Skyldes deformiteter i ryggsøylen hos laks først og fremst forstyrret kalsiumregulering?

Kalsium utgjør ti deler og fosfat seks deler av hydroksyapatitt (kalsiumfosfat) som er byggesteinen til mineralisering av bein hos laks. Til tross for at det er fri tilgang til kalsium fra vannet som omgir fisk, så måles det for lave verdier i bein hos oppdrettslaks. Vitamin D3 (mineral-åpneren) kan ved for lav dosering gi lavt opptak av kalsium og rakitt(vekstforstyrrelse). Men selv økte tilsetninger av vitaminet D3 hjelper ikke. Det er fordi kalsiumreguleringen styres av et lite organ, stanniuslegemet, som har som oppgave å bremse opptak for å unngå hyperkalsemi. Men stanniuslegemet kan bli forstyrret av det fisken spiser og av PD- vaksinen, slik vi erfarer. Stanniuslegemet har kalsium sensitive reseptorer og skiller ut hormonet stanniokalsin (STC1) som regulerer ned kalsiumopptaket. Det er her forskningen på deformiteter burde konsentreres.

Deformiteter i ryggsøylen hos fisk har vært kjent og registrert hos både villfisk og oppdrettsfisk gjennom historien. Og det er utvilsomt blitt et økende problem for oppdrettsnæringen. Dette har konsekvenser for fiskevelferden, kvaliteten på fisken, og omdømme i et marked som ser en rakittisk fisk som mest sannsynlig har hatt lidelser på grunn av deformitetene. (Rakittisk tilstand betyr vekstforstyrrelser i skjelettet og er en konsekvens av at kalsium og fosfor ikke tas opp).

Deformiteter i ryggsøylen på laks i sjøfasen, høstfisk som vi har erfaring med, bærer preg av fra å ikke være synlig til å bli veldig tydelig, spesielt i vekstperioden mellom 1–2,5 kg, altså mellom tidlig mai til medio august.

Laks vokser i bølger, veksler mellom å strekke seg i perioder og legger på seg i perioder, og vi kan se på kamera i merdene hvordan dette skjer over tid.

I denne vekstperioden hvor laksen har flere perioder den strekker seg, er det kritisk viktig at tilgang og opptak av kalsium og fosfor fungerer. Det er det som skal til for å sikre at bein blir «bein».

PD-vaksine som kom rundt 2015 har og vist seg å bli en tilleggsbelastning som gjør at det er mer deformiteter enn tidligere. Siden 2015 har vi opplevd å få kvalitetsnedklassing på opptil 30 prosent ved enkelt-leveranser, på grunn av deformiteter. Dette har vi fått bekreftet i Salmon Group-rapport av røntgenstudier på vår fisk i Langøylaks, utført av Nofima.

Til tross for forskernes nøyaktige beskrivelser av lave mineralverdier i ryggvirvler, beskrivelser av observerte deformiteter i ryggsøylen på laks, både i forskningsartiklene, og i rapporter, så blir ikke reguleringsmekanismen for kalsium nevnt av forskerne med ett eneste ord (refererer da til Bæverfjord, Martens, og Fjelldal).

Forskerne sier at faktorene liten smolt, hurtig vekst, fôrsammensetning, komplekse karbohydrater, vaksinasjonstidspunkt, lite fosfor, avl, fremmedstoffer og inkubasjonstemperatur, kan øke risikoen for å utvikle deformasjoner. Om disse faktorene kan være forstyrrende på reguleringen av kalsiumopptaket sies det lite om.

Når det nå nylig er gjort et arbeid på berggylt og rognkjeks (Skeletal deformities in wild and farmed cleanerfish species, Fjelldal) som viser at når disse artene blir oppdrettet så blir det betydelig økning i deformiteter, er det betimelig å tenke at dette problemet har med fôr å gjøre.

Derfor vil jeg prøve å si noe om reguleringsmekanismen for kalsium og at mye tyder på at denne mekanismen kan forstyrres gjennom fiskens livsløp.

