Recurrent oxidant treatment induces dysregulation in the brain transcriptome of Atlantic salmon (Salmo salar) smolts

publishedVersio

Determinants of parasite distribution in Arctic charr populations: catchment structure versus dispersal potential

Parasite distribution patterns in lotic catchments are driven by the combined influences of unidirectional water flow and the mobility of the most mobile host. However, the importance of such drivers in catchments dominated by lentic habitats are poorly understood. We examined parasite populations of Arctic charr Salvelinus alpinus from a series of linear-connected lakes in northern Norway to assess the generality of lotic-derived catchment-scale parasite assemblage patterns. Our results demonstrated that the abundance of most parasite taxa increased from the upper to lower catchment. Allogenic taxa (piscivorous birds as final host) were present throughout the entire catchment, whereas their autogenic counterparts (charr as final hosts) demonstrated restricted distributions, thus supporting the theory that the mobility of the most mobile host determines taxa-specific parasite distribution patterns. Overall, catchmentwide parasite abundance and distribution patterns in this lentic-dominated system were in accordance with those reported for lotic systems. Additionally, our study highlighted that upper catchment regions may be inadequate reservoirs to facilitate recolonization of parasite communities in the event of downstream environmental perturbations

Determinants of parasite distribution in Arctic charr populations: catchment structure versus dispersal potential

Parasite distribution patterns in lotic catchments are driven by the combined influences of unidirectional water flow and the mobility of the most mobile host. However, the importance of such drivers in catchments dominated by lentic habitats are poorly understood. We examined parasite populations of Arctic charr Salvelinus alpinus from a series of linear-connected lakes in northern Norway to assess the generality of lotic-derived catchment-scale parasite assemblage patterns. Our results demonstrated that the abundance of most parasite taxa increased from the upper to lower catchment. Allogenic taxa (piscivorous birds as final host) were present throughout the entire catchment, whereas their autogenic counterparts (charr as final hosts) demonstrated restricted distributions, thus supporting the theory that the mobility of the most mobile host determines taxa-specific parasite distribution patterns. Overall, catchmentwide parasite abundance and distribution patterns in this lentic-dominated system were in accordance with those reported for lotic systems. Additionally, our study highlighted that upper catchment regions may be inadequate reservoirs to facilitate recolonization of parasite communities in the event of downstream environmental perturbations

Multiomics Provide Insights into the Key Molecules and Pathways Involved in the Physiological Adaptation of Atlantic Salmon (Salmo salar) to Chemotherapeutic-Induced Oxidative Stress

Although chemotherapeutics are used to treat infections in farmed fish, knowledge on how they alter host physiology is limited. Here, we elucidated the physiological consequences of repeated exposure to the potent oxidative chemotherapeutic peracetic acid (PAA) in Atlantic salmon (Salmo salar) smolts. Fish were exposed to the oxidant for 15 (short exposure) or 30 (long exposure) minutes every 15 days over 45 days. Unexposed fish served as the control. Thereafter, the ability of the remaining fish to handle a secondary stressor was investigated. Periodic chemotherapeutic exposure did not affect production performance, though survival was lower in the PAA-treated groups than in the control. Increased ventilation, erratic swimming, and a loss of balance were common behavioural manifestations during the oxidant exposure. The plasma reactive oxygen species levels increased in the PAA-treated groups, particularly after the third exposure, suggesting an alteration in the systemic oxidative stress status. Plasma indicators for internal organ health were affected to a certain degree, with the changes mainly observed after the second and third exposures. Metabolomics disclosed that the oxidant altered several circulating metabolites. Inosine and guanosine were the two metabolites significantly affected by the oxidative stressor, regardless of exposure time. A microarray analysis revealed that the gills and liver were more responsive to the oxidant than the skin, with the gills being the most sensitive. Moreover, the magnitude of the transcriptomic modifications depended on the exposure duration. A functional analysis showed that genes involved in immunity and ribosomal functions were significantly affected in the gills. In contrast, genes crucial for the oxidation-reduction process were mainly targeted in the liver. Skin mucus proteomics uncovered that the changes in the mucosal proteome were dependent on exposure duration and that the oxidant interfered with ribosome-related processes. Mucosal mapping revealed gill mucous cell hypertrophy after the second and third exposures, although the skin morphological parameters remained unaltered. Lastly, repeated oxidant exposures did not impede the ability of the fish to mount a response to a secondary stressor. This study provides insights into how a chemical oxidative stressor alters salmon physiology at both the systemic and mucosal levels. This knowledge will be pivotal in developing an evidence-driven approach to the use of oxidative therapeutics in fish, with some of the molecules and pathways identified as potential biomarkers and targets for assessing the physiological cost of these treatments.publishedVersio

Smittebegrensende behandling med aluminiumssulfat (AIS) mot lakseparasitten Gyrodactylus salaris i Lærdalselva 2008.

