Fagaktuelt

Alvorlige hjerteskader på oppdrettslaks etter termisk og mekanisk behandling mot lakselus

En viktig del av arbeidet i akvamedisinsk histopatologisk diagnostikk er knyttet til oppklaring av dødelighet i forbindelse med termisk og mekanisk behandling av laks mot lakselus (Lepeoptheirus salmonis). Vi har i senere tid sett en økning i forekomsten av spesielle patologiske forandringer i hjertet på slik fisk og vi vil i det følgende beskrive disse lesjonene og omstendighetene rundt deres opptreden. Dette innlegget er ment som en statusrapport om hjerteforandringer hos behandlet oppdrettslaks som vi mener bør følges opp. Forandringene vi beskriver er ikke vist eksperimentelt og et kontrollert forsøk som gjenspeiler det som foregår under praktiske forhold vil ikke kunne la seg gjennomføre på grunn av det store smertevoldende potensialet og lengden på forsøket (gjentatte, hyppige eksponeringer).

Artikkelforfatterene er ansatt i PHARMAQ Analytiq, som driver målrettet forskning og effektive analyser for å ivareta fiskehelse og fiskevelferd i akvakulturnæringen. PHARMAQ Analytiq er søsterselskap til PHARMAQ som utvikler og selger terapeutiske legemidler og vaksiner til oppdrettsnæringen.

Trygve T. Poppe

Pharmaq Analytiq

Helene Wisløff

Pharmaq Analytiq

Anne Katrine Reed

Pharmaq Analytiq

Mette Hofossæter

Pharmaq Analytiq

Bakgrunn

I de tilfellene vi har observert spesielle histologiske forandringer i hjertet som beskrevet i denne artikkelen, har de anamnestiske opplysningene i flere tilfeller vært forøkt dødelighet under og i tiden etter termisk eller mekanisk behandling mot lakselus. I noen tilfeller har det blitt oppgitt «betydelig forøkt dødelighet» uten at dette er presisert nærmere. Det har videre blitt oppgitt at fisken har vist tegn til «hjertesvikt» eller «sirkulasjonskollaps».

Ved obduksjon har det i de fleste tilfeller blitt påvist uttalt stuvning, blodtilblandet ascites, dilatert atrium, «slaskete hjerte» og hemoperikardium. I en del tilfeller har det også blitt rapportert avvikende hjertemorfologi. Det har også blitt hyppig rapportert makroskopisk synlige gjelleblødninger og tap av skjell og/eller blødninger i huden. Det har vanligvis blitt sendt inn fulle organsett (gjeller, hjerte, lever, blindtarmer med pankreas, milt, nyre og hud/muskulatur) for histologisk undersøkelse.

Figur 1A. Ventrikkelvegg, vill laks. Hematoxylin og Eosin (H&E) farging. E: epikard, k: stratum kompaktium, s: stratum spongiosum

Figur 1B . Ventrikkelvegg, vill laks. Det er lite eller ikke bindevev mellom de to muskellagene. Martius Scarlet Blue farging.

Histopatologiske funn i hjertet hos lusebehandlet laks

De mest iøynefallende histopatologiske forandringer ved rutinemessig hematoxylin og eosin (H&E) farging er multifokale til konfluerende lyse områder i stratum compactum der affiserte områder alternerer med tilsynelatende friskt vev (Figur 2A, 2B). Lesjonene har i mange tilfeller en tilnærmet radiær distribusjon. I de lyse områdene er hjertemuskelcellene tydelig lysere, med kornet cytoplasma og manglende tverrstriping. I uttalte tilfeller virker cellene nærmest «tomme» med sparsomt kornet materiale i cytoplasma. Degenererte muskelfibre fremstår ofte som sterkt foldet eller «bølget» (Figur 3A). Cellemembranen er tilsynelatende intakt, og kjernene er oftest små og mørke (Figur 3B). Vi tolker forandringene som en form for degenerasjon, svinn eller substanstap vanligvis uten betennelsesreaksjon i tilknytning til forandringene.