Nok kalsium i blodserum prioriteres uansett om det blir for lite til beinbygningen
I både landdyr og fisk, styres kalsiumbehovet etter hvor mye kalsium det er i blodet. Kalsium er med å styre sammentrekninger av muskulatur, og reaksjoner i det nervøse systemet. Så organismen prioriterer først rett nivå av kalsium i blodet og ekstracellulært (utenfor cellemembran), dernest kalsium til beinbygning.

Et dyr eller en fisk som ikke får kalsium tilført utenfra, må hente kalsium fra beinstruktur og øke reopptaket i nyrene for å holde rett nivå i blodserum. Kalsium er en sterkt regulert elektrolytt i organismen, nivået av kalsium styres av hormoner som skilles ut fra endokrine organer (hormonproduserende organer), fra parathyreoideceller hos landdyr, og fra stanniuslegemet hos fisk.

Fisk og landdyr regulerer kalsiumnivået på motsatt vis av hverandre på grunn av måten kalsium er tilgjengelig på. Hos dyr på land er mekanismen oppregulerende (hyperkalsemisk). Hos fisk er mekanismen nedregulerende (hypokalsemisk), fordi fisk har rikelig med kalsium rundt seg i vannet, mens landdyr får tilførsel kun gjennom det den spiser.

Opptak og uttak av mineraler, en fintfølende regulering
Beinvev bygges av byggeceller i bein og nedbrytes av nedbrytingsceller i bein. Osteoblast (byggecelle) har som oppgave å lage kollagenstruktur i bein for dernest å mineralisere strukturen med en sammensetning av kalsium og fosfor som kalles (HAP) hydroksyapatitt, sånn at det blir en stiv beinstruktur av det. Denne mekanismen kan hemmes, eller stimuleres.

Osteoclast (nedbrytingscelle) har som oppgave å bryte ned beinvev og frigjøre kalsium og fosfor til blodet ved behov (resorbsjon). Denne kan også hemmes eller stimuleres.

Som velfungerende mekanisme står osteoclast og osteoblast for uttak og deponering av beinvev i en dynamisk likevekt sammen med reabsorbsjon av beinmineraler fra nyretubuli + opptak av mineraler i tarm og over gjeller, og da holdes kalsiumnivået i blodserum rett balanse.

Reguleringsmekanismen for kalsium i fisk
Fisk har en nedreguleringsmekanisme, eller en «stengemekanisme» for transport av kalsium gjennom tarmceller og gjeller, denne styres av hormonet stanniokalsin fra stanniuslegemet, corpus stannius (CS) som ligger i nyrene, målcellene for hormonet er i tarm og gjeller og har som oppgave å hemme transport av kalsium.

Det er mulig tre grunner til at opptak av kalsium hos fisk ikke fungerer:

1. Mangel på mineral-tilfører Vitamin D3 – Hvis laksen ikke kan ta opp kalsium forårsaket av mangel på vitamin D3, vil eneste kilde for kalsium til blodet være å hente kalsium fra beinbygningen (resorbsjon) og fra nyrene (reabsorbsjon).
2. Komponenter i fôret forstyrrer det endokrine systemet – En forstyrrelse som fører til forhøyet sekresjon av stanniokalsin. Hvis kalsium sensitiv reseptor (CaSR) i stannius (CS) blir stimulert av annet enn kalsium, vil opptak av kalsium bli for lav. Overstimulert CaSR kan mulig være forårsaket av at komponenter i det fisken spiser har kalsimimetisk virkning, det vil si komponenter som etterligner/hermer kalsium. «Kalsimimetisk» virkning lurer mekanismen å tro at den har nok kalsium og regulerer dermed ned opptaket.
3. Påvirkning av vaksine – Vaksinasjon kan forårsake misdannelser i virvelsøylen ifølge FHF prosjekt som kom med sluttrapport helt tilbake i 2007.
   Ifølge Pharmaq (2018) ser de høyere tendens til deformiteter hos fisk som har fått PD-vaksine.

