Bakterien könnten Lachs gesünder machen

Forscher, einschließlich der NTNU, züchten bakterienfreie Fischbrut. Dieses Streben ist wichtiger als Sie vielleicht denken.

„Wir schaffen es, die Brut bis zu 12 Wochen nach dem Schlüpfen bakterienfrei zu halten“, sagt Ingrid Bakke. Sie ist Professorin am Department of Biotechnology and Food Science der NTNU.

Dieser Schritt hat Forschern nun auf der Spur geholfen, herauszufinden, wie Bakterien und Fische sich gegenseitig beeinflussen. Das Verständnis ihres Zusammenspiels könnte eines Tages auch zu einer Methode führen, um Krankheiten der Fische vorzubeugen, und, obwohl noch in weiter Ferne, eine gute Nachricht für die Fischindustrie, unsere zukünftige Nahrungsversorgung – und nicht zuletzt für die Fische selbst sein.

Die Forscher haben untersucht, wie Bakterien das Wachstum, die Gene und die Schleimhäute der Fische beeinflussen.

Aber zuerst ein wenig über die Bakterien in Ihrem Körper.

Billionen Bakterien

Bakterien beeinträchtigen offensichtlich unsere Gesundheit, aber nicht nur auf negative Weise.

Solange wir uns im Mutterleib befinden, leben wir geschützt und vielleicht sogar keimfrei, aber das endet, sobald wir geboren werden. Ein menschlicher Körper enthält normalerweise viele Billionen Bakterien – das ist eine Zahl gefolgt von 15 Nullen. Dasselbe gilt für andere lebende Organismen.

„Viele unserer Bakterien sind notwendig, damit der menschliche Körper funktioniert. Sie sind notwendig für die Entwicklung unseres Immunsystems, sie tragen zur Verdauung bei und erhöhen den Energiewert der Nahrung, die wir essen. Sie schützen vor krankmachenden Bakterien und produzieren Vitamine.“ die wir brauchen“, sagt Bakke.

All diese Funktionen und mehr helfen uns zu verstehen, wie wichtig es ist, mehr darüber herauszufinden, wie unsere bakteriellen Freunde funktionieren.

Wie also gehen Forscher bei dieser Forschung vor?

Gnotobiotische Modellsysteme

Modellsysteme, die auf bakterienfreien Tieren basieren, werden auch als „gnotobiotische Versuchssysteme“ bezeichnet und beziehen sich auf Systeme, bei denen Forscher kontrollieren können, welche Bakterien vorhanden sind.

Durch den Vergleich bakterienfreier Tiere mit „normalen“ bakteriell besiedelten Tieren können Forscher feststellen, wie Bakterien die Entwicklung und Gesundheit des Wirts beeinflussen.

Zum Beispiel zeigten Experimente mit bakterienfreien Zebrafischen und Mäusen, dass einige der Reaktionen des Wirts auf eine bakterielle Besiedelung bei Fischen und Säugetieren gleich sind. Einige dieser Bakterien sind an der Entwicklung des Immun- und Verdauungssystems beteiligt.

Kenntnisse aus Modellsystemen

„Vieles, was wir darüber wissen, wie Bakterien auf den Wirtsorganismus wirken, stammt aus Experimenten mit Modellsystemen“, sagt Bakke.

Was bedeutet das eigentlich?

Modellsysteme sind lebende Organismen, mit denen man leicht arbeiten kann, wenn man biologische Prozesse untersucht. Meistens sind diese Arten einfach zu züchten, billig zu halten, haben einen relativ langen Lebenszyklus und weisen leicht zu manipulierende genetische Merkmale und andere günstige Eigenschaften auf.

Die spezifischen Merkmale, nach denen Forscher suchen, hängen hauptsächlich davon ab, was sie studieren möchten. Zebrafische, Bananenfliegen und verschiedene Arten von Mäusen und Ratten gehören zu den bekanntesten Arten, die als Modellsysteme verwendet werden.

Bakke und ihre Kollegen haben sich dieses Mal für eine andere Art entschieden: Atlantischen Lachs.

Bakterienfreier Lachsbraten

Lachsbrut durchläuft ein Stadium, in dem sie mit einem Beutel leben, der als Dottersack bezeichnet wird. Dieser Dottersack liefert Nahrung für die Jungfische.

„Wir haben uns ein Modellsystem ausgedacht, mit dem wir den Dottersack der Lachsbrut während der 12-wöchigen Dottersackphase bakterienfrei halten können“, sagt Bakke.

Fische sind in der Eiphase normalerweise bakterienfrei, werden aber von Bakterien besiedelt, sobald sie schlüpfen. Im Gegensatz zu allen anderen Lachsen haben diese Zuchtfische keine natürliche Bakteriengemeinschaft.

Die Forscher züchten die Fische in einer geschützten, keimfreien Umgebung, eine Standardmethode zur Herstellung von bakterienfreiem Lachsbrut. Die Forschungsgruppe hat eine effiziente und effektive Methode entwickelt, die für Lachseier und -brut funktioniert.

