Stressmanagement in der Aquakultur mit TechnoYeast.

Was ist die größte Gefahr für jeden Fisch- oder Garnelenzuchtbetrieb? Stress! Tiere, die unter Anspannung stehen, verlieren ihren Appetit, stellen das Wachstum ein, vermehren sich nicht, sind anfällig für Krankheiten und sterben nach kurzer Zeit. In Aquakulturen treten verschiedene Arten von Stress auf. Diese lassen sich wie folgt zusammenfassen:

1. Umweltstress (Temperatur, pH-Wert, Trübungen, niedriger Sauerstoffgehalt, Krankheitserreger usw.)

2. Physiologischer Stress (Mangelernährung, Reproduktion, physiologische Störungen usw.)

3. Physikalischer Stress (Handling, Transport, medizinische Behandlungen, hohe Besatzdichte usw.)

Einige dieser Stressfaktoren lassen sich managen, beispielsweise durch eine Reduzierung der Besatzdichte und Wasserbehandlungen oder Sicherstellung sanfter Handling-Methoden. Andere hingegen sind unvermeidbar. Weil sie entweder Teil des Produktionszyklus sind, häufig aufgrund jahreszeitlicher Veränderungen auftreten oder mit begrenzten Ressourcen zusammenhängen. Stressmanagement ist somit ein wesentlicher Bestandteil einer erfolgreichen Aquakultur.

Stressfaktoren, die sich nicht vermeiden lassen, sind abzumildern, um ihre Effekte zu verringern. Daher muss die natürliche Abwehr – dazu gehören z. B. eine widerstandsfähige Haut und ein starkes Immunsystem – unterstützt werden. Aber nur in seltenen Fällen steht die Sterblichkeit in der Aquakultur in direktem Zusammenhang mit einer Stressinduktion, wie z. B. das Ersticken aufgrund eines niedrigen Sauerstoffgehalts oder blutende Wunden durch ein falsches Handling. Die meisten Fische und Garnelen sterben nach einer Sekundärinfektion. Weil jegliche Art von Stress diese natürliche Abwehr schwächt und die Tür für pathogene Bakterien, Viren und Parasiten öffnet. Es gilt also, neben der Stressprävention den pathogenen Druck auf einem niedrigen Niveau zu halten, um derartige Sekundärinfektionen zu vermeiden.

Die Prävention aus medizinischer Sicht lässt sich hervorragend auf das Stress- und Krankheitsmanagement anwenden. Es gibt drei Stufen der (Stress-) Prävention:

1. Primärprävention >>> Schadensverhütung >>> Stress und Krankheit vermeiden

2. Sekundärprävention >>> Schadensbegrenzung >>> Die Auswirkungen von akutem Stress und Krankheit begrenzen

3. Tertiärprävention >>> Schadensrevision >>> Heilung und Regenerierung unterstützen

Tatsächlich sieht das medizinische Präventionsmodell eine vierte Stufe vor, die quartäre Prävention. Dabei geht es u. a. um die Vermeidung unnötiger Behandlungen. In der Aquakultur können dies Behandlungen physischer Art sein, die unter Umständen zusätzlichen Stress erzeugen, z. B. durch falsches Handling. Aber auch Antibiotikabehandlungen sollten vermieden werden – zugunsten alternativer und umweltfreundlicher Maßnahmen.

Die direkteste Präventivmaßnahme gegen Stress und Krankheit bei Tieren besteht in der Stärkung ihrer natürlichen Abwehr über die Fütterung. Glücklicherweise sind Futtermittelzusätze, die in sogenannten „funktionellen Futtermitteln“ bislang selektiv eingesetzt werden, auf dem besten Weg, fester Bestandteil von Standard-Fischfutterrezepturen zu werden. Wir wollen uns heute einen hervorragenden Futtermittelzusatz anschauen, der gleich mehrere Präventionsstufen kombiniert: TechnoYeast.

TechnoYeast ist eine hydrolysierte Hefe auf der Basis von Kluyveromyces fragilis (auch bekannt als K. marxianus). In nicht-hydrolysierter Form hat K. fragilis bereits bewiesen, dass es in der Lage ist, die intestinale Mikrobiota beim Atlantischen Lachs zu modulieren und bei einer Aufnahme von 200 g/kg der Sojaschrot-induzierten Enteritis entgegenzuwirken (Grammes et al. 2013). Im Vergleich zu anderen Hefearten, wie beispielsweise Saccharomyces cerevisiae, bietet K. fragilis nachweislich ein größeres Potenzial für den Ersatz von Fischmehl in der Ernährung des Atlantischen Lachs (Øverland et al. 2013). Bis heute gilt K. fragilis unter den Hefearten als eine der besten Optionen, wenn es um die Verdaulichkeit im Fisch geht. Somit führt die Hydrolyse, die enzymatische Vorverdauung von K. fragilis, zu einer weiteren Verbesserung des ernährungsphysiologischen Potenzials von TechnoYeast. Auf der funktionellen Seite hat TechnoYeast eine Menge zu bieten:

1. Freie Aminosäuren, Dipeptide und Tripeptide

2. Nukleotide

3. Mannan-Oligosaccharide (MOS)

4. β-1,3-1,6-Glukane

5. Vitamine und Mineralstoffe

Um zu testen, ob TechnoYeast in der Produktion Stress reduzieren kann, erhielten vier Gruppen von Regenbogenforellen drei verschiedene Dosierungen von TechnoYeast (0,5 %, 1,0 % und 2,0 %) als Zusatz zu einem handelsüblichen Futtermittel (Kontrolle). Nach dem 90-tägigen Versuchszeitraum wurden Blutproben genommen. Blutanalysen werden häufig durchgeführt, um sich ein Bild vom aktuellen Immunstatus der Tiere zu machen, beispielsweise durch Bestimmung von Zahl und Zusammensetzung der weißen Blutkörperchen (WBC) als Teil des angeborenen Immunsystems. Peters und Schwarzer (1985) beschrieben den Zusammenhang zwischen erhöhten WBC-Werten mit einer dominierenden Abundanz von Neutrophilen im Blut von Regenbogenforellen und der Belastung durch verschiedene Arten von Stress.

Abb. 2a: A zeigt die Dichte der weißen Blutkörperchen (WBC) im Blut. Fische, die in zunehmendem Maß TechnoYeast erhielten (TY 0,5 %, TY 1,0 %, TY 2,0 %), hatten niedrigere WBC-Werte – ein Indikator für einen verminderten pathogenen Druck.

Abb. 2b: B zeigt die Zusammensetzung der weißen Blutkörperchen (WBC). Eine WBC-Zusammensetzung mit einer erhöhten Anzahl an Neutrophilen kann ein Hinweis auf eine akute Entzündung sein. Unterschiedliche Buchstaben an den Balken bedeuten signifikante Unterschiede. (P < 0,05; n = 3)

Die Blutanalyse bei den mit TechnoYeast gefütterten Regenbogenforellen zeigte eine signifikante Reduktion der Gesamtzahl weißer Blutkörperchen und eine deutlich niedrigere Abundanz von Neutrophilen im Vergleich zu unbehandeltem Fisch (Abb. 2 A und B). Trotz derselben Produktionsumgebung schienen diese Fische weniger gestresst zu sein. Diese Beobachtungen wurden durch eine Analyse von Leberenzymen wie beispielsweise Laktatdehydrogenase (LDH), Aspartattransaminase (AST) und Alanintransaminase (ALT) bestätigt (Abb. 3). LDH, AST und ALT dienen üblicherweise als Indikatoren für die Beurteilung der Lebergesundheit in Bezug auf Vergiftungen und Gewebeschäden (Bury et al. 2003, Parveen et al. 2017).

Abb. 3: Analyse der Leberenzyme Laktatdehydrogenase (LDH), Aspartattransaminase (AST) und Alanintransaminase (ALT). Erhöhte Werte sind ein Indikator für einen schlechten Leberzustand und Gewebeschäden. Unterschiedliche Buchstaben an den Balken bedeuten signifikante Unterschiede. (P < 0,01; n = 3)

Fische oder Garnelen, die weniger Energie für die Bekämpfung von Krankheitserregern und Giftstoffen aufwenden, können die eingesparte Energie vermutlich für das Wachstum nutzen. Die Leistungsdaten aus dem oben beschriebenen Versuch haben gezeigt, dass der Fisch mit zunehmenden TechnoYeast-Dosierungen deutlich schneller gewachsen ist (Abb. 4). Die durchschnittliche Futterverwertungsrate (FCR) verringerte sich von 0,79 auf 0,61 und das Endgewicht verbesserte sich um bis zu 26 %.

Abb. 4: Spezifische Wachstumsrate von Regenbogenforellen, die mit unterschiedlichen Dosierungen von TechnoYeast gefüttert wurden. Unterschiedliche Buchstaben an den Balken bedeuten signifikante Unterschiede. (P < 0,01; n = 3)

Alternativ kann die eingesparte Energie als Puffer genutzt werden, um stressige Situationen zu bewältigen. Statt beispielsweise weiße Blutkörperchen zu produzieren, könnte der Organismus relevante Enzyme wie Superoxiddismutase (SOD) herstellen, um die stressinduzierte Produktion von radikalen Sauerstoffspezies (ROS) auszugleichen (Slaninova at al. 2009). Demnach dürften mit TechnoYeast gefütterte Fische eine größere Stresstoleranz aufweisen. Zu Versuchszwecken wurden Probefische aus allen vier Behandlungsgruppen einer thermischen Belastung ausgesetzt. Warmes Wasser ist eine jahreszeitlich bedingte Gefahr für viele Forellenzuchtbetriebe. Aufgrund des relativ langen Beobachtungszeitraums von einer Woche mit steigenden Temperaturen (10° bis 28°C in 7 Tagen) wurde der Fütterungsplan fortgesetzt. Obwohl Regenbogenforellen Temperaturen von deutlich unter 20°C bevorzugen, haben die mit TechnoYeast gefütterten Fische das Futtermittel auch bei Temperaturen über 20°C weiterhin in hohem Maße konsumiert. Dagegen haben die Fische aus der Kontrollgruppe ihre Futteraufnahme drastisch verringert (Abb. 5 B). Außerdem war die Überlebensrate der mit TechnoYeast behandelten Fische auf jedem Temperaturniveau 10 bis 20 % höher als die Überlebensrate in der Kontrollgruppe (Abb. 5 A). Das spräche für die eingangs aufgestellte Hypothese.