Smittereduserende behandling mot lakseparasitten Gyrodactylus salaris med aluminiumsulfat (AlS) som hovedkjemikalium ble gjennomført i Lærdalselva i april 2008. CFT-legumin (rotenon) ble brukt i stillestående vann og mindre vannforekomster der det ikke var hensiktsmessig å bruke AlS. Denne rapporten omhandler kun AlS-behandlingen. Behandlingen startet 4. april og varte til 17.april. Det ble oppnådd en vannkjemi som er dokumentert å være tilstrekkelig for å fjerne infeksjon av G. salaris fra laks (pH 35 µg/l), og denne ble opprettholdt over en periode på 9-12 dager. Under behandlingen ble PI-styring av syredosering med pH som styringsparameter brukt, noe som ga jevn og kontrollert dosering av kjemikalier under hele behandlingsperioden. Fisk fra elva ble undersøkt daglig for infeksjon av G. salaris, og parasittinfeksjonen ble redusert fra 91 % til 0 % i løpet av 10 dager.Veterinærinstituttet, seksjon for miljø- og smittetilta

Effekter av kloramineksponering på stor, voksen laks (Salmo salar)

Prosjektleder Anders Gjørwad HagenForsøk har vist at lakseparasitten Gyrodactylus salaris er svært følsom for klorforbindelser, og at lave konsentrasjoner fjerner parasitten fra laksunger uten at laksunger påvirkes i vesentlig negativ grad. Høsten 2019 fikk Gyroklorprosjektet tilgang til stor villaks i fangsthuset i Driva, og kunne dermed undersøke effekter av kloreksponering på dette livsstadiet av laks. Fysiologiske og biokjemiske parametere i blod, samt histologiske snitt fra gjeller, ble studert i forbindelse med at to grupper voksen villaks fra elva Driva ble eksponert for gjennomsnittlig klorkonsentrasjoner på henholdsvis 9,5 og 23 μg klor/l over en periode på 14 dager. Fisken ble deretter holdt i friskt vann i ytterligere tre uker (restitusjon). Forsøket inkluderte også laksunger med G. salaris-infeksjon, der disse ble eksponert for samme klorholdig vann som den store fisken. Det ble ikke påvist signifikante forskjeller mellom fisken i de kloreksponerte forsøksgruppene og kontrollgruppen, verken for ulike blodparametere eller ved histopatologiske undersøkelser av gjeller. Det var heller ingen visuelle forskjeller i adferd mellom forsøksgruppene under kloreksponeringen. Forsøket har dermed vist at stor, voksen laks fra Driva kan eksponeres for 23 μg klor/l over en periode på 14 døgn uten at fisken påvirkes i vesentlig negativ grad. Gyrodactylus salaris-infeksjonen ble redusert til og 0 og 0,7 % av startinfeksjonen i gruppene eksponert for 23 og 9,5 μg klor/l i 13 dager. Forsøket har vist at det er et godt terapeutisk vindu mellom dosen som har effekt på henholdsvis G. salaris og stor, voksen laks. Fisken tolererer en kloreksponering i mer enn dobbelt så lang tid som det tar å eliminere infeksjoner med G. salaris på opp mot 2000 parasitter per fisk.Revidert versjon av rapport 7474-2020MiljødirektoratetpublishedVersio

Mucosal immune and stress responses of Neoparamoeba perurans-infected Atlantic salmon (Salmo salar) treated with peracetic acid shed light on the host-parasite-oxidant interactions

Treatment development for parasitic infestation is often limited to disease resolution as an endpoint response, and physiological and immunological consequences are not thoroughly considered. Here, we report the impact of exposing Atlantic salmon affected with amoebic gill disease (AGD) to peracetic acid (PAA), an oxidative chemotherapeutic. AGD-affected fish were treated with PAA either by exposing them to 5 ppm for 30 min or 10 ppm for 15 min. Unexposed fish from both infected and uninfected groups were also included. Samples for molecular, biochemical, and histological evaluations were collected at 24 h, 2 weeks, and 4 weeks post-treatment. Behavioral changes were observed during PAA exposure, and post-treatment mortality was higher in the infected and PAA treated groups, especially in 10 ppm for 15 min. Plasma indicators showed that liver health was affected by AGD, though PAA treatment did not exacerbate the infection-related changes. Transcriptome profiling in the gills showed significant changes, triggered by AGD and PAA treatments, and the effects of PAA were more notable 24 h after treatment. Genes related to immune pathways of B- and T- cells and protein synthesis and metabolism were downregulated, where the magnitude was more remarkable in 10 ppm for 15 min group. Even though treatment did not fully resolve the pathologies associated with AGD, 5 ppm for 30 min group showed lower parasite load at 4 weeks post-treatment. Mucous cell parameters (i.e., size and density) increased within 24 h post-treatment and were significantly higher at termination, especially in AGD-affected fish, with some treatment effects influenced by the dose of PAA. Infection and treatments resulted in oxidative stress—in the early phase in the gill mucosa, while systemic reactive oxygen species (ROS) dysregulation was evident at the later stage. Infected fish responded to elevated circulating ROS by increasing antioxidant production. Exposing the fish to a crowding stress revealed the interference in the post-stress responses. Lower cortisol response was displayed by AGD-affected groups. Collectively, the study established that PAA, within the evaluated treatment protocols, could not provide a convincing treatment resolution and, thus, requires further optimization. Nonetheless, PAA treatment altered the mucosal immune and stress responses of AGD-affected Atlantic salmon, shedding light on the host-parasite-treatment interactions.publishedVersio

