Fischgesundheit und -welfare

Alternativen für Tierversuche - Untersuchungen in der Petrischale für
besseren Tierschutz

Im Forschungsfeld Fischzelltechnologie nutzen wir Zellkulturen verschiedener Organe für in vitro Untersuchungen zum Thema Fischgesundheit. Wir verfolgen verschiedene Forschungsansätze und Schwerpunkte.

In dem vom BMBF gefördertem Projekt „SALHEARTCELL“ geht es um piscine Orthoreoviren, die bei den beliebten Speisefischen Lachs und Forelle Herz- und Kreislaufstörungen auslösen können und so die nachhaltige Entwicklung der Aquakultur bedrohen. Als Voraussetzung für die Untersuchung von Fischviren und auf lange Sicht die Entwicklung eines Impfstoffes bedarf es Zellkulturen der jeweiligen Fischart, in denen sich das Virus vermehren lässt und die im Labor kultiviert werden können. Gemeinsam mit der Abteilung für Fischkrankheiten der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover werden neue Dauer- und Primärzellkulturen aus Herzgewebe etabliert und weiterentwickelt. Hauptaugenmerk liegt dabei auf den Fischarten Atlantischer Lachs, Bach- sowie Regenbogenforelle. Die entwickelten Zellkulturen sollen dem Nachweis der piscinen Orthoreoviren 1 und 3 dienen und bei erfolgreicher Virusvermehrung den ersten Schritt zur Impfstoffentwicklung darstellen.

In bereits abgeschlossenen Projekten konnte das Fraunhofer IMTE erfolgreich etablierte Fischzellkulturen als Tool für die Virologie in der Impfstoffentwicklung zur Verfügung stellen. Beispielhaft genannt sei das Projekt „KHV-Vacc“, welches sich mit der Etablierung von Zellkulturen aus Karpfen zur Bekämpfung des Koi-Herpesvirus beschäftigte.

Mittels Zellkulturen wird es möglich, verschiedenste Substanzen auf ihr Schadpotential auf Fische zu testen ohne tatsächlich Tierversuche durchführen zu müssen. Sie bieten die Möglichkeit von in vitro-Versuchen aller Art und sind damit ein wichtiges Mittel zur Umsetzung des 3R Prinzips.

Stress und Missstände detektierbar machen – Validierung von Unter-
suchungsmethoden für den Nachweis von Welfare- und Gesundheits-
parametern von Fischen

Dieses Forschungsfeld ist sehr divers und schließt Untersuchungen zu Fischen in Aquakultur und in der Umwelt ein.

Die Aquakultur dient der nachhaltigen und tierschutzgerechten Produktion des Lebensmittels Fisch. Aufgrund natur-, umwelt- und wasserrechtlicher Einschränkungen zur Nutzung von Oberflächengewässer gelten Aquakultur-Systeme mit einer hoher Wiederverwertung des Prozesswassers als äußerst zukunftsträchtig. Doch gerade in rezirkulierenden Systemen steht die Produktion besonderen Herausforderungen gegenüber, denn verschiedene Einflussgrößen können auf das Fischwohl negativen Einfluss nehmen (z.B. Wasserparameter wie Sauerstoffgehalt, pH, Nitrit oder Ammonium/Ammoniak oder die Gesamt-Lebendkeimzahlbelastung). Das komplexe Konzept „Tierwohl“ kann dabei nur durch ein gutes Management sichergestellt werden, welches die Verfügbarkeit von validen Prozessdaten voraussetzt. Die Erhebung von Umweltparametern ist mit spezifischen Sensoren möglich, jedoch fehlt es an weiterführenden Korrelationen zu den Auswirkungen auf die Fischgesundheit. Die Verknüpfung mit Tierwohlparametern ist noch immer eine Herausforderung, so dass Probleme erst erkannt werden, wenn Grenzwertüberschreitungen ggf. schon Schäden am Tier und Tierwohl verursacht haben. Ein System, das Probleme schon frühzeitig und zuverlässig erkennt, existiert noch nicht. Dies versuchen wir zu beheben, in dem wir mit verschiedenen Ansätzen versuchen Detektionsmethoden für verschiedene Stressoren zu finden.

Hier arbeiten wir zum einen an molekularen Stressmarkern, die aus dem Blut oder anderen Organen isoliert werden und Markern auf mRNA Basis, die im Prozesswasser detektiert werden sollen. Im Fokus stehen hier Einflüsse, die durch verschiedene Futtermittel hervorgerufen werden oder Stress, der durch Temperaturschwankungen oder hohe Besatzdichten, z.B. vor der Schlachtung, entsteht.

Durch die Entwicklung von Tierwohlindikatoren für Fische haben wir ein Tool zur Hand, mit der wir den Welfarestatus eines Betriebs übergeordnet bewerten können. Mittels der Beurteilung von Fischen (äußerlich und histologisch) und unserer tierärztlichen Expertise können wir eine fundierte Einschätzung äußerer Schäden in Bezug auf Krankheit und Tierschutz vorzunehmen. Dies wird durch  molekularbiologische  Untersuchungsmethoden (Expression von Stress- und Immunmarkern) tiefergehend beurteilt. 

Welfare- und Gesundheitsparameter anwenden "Wissen schafft Tierschutz – Wissenschaft!"​

Mit der Detektion gehen wir in die praktische Anwendung und nutzen unsere Erfahrungen, um den Tierschutz und die Gesundheit von Fischen in konkreten Fällen der Praxis zu verbessern. Wir untersuchen z.B. den Einfluss von verschiedenen Inhaltsstoffen im Fischfutter auf die Gesundheit und das Immunsystem von Fischen und bewerten, welchen Einfluss die Haltungsumwelt auf die Stressachse und Gesundheit von Fischen hat. Dies setzen wir unter anderem mit den Futtermitteln in Beziehung. Optimale Haltungsbedingungen, gesunde Tiere und innovative Rohstoffe sind Voraussetzungen für eine nachhaltige Aquakultur tierischer Organismen, die Erzeugung von Qualitätsprodukten und profitablen Absatz. Obwohl Fische aus Sicht des Menschen in Aquakultur erfolgreich aufwachsen, ist das Wissen zum Tierwohl selbst rudimentär und in Folge dessen der Produktionserfolg möglicherweise vermindert. Mit Biochip-basierten molekularen Indikatoren lassen sich Stress, Gesundheit und Tierwohl aquatischer Organismen in verschiedenen Abschnitten der Produktion vom Schlupf bis zum Erreichen des Vermarktungsgewichtes der Tiere messen, Haltungsbedingungen und Aquakulturanlagen zertifizieren und somit Fischproduktionsverfahren bis hin zum Schlachtprozess optimieren. Schwerpunkte unserer Arbeiten am IMTE ist dabei die Erfassung und Reduzierung negativer Einflüsse im Aquafarming.

Zur Bestimmung von Parametern aus Blut und weiteren organischen Proben oder der Untersuchung von Fragestellungen in Zellkulturmodellennutzen wir am IMTE etablierte molekularbiologische Methoden.. Außerdem untersuchen wir den Einfluss von Umweltparametern auf die Gesundheit von Fischen in natürlichen Gewässern und helfen bei der Beurteilung wie  fischschonende Pumpen sind, die in Schöpfwerken entlang der Küsten und in Flüssen für die Binnenentwässerung und den Hochwasserschutz sorgen. Wir haben einen Welfare Index und ein Bonitur Schema für Forellen erarbeitet und uns auf die Untersuchung von Welfare Parametern, inklusive Ethogrammen spezialisiert. ​