng med divergerende stressmestringsstrategier. Mer presist undersøkte vi antatte SNS-mekanismer som kontrollerer atferd og minneretensjon (dvs. mRNA-uttrykk av gener involvert i kortisol-responsen, postembryonal nevrogenese og nevronal plastisitet) i stressede og ustressede LR – og HR-regnbueørret. Vi har også undersøkt sammenhengen mellom kortisol-responsivitet og hjerte-morfologi (dvs. størrelse, komposisjon og kollagen-avsetninger) og gen-uttrykk av spesifikke markører for hjerte-remodellering i LR – og HR-regnbueørret. Til sist undersøkte vi om det eksisterte en korrelasjon mellom kortisol-responsivitet og hjertestørrelse også i vill-type brunørret (Salmo trutta). Vi viser at uttrykket av sentrale kortisol-reseptorer var påvirket av arvelig variasjon i stressmestring og ble nedregulert av stress avhengig av hjernedel. Vi viser også at uttrykket av gener involvert i SNS-plastisitet var påvirket av arvelig variasjon i stressmestring (LR vs. HR), men også ulikt berørt av korttids – og langtidsstress. Vi viser også at en høy kortisolresponsivitet var assosiert med remodellering av hjertet (dvs. vekst) i HR fisk og i vill-type brunørret med en høy kortisol-respons. Videre viser vi at hjerteveksten i HR-fisk hovedsakelig skyldtes hypertrofisk vekst av kompakt myokardium. Hjerteveksten var også ledsaget av fokale kollagenavsetninger og et høyt uttrykk av gener involvert i hypertrofi, utvikling av fibrose og kortisol-responsen. Sistnevnte indikerer at kortisol direkte medierer remodellering av hjertet i HR-ørret. Våre resultater, som viser at uttrykket av sentrale kortisol-reseptorer og gener involvert i SNS-plastisitet varierer mellom LR – og HR- ørret, kan potensielt bidra til økt kunnskap om proksimate mekanismer bak genetisk knyttede fysiologiske og atferdsmessige trekk. Dessuten indikerer en sterk assosiasjon mellom kortisol-responsivitet og remodellering av hjertet, i to arter av laksefisk, at kortisol kan være en medvirkende faktor i utvikling av hjertesykdom hos salmonider. Tilstedeværelsen av denne anatomisk-fysiologiske sammenhengen i en vill populasjon av laksefisk, kan tyde på en økologisk-evolusjonær rolle for individuell variasjon i hjertefunksjon

Climate change adaptation processes seen through a resilience lens: Norwegian farmers’ handling of the dry summer of 2018

publishedVersio

Climate change adaptation processes seen through a resilience lens: Norwegian farmers’ handling of the dry summer of 2018

Climate change and more frequent extreme weather events are expected to significantly challenge food production and food security worldwide, underlining the need for adaptation within the agricultural sector. Although Norway, as other Nordic countries, potentially benefits from higher temperatures in terms of agricultural production, adaptation will be necessary. Employing resilience as a theoretical lens, this study investigates Norwegian farmers’ handling of the dry summer of 2018, a summer that comprehensively challenged agricultural production throughout Europe. In-depth interviews revealed that farmers’ main strategy was to improve their buffer capacity to be able to ‘bounce back’ (i.e., to get ‘through’ the summer to return to a ‘normal’ situation). Informal and formal networks, access to outfield resources and governmental support played key roles in enhancing the buffer capacity. Structural changes in the agricultural sector seem to challenge future access to the resources needed to improve the buffer capacity in times of crisis. Within the current environmental, social and political framework, farms are considered resilient, and strengthening buffer capacity is reasonable. However, a higher frequency of extreme weather events may require that other capacities, such as adaptive or transformative, be improved. Thus, resilience is not a given state and independent of values but strongly context dependent. To achieve long-term resilience, climate change adaptation needs to be politically encouraged and economically supported. Farmers need flexibility to use local resources. Worries about structural changes may draw farmers’ attention away from making potentially important adaptations to climate change.publishedVersio

«En må være levende opptatt av det» - En kvalitativ studie av odelsberettigedes vurderinger omkring overtakelse av familiegården

