Verbesserung der hypoxischen Stresstoleranz von Fischen

von Iris Kröger, Anne Möddel, Dr. Eckel Animal Nutrition GmbH &Co. KG

Hypoxie ist ein kritischer Zustand, der durch unzureichende Sauerstoffsättigung in aquatischen Umgebungen verursacht wird und insbesondere in intensiven Aquakultursystemen häufig vorkommt. Zu den wichtigsten kurz- und langfristigen Auswirkungen von Hypoxie gehören eine erhöhte Sterblichkeit, reduzierte Futteraufnahme, ineffiziente Stoffwechselveränderungen und eingeschränkte Leistungsfähigkeit.

Außerdem, Hypoxie ist mit oxidativem Stress und Entzündungen verbunden. Dies stellt ein ernsthaftes Risiko für die optimale Leistung dar. Um den mit Hypoxie verbundenen Leistungsverlust effektiv zu bekämpfen, das erste ziel der fischzüchter sollte es sein, einen optimalen sauerstoffgehalt im wasser sicherzustellen.

Jedoch, aufgrund verschiedener äußerer Einflüsse, Sauerstoffschwankungen können dennoch auftreten. Neben einem guten Farm- und Wassermanagement, Moderne Fütterungsstrategien mit flavonoidreichen Pflanzenstoffen haben das Potenzial, die Fischtoleranz gegenüber hypoxischem Stress zu verbessern.

Hypoxischer Stress – Der Leistungskiller

Um hypoxische Wasserbedingungen zu überleben, Fische produzieren eine koordinierte Reaktion von Verhaltens-, physiologische und metabolische Veränderungen, die zu einem schweren Leistungsverlust nach Hypoxie beitragen.

Zum Beispiel, Fische, die ihren Sauerstoffbedarf nicht durch Verhaltensauffälligkeiten (z. Hyperventilation) und physiologische Veränderungen (z. Bradykardie), reduzieren ihren Energiebedarf. Dadurch sinkt auch ihr Sauerstoffbedarf, da 95 Prozent des von Fischen verbrauchten Sauerstoffs zur Herstellung des Energielieferanten ATP (Adenosine Triphosphate) verwendet werden.

Deswegen, eine Möglichkeit, den Sauerstoffbedarf um bis zu 70 Prozent zu senken, ist die Senkung der Stoffwechselrate (van Waversveld et al. 1989; van Ginneken et al. 1997). Jedoch, dies äußert sich in Form von Leistungseinbußen aufgrund des geringeren Aktivitätsniveaus, Futteraufnahme und Reproduktionsrate der Fische.

Ein Wechsel vom aeroben zum anaeroben Stoffwechsel kann den Sauerstoffbedarf weiter reduzieren. Anaerobe Wege, die ATP produzieren, sind jedoch 15-mal weniger effizient als aerobe Wege und werden die Leistung der Fische weiter reduzieren.

Trotz Mechanismen, die den ATP- und Energiebedarf von Fischen reduzieren, um mit niedrigem Sauerstoffgehalt umzugehen, neuere Forschungen haben gezeigt, dass Hypoxie oxidativen Stress und die Expression von Entzündungsgenen erhöht (Zhao et al., 2020). Der enge Zusammenhang zwischen oxidativem Stress, Entzündungsreaktionen und hoher Energiebedarf eines aktivierten Immunsystems, führt in einen Teufelskreis, der während und nach hypoxischem Stress zu dramatischen Leistungseinbußen führt.

Wenn die Anpassung an hypoxischen Stress fehlschlägt, Hypoxie erhöht sogar die Sterblichkeitsrate von Fischen mit schwerwiegenden Folgen für den Tierschutz und die Rentabilität der landwirtschaftlichen Betriebe.

Hypoxie schränkt die Leistung bei Fischen aufgrund einer Reihe potenzieller Komplikationen ein, einschließlich der Stoffwechselsuppression zur Reduzierung des Sauerstoffbedarfs (-30 bis -70 Prozent), die anaeroben statt aeroben Stoffwechselwege (15-mal weniger effizient), erhöhter Energiebedarf aufgrund von oxidativem Stress und Entzündungen und erhöhte Mortalität, wenn die Anpassung an hypoxischen Stress fehlschlägt.