Stratum spongiosum er stort sett ikke affisert, men i enkelte tilfeller påvises spredte betennelsesfoci i det spongiøse laget. I tillegg er det vanlig å påvise subakutt til kronisk betennelse i epikard. De sparsomme betennelsesforandringene kan være relatert til tidligere hjerte- og skjelettmuskelbetennelse (HSMB),

Et annet hyppig funn er at overgangen mellom stratum compactum og stratum spongiosum framstår tydeligere enn normalt på grunn av forøket mengde collagen/bindevev demonstrert ved Martius Scarlet Blue (MSB), van Giesson og Masson’s trichrome farging (Figur 2B). I et normalt hjerte er de to muskellagene knyttet sammen med desmosomlignende kontaktpunkter og det skal ikke være et markert bindevevslag her (1). Hos laks er ytterveggen i atriet normalt svært tynn. I de fleste tilfellene i vårt materiale var ytterveggen i atriet betydelig fortykket på grunn av bindevevsproliferasjon (Figur 4B).

Figur 2A . Ventrikkelvegg, behandlet oppdrettslaks. Bemerk skjoldet stratum compactum. H&E farging.

Figur 2B, Ventrikkelvegg, behandlet oppdrettslaks. Bemerk sterkt skjoldet stratum compactum, markert fortykkelse av overgangen mellom de to muskellagene på grunn av bindevevsproliferasjon (pil) og fortykket epikard. Martius Scarlet Blue farging.

Andre patologiske funn

Hos fiskene med de beskrevne forandringene i hjertet blir det observert sonale, sannsynligvis hypoksisk betingede nekroser i lever, svært likt det en ser ved alvorlig sirkulasjonssvikt. I gjellene påvises ofte lamellblødninger av ulik alder, som regel i økende antall dersom fisken har gjennomgått mange behandlinger. I huden kan det være tap av epidermis og tomme skjellommer, sannsynligvis mekaniske skader påført fisken i forbindelse med behandlingen. I øvrige organer påvises ofte stuvning.

Undersøkelser av vill laks

Som kontroll- og referansemateriale ble det samlet inn organer fra 15 stamlaks i Sandvikselva (Viken fylke) i oktober 2020. De laksene som ble prøvetatt hadde hudinfeksjoner med Saprolegnia sp, men det ble ikke påvist patologiske forandringer i indre organer. I hjertet fra disse fiskene var stratum compactum regelmessig og kompakt (Figur 1A og 1B). Det ble påvist mild epikarditt hos enkelte individer, men ingen forandringer i stratum spongiosum.

Figur 3A. Ventrikkelvegg, behandlet oppdrettslaks H&E. Bemerk lyse områder og bølgete muskelfibre. Farging? H&E?

Figur 3B. Ventrikkelvegg, behandlet oppdrettslaks. Bemerk veldefinert lyst område i stratum compactum. Hematoxylin og Eosin (H&E) farging.

Diskusjon

De funn vi beskriver er gjort på et selektert utvalg fisk som har dødd under og etter behandling mot lakselus, og det vites ikke hvor stor andel av lusebehandlet laks som har slike hjertelesjoner. Vi mener likevel at våre observasjoner gir grunn til bekymring, både på grunn av deres alvorlighetsgrad og at de kan assosieres med den høye dødeligheten som rapporteres, blant annet fra Mattilsynet (2, 3).

Forandringer tilsvarende det som er beskrevet i det foregående er også beskrevet av Poppe, Taksdal og Bergthun (4) på slaktefisk som ble transportert ti timer i brønnbåt, noe som resulterte i høy dødelighet. De histopatologiske funn var tilsvarende det som her er beskrevet med alternerende lyse og mørke felter i stratum compactum. På disse fiskene ble det også påvist forsnevringer i koronararterien som ikke er undersøkt i vårt materiale da denne normalt ikke inngår i «standard organpakke».

Mekanismene bak de omfattende forandringene i stratum compactum kjenner vi ikke, men det er nærliggende å sette det i sammenheng med de hyppige termiske og mekaniske behandlingene mot lakselus. Disse behandlingsmetodene er utvilsomt en stor påkjenning for fisken (flukt- og panikkreaksjoner, fysiske skader, høy temperatur), spesielt der det er annen bakenforliggende sykdom til stede. Hjerte- og skjelettmuskelbetennelse (HSMB) rammer en stor andel av norsk oppdrettsfisk og bidrar til å svekke hjertefunksjonen, likeledes Pancreas disease (PD) og kardiomyopatisyndrom (CMS) (2). Avvikende hjertestørrelse og -fasong vil også kunne ha betydning. Likeledes er det, spesielt i høstmånedene, ofte alvorlige gjelleproblemer, blant annet i form av kompleks gjellesykdom (5), karakterisert ved samtidig infeksjon med flere gjelleagens, noe som kompromitterer gjellenes funksjon og evne til å sørge for adekvat oksygentilførsel til kroppens organer, spesielt under anstrengelse. Arteriosclerotiske forandringer i koronararterien som beskrevet av Poppe et al. (4) kan heller ikke utelukkes, men koronararterien er ikke undersøkt i våre kasus.

