Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Fish is without doubt the most important source of valuable omega-3 (n-3) fatty acids (FA), especially the long chain polyunsaturated fatty acids (LCPUFA) eicosa-pentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA). Aquaculture production of Atlantic salmon (Salmo salar) is one of the largest fish industries in the world and a dominant source of fish in Western diet. Fish meal and fish oil (FO) are im-portant dietary components in fish feed and vital sources of nutrients and fatty acids in salmonid aquaculture. However, due to overfishing and high pressure on the aquatic ecosystem feeding the growing aquaculture industry have become a sustainability issue. To solve the issue, FO has increasingly been replaced with vegetable oils (VO). This has documented effects on the lipid profile of fish flesh e.g. by lowering the amount of the valuable omega-3 LCPUFAs.
Nutrigenomic approaches have been used to try to increase the levels of LCPUFAs in Atlantic salmon as well as other salmonids fed VO diets by the addi-tion of bioactive compounds e.g. sesamin a bioactive compound extracted from sesame seeds. Sesamin has been shown to affect expression of genes involved in the lipid metabolism, but little is known about the underlying molecular regulation mechanism.
MicroRNAs (miRNAs) are small non-coding RNAs involved in post-transcriptional regulation and communication within as well as between cells. In-creased understanding of how miRNAs effect the regulation of lipid metabolism, specifically the desaturation and elongation cascade of omega-3 (n-3) and omega-6 (n-6) LCPUFAs, can contribute in the search for a more sustainable aquaculture. Understanding the role of miRNA and other small non-coding RNAs as well as other post-transcriptional regulation mechanisms might help in finding a sustainable feeding method without losing the nutritional value of the fish filé.
The aim of this thesis is to investigate if genes involved in the lipid metabolism are under regulatory control of miRNAs in Atlantic salmon. Expression of 19 dif-ferent miRNAs were compared in Atlantic salmon fed different feeding profiles of VO that differ in n-6 to n-3 FA ratio (low or high) and sesamin content (high, low or no sesamin).
The result indicates that miRNA most likely are a part of the feedback regulation mechanisms of lipid metabolism and that at least seven of the 18 miRNAt tested might regulate genes involved in the lipid homeostasis. Many mRNA showed a significant difference in expression levels in fish fed VO compared to the FO diet. Further, supplementation of sesamin to VO diet had a significant effect on the expression of several miRNAs. In many cases the addition of sesamin to the VO diet restored the miRNA expression to levels similar to that of fish fed the FO diet.

Fisk är en av de viktigaste källorna till värdefulla omega-3-fettsyror, speciellt långa fleromättade fettsyror (LCPUFA) så som eicosapentaenoic acid (EPA) och docosa-hexaenoic acid (DHA). Akvakultur med lax (Salmo salar) är en av de största fisk-industrierna i Världen och producerar en allt mer dominerande del av den fisk som konsumeras i västvärlden idag. Fiskfoder består till stor del av fiskmjöl och fiskolja (FO) som tillverkas av småfisk och fiskrens från fiskindustrin. Fiskmjöl och FO bidrar till en betydande del av fodrets näringsvärde. Utfiskning och förstörelse av havens ekosystem har skapat en ohållbar trend som medför att man på sikt inte kommer kunna producera tillräckligt med FO för att täcka behovet i den växande akvakulturindustrin. Därför har FO i fiskfodret successivt ersatt med vegetabiliska oljor (VO), som är ett billigare, mer hållbart samt ett mer miljövänligt alternativ. Förändringarna i fodersammansättningen där man går mot ett stigande innehåll av VO har en dokumenterad påverkan på lipidsammansättningen i fisken genom att sänka halten av de nyttiga omega-3 (n-3) fettsyrorna (FA) i synnerhet n-3 LCPUFA.
Inom nutrigenomikforskningen har man försökt öka fiskens egen produktion av de nyttiga n-3 LCPUFAs i lax genom att tillsätta olika bioaktiva ämnen, såsom sesamin till det VO baserade fodret. Sesamin är ett bioaktivt ämne utvunnet ur sesamfrön. Tillsatsen av sesamin har visats påverka uttrycket av flera gener involverade i lipidmetabolismen, men lite är ännu känt om vad som orsakar denna förändring på molekylär nivå. MikroRNA (miRNA) är små icke-kodande RNA som bidrar till reglering av cellernas proteinnivåer genom att binda till mRNA vilket i sin tur förhindrar translationen till protein. Kunskap om hur miRNA kan påverka li-pidmetabolismen, kan vara en viktig del i förståelsen av hur man kan motverka hur en stigande inblandning av VO i fiskfodret förändrar fiskens lipidsammansättning. Detta skulle i sin tur kunna bidra till en hållbar fiskproduktion utan att göra avkall på fiskens höga näringsvärde.
Syftet med det här arbetet är att undersöka huruvida miRNA är en del av reglering-en av gener involverade i lipidmetabolismen i lax. Uttrycket av 19 olika miRNA har undersökts i lever hos lax som fått antingen FO baserat foder eller olika typer av VO foder med varierande omega-6/omega3 (n-6/n-3) innehåll (hög eller låg) samt olika mängd sesamin (hög, låg eller utan sesamin). Resultaten tyder på att miRNA är en bidragande faktor i feedback regleringen av lipidmetabolismen. Av de 18 miRNA testade utgör 7 möjliga kandidater, vilka bör utvärderas vidare. Tillsatt sesamin hade en signifikant påverkan på uttrycket av flera miRNA. I flera fall där miRNA uttrycket signifikant skilt sig mellan en VO diet och FO diet har tillsatsen av sesamin i en VO diet återställde uttrycket till nivåer liknande de uppmätta i fisk matad FO dieten.