Det norske landbruket står ovenfor store utfordringer. De siste 30 årene har antall aktive gårdsbruk blitt halvert, og de som er igjen driver stadig større. Samtidig er lønnsomheten så dårlig at de fleste er nødt til å ha annet inntektsgivende arbeid i tillegg til gårdsdriften. Grunnet odelsloven skjer de fleste gårdsoverdragelser innad i familien og dermed er det naturlig å se til de odelsberettigede om man er interessert i rekrutteringssituasjonen til landbruket. Denne oppgaven tar sikte på å belyse den overordnede problemstillingen: Hvilke vurderinger gjør odelsberettigede når de bestemmer seg for om de vil overta gården eller ikke? Søkelyset rettes særlig mot endringer over to generasjoner, den stedlige kontekstens påvirkning og om odelsjenter og odelsgutter tenker ulikt. Datagrunnlaget for oppgaven er biografiske intervjuer med to generasjoner odelsberettigede fra to ulike steder. Disse representerer to vidt forskjellige kontekster i landbruks-Norge: Ei fjellbygd i perifere strøk, og et korndistrikt i sentrale strøk. Det sosiologiske livsløpsperspektivet, hvor en behandler enkeltpersoner som representanter for sosiale prosesser og knytter sammen biografisk- og historisk tid, ligger til grunn for prosjektet. Materialet er analysert med en Grounded Theory-inspirert tilnærming. Det kommer frem at fra foreldregenerasjonen til den påtroppende generasjonen har det å bli bonde gått fra å være et yrkesvalg, til å bli noe en bestemmer seg for etter at man har etablert en annen yrkeskarriere. Denne endringen må ses i sammenheng med utviklingen i rammevilkårene som har skjedd i tiden mellom generasjonene. Videre er det også tydelig at det å overta i dag behandles mer som et fritt valg enn en selvsagthet, selv om pliktelementet ikke er helt borte. Den påtroppende generasjonen er i større grad «tidsminoriteter» i samfunnet enn foreldregenerasjonen, fordi bondebefolkningen har blitt mindre. Over de to generasjonene ser det også ut til å ha skjedd en holdningsendring i samfunnet for øvrig, hvor den påtroppende generasjonen føler seg mer verdsatt av storsamfunnet, til tross for at inntektsmulighetene har blitt dårligere. Det ser også ut til at det å ha kårfolk på tunet er med på å muliggjøre den hektiske bondehverdagen. Det kommer også fram noen vesentlige forskjeller mellom å ha odel til en korngård i sentrale strøk og et husdyrbruk i ei fjellbygd. Kornproduksjon er lettere å kombinere med annet arbeid utenfor, og det ser også ut til at en motivasjon for å overta en eiendom i sentrale strøk er boligen i seg selv. Mulighetsrommet for å etablere tilleggsnæringer på gården ser også forskjellig ut på de to stedene. Fordi «bonden» fortsatt er en maskulin figur, er odelsjentene mer avhengige av at deres partner er med på overtakelsesprosjektet enn odelsguttene. Det ser også ut til at jentene motiveres mer av å beholde gården i familien enn guttene, som uttrykker en mer økonomisk/ praktisk holdning til overtakelsen. Som kvinnelig bonde kjenner man også mer på manglende velferdsordninger, særlig i forbindelse med svangerskap og barseltid. Teknologiske løsninger tas også opp som et forsøk på å bøte på dissonansen mellom samfunnets tidstabeller og landbrukets tidstabeller. Dette reiser igjen spørsmålet om det egentlig er mulig når bondeyrkets natur handler om å forvalte levende planter og dyr.MasteroppgavenSOS360MASV-SO

Tørkesommeren 2018: En casestudie av jordbrukets resiliens til ekstremværhendelser og utvikling av klimatilpasningsstrategier