1. Mineral-tilfører Vitamin D3.

Opptak av kalsium i tarm og gjelle på fisk er avhengig av Vitamin D3 (mineral-tilfører).

For at cellene i tarmveggen og i gjellene skal slippe inn kalsium, må celleveggene åpne en kanal for dette. Det skjer ved at aktivt vitamin D3, calsitriol eller 1,25 (OH)2 VitD3, går inn i cellene der kalsium tas opp og aktiverer en spesiell gen-sekvens som lager et protein med spesifikk oppgave i celleveggen og lage kanal for å slippe inn kalsium og fosfor, altså en mineral-tilfører.

Uten aktivt vitamin D3 vil ikke dyr/fisk ta opp kalsium uansett tilgjengelighet.
Og som et mål på at dette fungerer, må det være en viss mengde av sirkulerende form av vitamin D3 i blodet, kalsidiol eller 25 OH VitD3.

Inntak og ombygging av Vitamin D3 til aktivt vitamin D3, åpner for opptak av kalsium og fosfor.

Vitamin D3, Cholekalsiferol, tas opp i tarmen fra kosten og fraktes med chylomikroner til leveren, den følger fettomsetningen. Der bygges det om til sirkulært Vit D3.
Det som kan hindre opptak av vitaminet er at fettopptaket i tarmen svikter (mal-absorbsjon av fett i tarmen), forårsaket av sykdom, f.eks. PD, med andre ord organsvikt hos fisk.

Etter at Vitamin D3 er kommet til leveren er det to steg som leder til aktiv form for vitamin- D3 :
Cholecalsiferol —> 25-OH-Vit D3 kalsidiol (sirkulerende form) —> 1,25-(OH)2-Vit D3 kalsitriol (aktiv form).

Første steg er i leveren hvor cholecalsiferol (hydroksyleres) bygges om til kalsidiol, og slipper den ut til sirkulasjon i blodsystemet. Andre steg skjer i nyrene der kalsidiol bygges om til kalsitriol, som så går ut i blodbanen mot målcellene som er i tarmen og i gjellene hos fisk, og åpner opptaket av kalsium og fosfor.

På grunn av at vitamin D3 kan dannes i organismen, beskrives vitamin D3 også som et hormon.

Analyser av kalsidiol og kalsitriol som er gjort i deformitetsstudier på laks, viser et nivå på 13,5 nanomol kalsidiol / liter og 3,5 nanomol kalsitriol /liter, det er et forhold på 4/1. Forholdet mellom sirkulert Vitamin D3 og aktivt Vitamin D3 er svært unormalt sammenlignet med pattedyr der normalforholdet er 1000/1, og hvor forhøyet aktivt Vitamin D3 hos pattedyr er assosiert med betennelsestilstander. Hos mennesker kan noen betennelsestilstander øke konverteringen av sirkulert vitamin D₃ til aktivt vitamin D₃, denne konverteringen skjer i betennelsescellene.

Det ville vært svært interessant å se analyser av blod fra villfisk, om forholdet mellom sirkulert Vitamin D3 og aktivt Vitamin D3 er annerledes enn det vi ser hos oppdrettslaks, spesielt fordi betennelsestilstander som laks får som ikke har noen klare svar slik som HSMB (Hjerte og skjelettmuskelbetennelse), og at så høyt nivå av aktivt vitamin D₃ som måles kan være indikator på betennelse.

Analyser av Vitamin D3 i oppdrettslaksen viser at den har rikelig tilgang gjennom fôret.
I tillegg er tillatt tilsatt mengde vitamin D3 blitt økt fra 3000 ie (0,075mg) til 60000 ie (1,5 mg) pr. kilo fôr.

2. Komponenter i fôret forstyrrer det endokrine systemet.

Opptak av kalsium er styrt av en hormonell reguleringsmekanismene.