Hjertemuskulaturen hos laks er delt inn i to distinkte lag: et ytre kompakt muskellag (stratum compactum) og et indre spongiøst lag (stratum spongiosum) bestående av et løst trabekelnettverk (Figur 1A,1B). Det ytre kompakte muskellaget mottar oksygenert blod via koronararterie- forgreninger rett fra gjellene. Det indre, spongiøse muskellaget har ikke arteriell blodforsyning og mottar venøst blod som pumpes gjennom hjertet. De to muskellagene er forbundet med desmosomlignende kontaktpunkter (1). Atriet består utelukkende av spongiøst myokard med en tynn yttervegg (Figur 4A).

Lesjonenes distribusjon later i mange tilfeller til å være knyttet til forgreninger av koronararterien i stratum compactum. En mulig forklaringsmodell kan være «Coronary artery spasm» (CAS), tilsvarende det en ser hos menneske (6, 7). CAS gir en temporær konstriksjon av koronarkarene og en redusert eller blokkert blodtilførsel til myokardet, men vanligvis uten påvisbare histopatologiske forandringer. Lesjonene kan ved denne tilstanden opptre både i større forgreninger av koronararterien og i mikrosirkulasjonen. Mekanismene bak tilstanden er komplekse, men fysisk og mentalt stress, frykt og utmattelse er kjent som utløsende faktorer og resulterer i konstriksjon av koronarforgreningene og dermed redusert eller opphørt blodtilførsel og iskemisk skade. Eksperimentelt er det hos regnbueørret beskrevet at repetitiv svømming «to exhaustion» induserer økt mitotisk aktivitet i koronarkarenes glatte muskulatur (8).

Det er tidligere rapportert at termisk avlusing under praktiske forhold kan føre til alvorlige skader og blødninger (9), så behandlingen medfører utvilsomt alvorlig stress. Andre mulige årsaksforhold kan være hypertensjon samt ernæringsmessige, virale og genetiske forhold. Det er også mulig at laksen i likhet med andre arter kan ha arvelige eller idiopatiske kardiomyopatier som gjør enkelte individer mer sårbare for stress (10, 11).

Arteriosklerotiske forandringer i koronararterien er beskrevet hos laks, men fortrinnsvis hos eldre og kjønnsmodne individer (12), og anses derfor ikke som særlig relevant ved denne tilstanden hos laks i produksjonsfasen.

Figur 4A. Atrievegg, vill laks. Veggen er tynn og uten vesentlig bindevevsinnslag. Martius Scarlet Blue farging.

Figur 4B. Atrievegg, behandlet oppdrettslaks. Yttervegg/epikard er kraftig fortykket. Martius Scarlet Blue farging.

Vi tolker lesjonene i stratum compactum som degenerative forandringer, muligens fremkalt gjennom kumulative skader, og sammenholdt med fravær av betennelse, indikerer det at lesjonene er akutte. Spørsmålet er om en eventuell hypoksi indusert via CAS eller andre mekanismer kan føre til slike lesjoner (iskemisk skade), eller om fiskene har lesjoner i myokard allerede før lusebehandlingen, og dermed ikke tåler påkjenningen. Bindevevsproliferasjonen mellom de to muskellagene i ventrikkelen, samt fortykkelse av atrieveggen tolker vi som kroniske lesjoner og en respons på at hjertet har vært overbelastet over tid.

De sparsomme undersøkelser som er gjort i forbindelse med utprøving og godkjenning av metodene for termisk og mekanisk avlusing har ikke tatt høyde for at fisken i realiteten gjennomgår gjentatte behandlinger. Det er heller ikke tatt høyde for at behandlet fisk ofte har alvorlige, underliggende hjerte- og gjellesykdommer som ytterligere reduserer fiskens muligheter for å håndtere situasjonen.