Endrede værmønstre og mer ekstremvær som følge av klimaendringene er en av de største utfordringene for jordbruk og matsikkerhet. Tørken som rammet Norge og store deler av Europa sommeren 2018 understreker at også norsk matproduksjon er sårbar for klimaendringer og at det norske jordbruket ikke er tilstrekkelig tilpasset fremtidens klima. Med utgangspunkt i resiliensteori undersøker denne casestudien håndteringen av tørkesommeren blant husdyrbønder i Sør-Fron kommune i Gudbrandsdalen, og betydningen av et slikt klimatisk sjokk for utvikling av tilpasningsstrategier til klimaendringer. Gjennom dybdeintervjuer med i hovedsak gårdbrukere, men også landbruksrådgivere og representanter fra landbrukskontoret, gir denne studien inngående forståelse for sårbarheter og styrker ved jordbrukssystemet i møte med ekstremvær, samt dypere innsikt i prosesser rundt klimatilpasning. Studien finner at jordbruksstrukturen med flere dyr enn hva gårdens fôrgrunnlag tilsier, samt manglende bufferkapasitet av fôr og økonomiske midler gjorde gårdene svært sårbare for tørkesituasjonen. Derimot bidro både formelle og uformelle nettverk, utmarksressursene og organisering av jordbrukssystemet på høyere nivå til å kompensere for mangler på gårdsnivå. Studien understreker at ingen kan være resiliente alene, og at en gårds resiliens må vurderes i sammenheng med sin kontekst. Høyere resiliens i andre deler og nivåer av jordbrukssystemet bidro til økt resiliens til tørkesommeren på gårdsnivå, og en kan anta at disse relasjonene vil styrke den enkelte gårds resiliens også ved en neste krise. Tørkesommeren blir oppfattet som et sjeldent enkelttilfelle, og kan ikke sies å ha satt i gang omfattende klimatilpasninger. Den landbrukspolitiske utviklingen preget av strukturrasjonalisering oppleves som en større og mer prekær problemstilling enn klimaendringene. Likevel medførte tørkesommeren en bevissthet rundt den doble sårbarheten klimaendringer og strukturrasjonaliseringer utgjør for jordbruket i Gudbrandsdalen. Studien tyder på at gårdbrukerne møter fremtidig usikkerhet tilknyttet en rekke usikkerhetsmomenter samtidig med målsettinger om økt robusthet, styrket evne til å bufre forstyrrelser og tåle en støyt, enten det skyldes klima, politikk eller noe helt annet. Disse målsettingene vitner om gårdssystemer med en betydelig grad av tilpasningskapasitet. En landbrukspolitikk som i større grad oppmuntrer til matproduksjon over hele landet tuftet på det lokale ressursgrunnlaget og iverksetting av klimatilpasningstiltak kunne styrket gårdssystemenes robusthet og resiliens til klimaendringer i Gudbrandsdalen.Masteroppgave i geografiGEO350MASV-GEOGMASV-PHYGMPGEOGRMASV-MEH

Mer samarbeid og målrettet støtte kan øke produksjon og omsetning av lokale grønnsaker i Bergen

Det er få lokale, småskala grønnsaksprodusenter som selger varene sine i Bergen i dag. For å få innspill til hvordan slik omsetning kan økes ble det organisert to arbeidsmøter med grønnsaksprodusenter, representanter for salgskanaler for lokale matvarer, organisasjoner som jobber innen dette feltet, og forvaltningen. Dette er en oppsummering av prosessen og resultatene.Mer samarbeid og målrettet støtte kan øke produksjon og omsetning av lokale grønnsaker i BergenpublishedVersio

Kindness to the Final Host and Vice Versa: A Trend for Parasites Providing Easy Prey?

Traditionally the “extended phenotype” concept refers to parasites that manipulate host phenotype to increase parasite fitness. This includes parasites that render intermediate hosts more susceptible to predation by final hosts. We explore here the proposition that an evolutionary driver in such cases is the energetic benefit to the final host, in addition to increased parasite fitness. We will review some well-established host-manipulation models, where such a scenario seems likely. One example is provided by the protozoan Toxoplasma gondii, which conspicuously impairs predator avoidance in rodents. Pathologies in humans that acquire T. gondii are known, but infection in adult feline definitive hosts are most commonly asymptomatic and apparently innocuous. In another well-documented case of parasite-mediated trophic transmission, trematode (Euhaplorchis californiensis) infected killifish (Fundulus parvipinnis) abandon normal caution and exhibit a range of behaviors which makes them more conspicuous to predatory birds. The birds get a free meal, but the presence of adult trematodes in the gut would seem to incur few if any negative consequences for the birds. There are exceptions to this pattern also among cases of parasite mediated trophic transmission, but major pathology in definitive hosts seems for the most part restricted to cases where manipulated intermediate hosts are of minor energetic importance. Current theories for the evolution of reduced pathogenicity in predatory final hosts primarily focus on parasites minimizing pathogenicity to increase their own reproductive output and/or avoid selection on host preference for non-infected prey types. Here we advocate another alternative: If or when the benefit of increased prey acquisition outweighs pathogenicity or resource drain, there should be little or no selection on final hosts to minimize parasite infections. This means that not only will host avoidance of infection not develop, but the molecular arms race for increased immunological defense will also likely be halted in such cases