Utvikling av klormetoden mot Gyrodactylus salaris. Feltforsøk i Batnfjordelva

Prosjektleder Anders Gjørvad HagenDet er kjent at klor tilsatt som monokloramin i svært lave konsentrasjoner kan fjerne Gyrodactylus salaris fra laksunger i løpet av få dager uten å ha synlige negative effekter på fisken. I denne rapporten presenteres et feltforsøk der målet har vært å få bedre kjennskap til dosering av kloramin i stor skala, og særlig få erfaring med den vannkjemiske dynamikken ved tilsetning av kloramin fra flere doseringsstasjoner i et vassdrag. Forsøket ble gjennomført i øverste del av Batnfjordelva i Møre og Romsdal høsten 2018. Erfaringene fra forsøket har bidratt til å øke kunnskapen om vannkjemiens betydning for nedbryting av tilsatt kloramin i naturlige vassdrag. Hydrologiske og vannkjemiske forhold i Batnfjordelva under forsøksperioden gjorde det imidlertid vanskelig å studere den vannkjemiske dynamikken i henhold til intensjonen. I løpet av forsøket ble det påvist naturlige vannkjemiske forhold som hadde reduserende effekt på G. salaris. Episoder med lav pH og forhøyet aluminiumskonsentrasjon i elva i forsøksperioden er trolig forklaringen. Dette gjorde det vanskelig å tolke effekten av klor på infeksjonsutviklingen til G. salaris i forsøket. Resultatene understreker viktigheten av grundig kartlegging av de fysiske og kjemiske forholdene i vassdrag før et eventuelt behandlingstiltak med kloramin som kjemikalium. Videre bør det brukes ressurser til å videreutvikle klormetoden under stabile og forutsigbare vannføringsforhold.MiljødirektoratetpublishedVersio

Forsøksbehandling med monokloramin mot Gyrodactylus salaris i elva Glitra

Prosjektleder Anders Gjørwad HagenLaboratorieforsøk ved Veterinærinstituttet har vist at hypokloritt tilsatt i svært lave konsentrasjoner (18-50 μg/l) til vannet kan fjerne G. salaris fra laksunger i løpet av 2-6 dager uten å ha vesentlige negative effekter på fisken. Senere forsøk har i tillegg vist at tilsetting av 30-50 μg monokloramin/l også fjernet G. salaris fra laksunger i løpet av 2-6 dager i vann fra Drammenselva. Resultatene fra disse forsøkene legger grunnlag for å utrede monokloramin som et potensielt kjemikalium til bekjempelse av G. salaris i norske laksevassdrag. I denne rapporten presenteres et feltforsøk der målet har vært å utrede om monokloramin kan brukes i fullskala behandling mot G. salaris. Tilnærmingen er basert på forskningsbehov som har fremkommet etter laboratorieforsøkene nevnt over og i et fagseminar arrangert i mars 2016 der aktuelle problemstillinger ble diskutert. Problemstillingene omfatter doseringsteknologi, eventuelle akutte effekter på biota og det avgjørende spørsmålet om hvorvidt effekten av klor mot parasitten reduseres når kjemikaliet tilsettes til en elv og transporteres med vannmassene i et naturlig vassdrag. Spørsmålene er besvart gjennom et klordoseringsforsøk i elva Glitra, øverst i Lierelva i Buskerud. Forsøkslokaliteten ble benyttet til å gjennomføre flere undersøkelser for å belyse de aktuelle problemstillingene. Forsøkene viste at monokloramin har god behandlende effekt mot G. salaris når kjemikaliet tilsettes og ransporteres med vannmassene i et naturlig vassdrag, og at effekten fra ett doseringspunkt vedvarte i minimum 80 minutter. I tillegg ble det ikke observert vesentlige negative effekter på laks og bunndyrsamfunnet i vassdraget under kloraminbehandlingen. Doseringsteknologien og metodikken for produksjon av monokloramin i felt fungerte tilfredsstillende og sikret en stabil konsentrasjon av kjemikaliet i elvevannet gjennom forsøket. Det kreves svært lave konsentrasjoner av klor for å fjerne G. salaris, noe som gjør klor godt egnet til behandling i vassdrag med høy vannføring. Monokloramin fremstår således som en god kandidat for videre utvikling av en behandlingsmetode mot G. salaris.MiljødirektoratetpublishedVersio