Hypoxischer Stress – Eine pflanzliche Lösung für alles

Abgesehen von Managementmaßnahmen, die das Risiko hypoxischer Wasserzustände reduzieren, Innovative Fütterungsstrategien mit phytogenen Futtermittelzusatzstoffen besitzen großes Potenzial zur Verbesserung der Hypoxietoleranz von Fischen:Pflanzenflavonoide in der Nahrung können Fischzellen helfen, sich an hypoxischen Stress anzupassen, indem sie Entzündungsreaktionen reduzieren (Xia et al., 2020), zum Beispiel.

Der phytogene Futtermittelzusatz Anta®Ox FlavoSyn hat kürzlich seine antioxidative Fähigkeit zur Entzündungshemmung gezeigt, wodurch er die Leistungsfähigkeit bei Nutztieren unterstützt (Gessner et al., 2008; Shataet al., 2019). Außerdem, Anta®Ox FlavoSyn erhöhte die Überlebensrate und das Körpergewicht nach Auslösen der Immunantwort in der Aquakultur (Niyamosatha et al., 2015). Da es die Toleranz der Tiere gegenüber oxidativem und entzündlichem Stress verbessert, die Studie schlug vor, dass Anta®Ox FlavoSyn dazu beitragen könnte, die leistungslimitierenden Auswirkungen von hypoxischem Stress bei Fischen zu reduzieren.

Um diese Hypothese zu testen, wurde eine Studie mit 640 Goldfischen durchgeführt. Die Fische wurden in Gruppen von 40 Tieren aufgeteilt und fünf Wochen in 16 Glastanks (38 l) gehalten. Die Gesamtfischmasse betrug 2770g entsprechend einer Besatzdichte von 4,56kg/m³. Um hypoxischen Stress bei den Fischen zu induzieren, wurde das Wasser in den Tanks während der ersten Woche des Experiments vier Tage lang nicht mit Sauerstoff angereichert.

Während des gesamten Prozesses, die Fische erhielten zwei verschiedene Diäten:während die Kontrollgruppe keinen Futterzusatz erhielt, das Futter der Behandlungsgruppe enthielt 400 mg/kg Anta®Ox FlavoSyn (Dr. Eckel Animal Nutrition GmbH &Co KG). Das Körpergewicht der Fische wurde zu Beginn und am Ende des Versuchs bestimmt. Die Ergebnisse zeigten, dass hypoxischer Stress das Körpergewicht in der Kontrollgruppe fünf Wochen nach dem Auftreten von hypoxischen Stressbedingungen um 17 Prozent reduzierte.

In der Gruppe, die mit Anta®Ox FlavoSyn gefüttert wurde, das Körpergewicht wurde nur um vier Prozent reduziert. Dies unterstreicht sowohl die enormen Auswirkungen von hypoxischem Stress, auch Wochen nach dem Erleben der hypoxischen Situation, und die Bedeutung des Schutzes von Fischen vor hypoxischem Stress, um ein optimales Wachstum und eine optimale Entwicklung der Fische zu erreichen.

Die Testergebnisse zeigen auch, dass Anta®Ox FlavoSyn ein wirksames Werkzeug ist, um Fischproduzenten bei der Stabilisierung der Leistung selbst unter stressauslösenden Bedingungen, einschließlich hypoxischem Stress, zu unterstützen.

Verbessert die hypoxische Stresstoleranz

Mechanismen zur Bewältigung einer geringen Sauerstoffzufuhr wirken sich negativ auf die Leistung aus, Gesundheit und Wohlbefinden der Fische. Die getestete Flavonoid-Kombination Anta®Ox FlavoSyn verbessert die Toleranz gegenüber hypoxischem Stress, indem sie oxidative und entzündliche Reaktionen verhindert. Dies reduziert den mit hypoxischem Stress verbundenen Leistungsverlust und trägt dazu bei, auch unter schwierigen Bedingungen eine optimale Rentabilität aufrechtzuerhalten. Aufgrund adaptiver Mechanismen sowie oxidativer und entzündlicher Reaktionen hypoxischer Stress bei Fischen führt zu einem Leistungsverlust, der nach einer Hypoxie wochenlang andauern kann.