Behavioural effects of the common brain-infecting parasite Pseudoloma neurophilia in laboratory zebrafish (Danio rerio)

Research conducted on model organisms may be biased due to undetected pathogen infections. Recently, screening studies discovered high prevalence of the microsporidium Pseudoloma neurophilia in zebrafish (Danio rerio) facilities. This spore-forming unicellular parasite aggregates in brain regions associated with motor function and anxiety, and despite its high occurrence little is known about how sub-clinical infection affects behaviour. Here, we assessed how P. neurophilia infection alters the zebrafish´s response to four commonly used neurobehavioral tests, namely: mirror biting, open field, light/dark preference and social preference, used to quantify aggression, exploration, anxiety, and sociability. Although sociability and aggression remained unaltered, infected hosts exhibited reduced activity, elevated rates of freezing behaviour, and sex-specific effects on exploration. These results indicate that caution is warranted in the interpretation of zebrafish behaviour, particularly since in most cases infection status is unknown. This highlights the importance of comprehensive monitoring procedures to detect sub-clinical infections in laboratory animals.publishedVersio

Krill oil attenuates left ventricular dilatation after myocardial infarction in rats

Background: In the western world, heart failure (HF) is one of the most important causes of cardiovascular mortality. Supplement with n-3 polyunsaturated fatty acids (PUFA) has been shown to improve cardiac function in HF and to decrease mortality after myocardial infarction (MI). The molecular structure and composition of n-3 PUFA varies between different marine sources and this may be of importance for their biological effects. Krill oil, unlike fish oil supplements, contains the major part of the n-3 PUFA in the form of phospholipids. This study investigated effects of krill oil on cardiac remodeling after experimental MI. Rats were randomised to pre-treatment with krill oil or control feed 14 days before induction of MI. Seven days post-MI, the rats were examined with echocardiography and rats in the control group were further randomised to continued control feed or krill oil feed for 7 weeks before re-examination with echocardiography and euthanization. Results: The echocardiographic evaluation showed significant attenuation of LV dilatation in the group pretreated with krill oil compared to controls. Attenuated heart weight, lung weight, and levels of mRNA encoding classical markers of LV stress, matrix remodeling and inflammation reflected these findings. The total composition of fatty acids were examined in the left ventricular (LV) tissue and all rats treated with krill oil showed a significantly higher proportion of n-3 PUFA in the LV tissue, although no difference was seen between the two krill oil groups. Conclusions: Supplement with krill oil leads to a proportional increase of n-3 PUFA in myocardial tissue and supplement given before induction of MI attenuates LV remodeling

Evaluation of the autologous bone marrow mononuclear therapy and functional restoration in the scarred myocardium by imaging analysis

A 62-year-old male patient with previous history of myocardial infarction, akinetic myocardial segments, and an ejection fraction of 31% with the NYHA class III category was selected for the autologous bone marrow (ABM)-derived mononuclear cell fraction injection during CABG surgery. Nitrate augmented myocardial tracer uptake was imaged by ECG gated SPECT pre- and 1 year post-ABM therapy, using radiotracer Tc99m Sestamibi. The baseline gated SPECT demonstrated full thickness infarct in 40% area of LAD territory. Bone marrow aspirate of 20.0 ml from sternum yielding a mono nuclear cell fraction of 4.5 × 107 cells/ml was suspended in 2.0 ml of sterile normal saline to be injected at eight sites of the injured myocardium. There were no apparent side effects due to the procedure, i.e., life threatening events, major bleeds, reaction, or shock. The case was followed at the end of 1, 3, 6 months by ECG and Holter monitor and ECG gated SPECT at the end of 12 months. The gated SPECT images demonstrated mild but definitely improved tracer uptake within part of the infarcted segments along with improvement in ejection fraction to 45%, and a clinical change in the NYHA Class to II. Cell-based therapy may offer benefits of induction of normal tissue microenvironment