Abb. 5a: A zeigt die Überlebensrate von Fischen während einer 7-tägigen thermischen Belastung. Die Temperatur wurde täglich um ca. 2,5°C erhöht. Behandlungsgruppen, die eine TechnoYeast-Dosierung von 1 % bzw. 2 % (TY 1,0 % & TY 2,0 %) erhielten, wiesen im Vergleich zur Kontrollgruppe (CON) bei verschiedenen Temperaturen eine ca. 10-20 % geringere Sterblichkeit auf. In der negativen Kontrollgruppe wurde bei einer konstanten Wassertemperatur von 10°C keine Sterblichkeit beobachtet

Abb. 5b: B zeigt die Futteraufnahme mit dem Standard-Fütterungsplan während der thermischen Belastung. Die mit TechnoYeast behandelten Gruppen (TY 0,5 %, TY 1,0 %, TY 2,0 %) konsumierten das Futtermittel auch bei Temperaturen über 20°C weiterhin in hohem Maße. In der negativen Kontrollgruppe (nicht abgebildet) war bei einer konstanten Temperatur von 10°C eine normale Futteraufnahme zu beobachten. (n=3).

Was die drei eingangs erwähnten Präventionsstufen angeht, scheint TechnoYeast einen allumfassenden Beitrag zu leisten – vor, während und nach einer stressigen Situation:

1. Primärprävention >>> Schadensverhütung

   • Vorteile von TechnoYeast:

     • Bindet und entfernt Krankheitserreger (z. B. Vibrionen)

     • Unterstützt nützliche Bakterien

     • Stärkt das Immunsystem

     • Verbessert die Darmentwicklung

     • Liefert essenzielle Aminosäuren und Vitamine

2.     Sekundärprävention >>> Schadensbegrenzung

1. Vorteile von TechnoYeast:

   • Steigert die Futterattraktivität zur Reduzierung der Appetitlosigkeit

   • Liefert leicht verdauliche Proteine

   • Hemmt die Vermehrung von Krankheitserregern im Darm

3.     Tertiärprävention >>> Schadensrevision

1. Vorteile von TechnoYeast:

   • Steigert die Futteraufnahme zur Wiedererlangung der Kräfte

   • Beschleunigt die Heilung mit einer guten Versorgung an Nukleotiden

   • Vermindert die Ausscheidung von Krankheitserregern für eine gesunde Umgebung

Außerdem weisen unveröffentlichte Daten zur Resistenz gegen Aeromonas hydrophila bei mit TechnoYeast gefütterten Fischen auf einen starken Schutz gegen bakterielle Krankheitserreger hin. TechnoYeast kann als wertvolles Instrument zur Reduzierung von Antibiotika betrachtet werden – und als solches sogar die vierte Präventionsstufe abdecken. Das bedeutet – um Stress und Krankheiten in der Aquakultur zu bekämpfen, gibt es nun eine All-in-One-Lösung!

1. Bury, N. R., McGeer, J. C., Eddy, F. B., & Codd, G. A. (1997). Liver damage in brown trout, Salmo trutta L., and rainbow trout, Oncorhynchus mykiss (Walbaum), following administration of the cyanobacterial hepatotoxin microcystin‐LR via the dorsal aorta. Journal of Fish Diseases, 20(3), 209-215.

2. Grammes, F., Reveco, F. E., Romarheim, O. H., Landsverk, T., Mydland, L. T., & Øverland, M. (2013). Candida utilis and Chlorella vulgaris counteract intestinal inflammation in Atlantic salmon (Salmo salar L.). PloS one, 8(12), e83213.

3. Øverland, M., Karlsson, A., Mydland, L. T., Romarheim, O. H., & Skrede, A. (2013). Evaluation of Candida utilis, Kluyveromyces marxianus and Saccharomyces cerevisiae yeasts as protein sources in diets for Atlantic salmon (Salmo salar). Aquaculture, 402, 1-7.

4. Peters, G., & Schwarzer, R. (1985). Changes in hemopoietic tissue of rainbow trout under influence of stress. Diseases of Aquatic Organisms, 1(1), 1-10.

5. Slaninova, A., Smutna, M., Modra, H., & Svobodova, Z. (2009). REVIEWS Oxidative stress in fish induced by pesticides. Neuroendocrinology Letters, 30(1), 2.