Fisk har som sagt ingen oppreguleringsmekanisme for opptak av kalsium fra mat og omgivelser. Fisk har kun en ned-reguleringsmekanisme som trer i kraft når kalsium i blodserum blir for høyt. Dette er fordi at fisk lever i sjøvann, eller i ferskvann, og kan ta opp kalsium over gjeller og gjennom tarmen hele tiden, og den har rikelig tilgang på kalsium fra vannet som omgir den. Fisk får også rikelig tilgang på kalsium i ferskvann selv om ferskvann inneholder 10 – 100 ganger mindre kalsium enn i sjøvann, alt etter hvor hardt vannet er.

Hormonet stanniokalsin versus parathyreoidehormonet, en evolusjonær utvikling.

Fisk har stanniuslegemer, Corpus Stannius (CS) og skiller ut homonet stanniokalsin for å regulere ned kalsium opptaket. Hormonet hemmer transport av kalsium i tarm og gjeller.

Landdyr har parathyreoideceller og skiller ut parathyreoidhormon for å øke kalsium opptaket til blodet.

Parathyreoideceller ble først utviklet da tetrapodene krøp opp på land for mange millioner år siden, og da ble det slutt på fri tilgang til kalsium som omsluttet kroppen. Tetrapodene gikk fra å ha en nedreguleringsmekanisme til å trenge en mekanisme for å regulere opp kalsiumopptaket.

Kalsium sensitiv reseptor (CaSR) den avgjørende faktor for å regulere opptak av kalsium.

Stanniuslegemet (CS) i fisk har i likhet med landdyrenes parathyreoidceller, kalsiumsensitive reseptorer (CaSR) som føler på kalsiumnivået i blodet (beskrevet av Michael P. Greenwood – Endocrinology). CaSR på CS er følsom for høye og stigende verdier av kalsium i blodserum, og stimulerer til utskillelse av hormonet stanniocalsin (STC1) når nivået av kalsium i blodet blir for høyt.

Målcellene for STC1 er først og fremst i tarmen og i gjellene for å hemme kalsiumtransport, og regulerer ned opptaket.

Kalsium sensitiv reseptor kan «lures» av andre kationer enn kalsium.

Reseptoren (CaSR) har lav tiltrekningskraft (affinitet) på kjemiske emner. Den er lite selektiv, den kan reagere på andre kationer enn kalsium som for eksempel magnesium.
Reseptoren kan reagere på divalente, trivalente og polyvalente kationer, og hele mekanismen for å regulere kalsium kan lures til å føle et kalsiumnivå som ikke er der. (Nefrologisk forum)

STC1 stimulerer også til beindannelse ved å påvirke til fosfatopptak i osteoblastene og til mineralisering. STC1 stimulerer også til reabsorbsjon av fosfor fra nyrene for å balansere forholdet mellom fosfor og kalsium (hydroksyapatitt).

Pattedyr og dyr på land
I motsetning til fisk, har dyr på land en oppreguleringsmekanisme. Når kalsiumnivået i serum synker, vil CaSR i parathyreoidceller i skjoldbruskkjertelen registrere dette og skille ut parathyreoidhormon (PTH).
Denne mekanismen fungerer i tre trinn: 1. PTH stimulerer reabsorbsjon av kalsium og fosfor fra nyretubuli til blodbanen. 2. PTH hemmer osteoblastene i å bygge beinstruktur samt at dette stimulerer osteoclastene til å løse ut kalsium og fosfor fra beinstruktur til blodbanen. 3. PTH stimulerer til aktivering av vitamin D3 (kalsitriol)og dermed opptak av kalsium og fosfor fra tarmen.

3. Vaksine.

Om vaksinens påvirkning av deformiteter, vet vi ikke så mye annet enn at PD-vaksinen som kom rundt 2015, er en tilleggsbelastning og at det er mer deformiteter etter at denne vaksinen er tatt i bruk.
En teori om måten vaksinen påvirker fisken, er at vaksine har påvirkende egenskap på CaSR, dvs. at den i medisinsk forstand fungerer som en agonist, at den stimulerer til reseptor aktivitet og skiller ut stanniokalsin som hemmer kalsiumopptak.