Moltumyr et al. (13) viste at høy temperatur alene (34 °C i 30 sekunder) ikke fremkalte alvorlige lesjoner i hud, gjeller eller indre organer, sammenlignet med kontrollfisk som hadde blitt håndtert på samme måte i vann med temperatur 9 °C. Det er imidlertid verd å merke seg at disse forsøkene ble gjort på ustresset, sedert fisk som ble skånsomt behandlet, med andre ord en situasjon som er vesensforskjellig fra behandlingen laksen utsettes for under praktiske forhold.

I Fiskehelserapporten 2019 (2) heter det at: «……særlig termiske og mekaniske behandlinger ofte ga økt dødelighet i perioden etter behandling. Dette betyr antageligvis mye for den totale dødeligheten av laks og regnbueørret i sjø, i og med at det ble utført flere enn 2000 behandlinger med disse metodene i 2019. I tillegg ble skader etter avlusning oppgitt som viktigste årsak til redusert velferd hos både laks og regnbueørret i spørreundersøkelsen. Dette understreker nok en gang sammenhengen mellom lakselus-behandlinger og fiskevelferd». Det er altså godt dokumentert at termisk og mekanisk avlusing under praktiske forhold medfører høy dødelighet og dårlig dyrevelferd. Våre funn indikerer at forsøkene som er gjort forut for slik behandling ikke er tilstrekkelige for å belyse alle forhold ved storskala lusebehandling,

Referanser

  1. Pieperhoff S, Bennett W, Farrell AP. The intercellular organization of the two muscular systems in the adult salmonid heart, the compact and the spongy myocardium. J Anat 2009;215:536-47.

  2. Sommerset I, Walde CS, Bang Jensen B, Bornø G, Haukaas A, Brun E, red. Fiskehelserapporten 2019. Oslo: Veterinærinstituttet, 2020. (Veterinærinstituttet rapportserie nr 5a/2020).

  3. Strønen Riise OJ. Mattilsynet er bekymret for bruken av termisk avlusing: ingenting tyder på redusert bruk. IntraFish 9. desember 2020. Hentet fra https://www.intrafish.no/

  4. Poppe TT, Taksdal T, Bergtun PH. Suspected myocardial necrosis in farmed Atlantic salmon, Salmo salar L.: a field case. J Fish Dis 2007;30: 615-20.

  5. Noguera P, Olsen AB, Hoare J, Lie KI, Marcos-López M, Poppe TT et al. Complex gill disorder (CGD): a histopathology workshop report. Bull Eur Assoc Fish Pathol 2019;39:172-6.

  6. Matta A, Bouisset F, Lhermusier T, Campelo-Parada F, Elbaz M, Carrié D et al. Coronary artery spasm: new insights. J Interv Cardiol 2020:5894586.

  7. Michaud K, Basso C, d’Amati G, Giordano C, Kholová I, Preston SD et al. Diagnosis of myocardial infarction at autopsy: AECVP reappraisal in the light of the current clinical classification. Virchows Arch 2020;476:179-94.

  8. Gong BQ, Farrell AP, Kiessling A, Higgs D. Coronary vascular smooth muscle responses to swimming challenges in juvenile salmonid fish. Can J Fish Aquat Sci 1996;53:368-71.

  9. Poppe TT, Dalum AS, Røislien E, Nordgreen J, Helgesen KO. Termisk behandling av laks. Nor Vet Tidsskr 2018;130:148-56.

  10. Basso C, Fox PR, Meurs KM, Towbin JA, Spier AW, Calabrese F et al. Arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy causing sudden cardiac death in boxer dogs. A new animal model of human disease. Circulation 2004;109:1180-5.

  11. Saini H, Tabtabai S, Stone JR, Ellinor PT. Pathophysiology of cardiomyopathies. I: Willis MS, Homeister JW, Stone JR, eds. Cellular and molecular pathobiology of cardiovascular disease. London: Academic Press, 2014:101-19.

  12. Farrell AP. Coronary arteriosclerosis in salmon: growing old or growing fast? Comp Biochem Physiol A 2002;132:723-35.

  13. Moltumyr L, Gismervik K, Gu J, Gåsnes SK, Kristiansen TS, Rønnestad I et al. Does the thermal component of warm water treatment inflict acute lesions on Atlantic salmon (Salmo salar)?Aquaculture 2021;532:736048.