„Wir behandeln die Fischeier oberflächenbehandelt, um sie bakterienfrei zu halten, und halten die Eier und später die Jungfische in bakterienfreiem Wasser“, sagt Bakke.

Zu wissen, wie man bakterienfreie Braten herstellt, ist für die Gruppe notwendig, um sie anschließend zu erforschen.

Lachse sind wie unbeschriebene Blätter

Die bakterienfreien Braten werden fast wie eine Art unbeschriebenes Blatt, auf dem die Forscher die gewünschten Bakterien hinzufügen und dann genau sehen können, was passiert, ohne dass unbekannte Bakterien stören.

„Bakterienfreie Modellsysteme sind generell wichtig, um Wechselwirkungen zwischen Bakterien und Wirt zu verstehen“, sagt Bakke. „Ein Beispiel wäre, zu verstehen, wie Darmmikrobiota die Entwicklung und Gesundheit von Menschen und anderen Säugetieren beeinflussen.“

Die Mikrobiota besteht aus allen Mikroorganismen, die in unserem ganzen Körper oder Teilen unseres Körpers vorkommen.

„Wir können Bakterien und Bakteriengemeinschaften verwenden, die wir definieren, und untersuchen, wie sowohl der Wirt als auch die Bakterien durch das Zusammenleben beeinflusst werden“, sagt Bakke.

So können die Forscher zum Beispiel untersuchen, welche Faktoren die Zusammensetzung der Bakterienflora in den Jungfischen steuern. Die Forscher können dann möglicherweise die Bakterienzusammensetzung im Fisch beeinflussen, um negative Auswirkungen zu vermeiden, oder sie können stattdessen gute Effekte einführen.

Lachsbraten gut geeignet für die Forschung

Zebrafische wurden in diesem Zusammenhang häufig als Modellsystem verwendet. Aber Lachsbrut hat einige Eigenschaften, die sie besonders geeignet machen.

„Wir haben große und gut entwickelte Jungfische, was das Studium erleichtert“, sagt Bakke.

Die Frittierphase ist lang genug, damit die Forscher verschiedene Arten von Experimenten durchführen können. Da die Jungfische ihre Nahrung aus dem Dottersack beziehen, müssen die Forscher kein Fischfutter zugeben, das Mikroorganismen enthalten könnte, die die Forschungsergebnisse stören könnten. Als Bonus sind die Braten schön anzusehen.

Es wurde festgestellt, dass Bakterien die Hautschleimschicht bei Lachsen angreifen

Bisher haben die Forscher einen Artikel über ihre Ergebnisse veröffentlicht, aber es werden noch weitere folgen. Im ersten Artikel zeigen sie, dass Bakterien die schützende Hautschleimschicht der Fische angreifen.

„Die Lachse haben eine schützende Schleimschicht auf der Körperoberfläche. Es scheint, dass die Zusammensetzung der Bakterien die Eigenschaften dieser Schleimschicht beeinflussen könnte“, sagt Bakke.

Die Jungfische, die keinen Bakterien ausgesetzt waren, entwickelten eine dünnere Schleimschicht auf der Außenseite ihres Körpers als die Jungfische, die den speziell ausgewählten Bakterien der Forscher oder Bakterien aus einem See ausgesetzt waren.

Die Bakterien können auch die Fettreserven der Fische angreifen. Die Jungfische, die Bakterien aus einem See erhielten, entwickelten größere Fettreserven.

„Wir brauchten interdisziplinäre Expertise, um die Wirkung von Bakterien auf die Schleimschicht der Fische zu untersuchen. Forscherin Sol Gómez de la Torre Canny war maßgeblich an der Entwicklung des keimfreien Modellsystems mit Dottersackbrut beteiligt“, sagt Bakke.

Die Forscherin Catherine Taylor Nordgård, eine Expertin für Rheologie, charakterisierte die Eigenschaften der Schleimschicht, die den Fisch bedeckt.

Öffnet die Tür, um Fische zu behandeln

Ziel der Forscher ist es zu verstehen, welche Mechanismen die Zusammensetzung der Bakteriengemeinschaften beeinflussen, die die Fische unmittelbar nach dem Schlüpfen besiedeln.

„Wir schauen uns an, wie die Bakteriengemeinschaften möglicherweise vor bakteriellen Infektionen schützen und ob es möglich ist, die frühe bakterielle Besiedelung von Jungfischen zu beeinflussen“, sagt Bakke.

Die Ermöglichung einer solchen probiotischen Behandlung würde bedeuten, dass Forscher den Fischen lebende Mikroorganismen hinzufügen könnten, um vorteilhafte Wirkungen wie eine bessere Gesundheit und ein besseres Wachstum zu erzielen.

„Aber eine probiotische Behandlung im großen Stil ist noch in weiter Ferne“, sagt Bakke.

Das norwegische Produkt Stembiont ist bereits erhältlich. Dies ist ein probiotisches Produkt, das für größere Fische bestimmt ist.

Die Arbeit wird in der Zeitschrift veröffentlicht Grenzen in der Zell- und Infektionsmikrobiologie.