På et møte i 2018 med vår veterinærtjeneste Fishguard (nå Stim) og vaksineleverandørene Pharmaq og MSD, ble det sett på hvilke erfaringer som er gjort med PD vaksine opp mot deformiteter, og et gjennomgående inntrykk som oppdretterne sitter med er at det har vært en økning i innslag av deformiteter etter at PD-vaksinene ble tatt i bruk, og økt kvalitetsnedklassing ved slakting, dette blir også bekreftet fra slakteriene.

Nytt fokus på forskning rundt deformiteter
I likhet med rakitt på landdyr som er i vekst, får laks som utvikler deformiteter, bein som blir myke, og det kommer bruskdannelse langs ryggvirvler som er utsatt for belastning på grunn av bevegelse og kroppsvekt, når mineraliseringen uteblir. Det er en påfallende likhet mellom rakitt på landdyr og det vi ser skjer med laksen, og måten deformiteter er beskrevet i forskningsartiklene.

Endringer i råvarer, mikro- og makronæringsstoffer har pågått hele veien siden oppdrett startet, stort sett styrt av tilgjengelighet og pris. Som eksempel er kilden for fosfor som fôrfabrikkene kjøper blitt endret rundt 2015, og i den tiden økte tendensen til deformiteter.

Komponenter i fôret som kan påvirke reguleringsmekanismen for kalsium, og gjøre mekanismen mer følsom til utskillelse av STC1, og dermed redusert kalsiumtransport i gjeller og tarm, bør få fokus fra forskningsmiljøene.

Det at fisken får deformiteter i ryggsøylen til forskjellige tider gjennom hele livssyklusen, har kanskje et klarere svar enn styrt av genetikk og omgivelser. Det avgjøres kanskje heller av vaksinesprøyten den fikk og hvilket fôr laksen til enhver tid spiser, og igjen hvor godt mineraliseringen går i de forskjellige vekstfasene.

Forskere bør se på kalsiumnivå og STC1 hos oppdrettslaks versus villaks for å finne ut hva som er riktige normalnivå. Men fordi at villaks er lite tilgjengelig bør det og sees på villfisk av forskjellige arter. Rensefiskarten berggylt som har lignende problemstilling som laksen, er lett tilgjengelig og det vil være lett å ha tilgang på vill berggylt fra dens naturlige habitat.

Noen studier som viser viktigheten av kalsiumreguleringen:

• –  Kalsium sensitiv reseptor påvirkes av etterlignere av kalsium i flyndre på samme måte som hos pattedyr. (The Corpuscles of Stannius, Calcium-Sensing Receptor, and Stanniocalcin: Responses to Calcimimetics and Physiological Challenges – publisert I Endocrinolgy I 2009)
• –  Fjerning av stannius hos ål (anguilla anguilla) resulterte i en rask begynnelse av hyperkalsemi, noe som tydelig understreker stannius rolle i kalsiumregulering. (Ioniske og totale kalsiumnivåer i den europeiske ålen – Hansen RG, institutt for dyrefysiologi Nederland, 1989)
• –  Hos ferskvannslaks spiller stanniokalsin en integrert rolle i Ca++ og fosfathomeostase. Høye nivåer av ekstracellulærkalsium fremmer syntesen og frigjøring av stanniokalsin, og som ved inntreden i blodomløpet reduserer kalsiumtransport i gjeller og tarm og renal fosfatutskillelse for å gjenopprette normalkalsemi. Hos sjøvannslaks viser kalsiumfølsomhet seg bemerkelsesverdig lik de i ferskvannslaks når det gjelder dens evne til å stimulere stanniokalsin-sekresjon og uttrykk. (stanniocalsin i sjøvannslaks: struktur, funkjson og regulering – Wagner GF, 1998)