Nutrición, Patologías

Colonización de la microbiota intestinal del camarón es la clave para la resistencia al Vibrio

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By Milthon Lujan

Camarón Litopenaeus vannamei
Camarón Litopenaeus vannamei

La vibriosis es una enfermedad bacteriana devastadora para la industria camaronera, causando pérdidas económicas significativas. Para combatir este problema, los científicos han buscado desarrollar camarones con una resistencia hereditaria estable. Un nuevo estudio ha arrojado luz sobre los mecanismos detrás de esta resistencia.

Un equipo de científicos del Institute of Oceanology de la Chinese Academy of Sciences y de la University of Chinese Academy of Sciences, con base en las familias resistentes y susceptibles de Litopenaeus vannamei obtenidas mediante crianza selectiva , analizaron los mecanismos de resistencia a la vibriosis en términos de microorganismos tanto hospedantes como comensales.

Enfoques en la cría para la resistencia a enfermedades

La selección y cría de reproductores resistentes a enfermedades es una estrategia efectiva y sostenible para controlar la vibriosis. Se han construido varias familias de camarones resistentes a enfermedades. Basándose en estas líneas de cría, estudios anteriores se han centrado en identificar variaciones genéticas y genes diferencialmente expresados (DEGs) entre familias resistentes y susceptibles para encontrar objetivos que conduzcan a la resistencia a enfermedades.

En trabajos previos, se sugirió que los polimorfismos en genes inmunitarios como LvALF y TRAF6 están asociados con la resistencia a enfermedades en camarones. Sin embargo, los mecanismos clave de resistencia a enfermedades siguen sin estar claros, a pesar de las numerosas pistas genéticas proporcionadas.

La epigenética en la acuicultura

Además de la base genética, el remodelado epigenético también juega un papel funcional en la formación de rasgos en la acuicultura. Los estudios epigenéticos en camarones aún están en sus inicios. Los factores ambientales, incluidos los patógenos y la selección artificial, pueden influir en los cambios epigenéticos para producir nuevos fenotipos que se pueden transmitir a la descendencia.

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La metilación del ADN es uno de los mecanismos epigenéticos más estudiados, principalmente correlacionada con la regulación negativa de la expresión génica. Sin embargo, hasta la fecha, no se ha informado sobre el papel funcional de la metilación y otros reguladores epigenéticos en la formación de los rasgos de la acuicultura de camarones.

Microbiota intestinal y la resistencia a enfermedades

Una comunidad microbiana densa y diversa habita en el intestino y coevoluciona con el huésped. La microbiota intestinal es un regulador clave en la fisiología, inmunidad y salud de los organismos. Una función principal de la microbiota intestinal es ayudar al huésped a resistir la colonización de patógenos y el sobrecrecimiento de patobiontes indígenas, conocido como el mecanismo de defensa de resistencia a la colonización.

Los investigadores han informado que los intestinos enriquecidos con probióticos en algunas familias resistentes a enfermedades de animales pueden inhibir efectivamente el crecimiento de patógenos. Por lo tanto, la formación de una comunidad microbiana resistente a enfermedades tendrá un impacto profundo en la mejora de la resistencia del huésped a los patógenos. Sin embargo, la composición del microbioma intestinal está influenciada por múltiples factores, y no está claro si el huésped puede construir una comunidad microbiana resistente a enfermedades bajo selección artificial y qué puede ayudar en su formación.

Estudio sobre la resistencia a la vibriosis en L. vannamei

En este estudio, basado en las familias resistentes y susceptibles de L. vannamei obtenidas mediante selección artificial, los investigadores analizaron los mecanismos de resistencia a la vibriosis en términos tanto del huésped como de los microorganismos comensales. Los roles potenciales de la regulación epigenética y el microbioma intestinal en la resistencia a Vibrio fueron identificados a través de la secuenciación del metiloma, transcriptoma y microbioma, y el tratamiento con inhibidor de metiltransferasa.

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Según reportan los autores del estudio este estudio proporciona la primera investigación integral de los patrones de metilación del ADN en todo el genoma y las variaciones del microbioma entre las familias resistentes y susceptibles.

Un Escudo Microbiano

Investigadores lograron crear familias de camarones blancos del Pacífico (Litopenaeus vannamei) resistentes y susceptibles a la vibriosis a través de cuatro generaciones de selección artificial. Sorprendentemente, descubrieron que estos camarones habían desarrollado una resistencia a la colonización por la bacteria Vibrio.

La clave de esta resistencia radica en la composición de su microbioma intestinal. Los camarones resistentes presentaban un enriquecimiento específico de una sola especie probiótica: Shewanella algae. Esta bacteria benéfica desempeña un papel crucial en la reducción de la carga de Vibrio.

La Memoria Epigenética de la Resistencia

Aún más sorprendente es el hallazgo de que esta capacidad de resistencia puede ser hereditaria y estar influenciada por cambios epigenéticos en el camarón. Estos cambios, que afectan la forma en que se expresan los genes sin alterar la secuencia de ADN, parecen ser fundamentales en el desarrollo de la resistencia.

Los científicos identificaron un grupo de genes activados específicamente en los camarones resistentes debido a una reducción en la metilación del ADN. Estos genes, relacionados con la producción de lactato y el equilibrio de hierro, crean un entorno favorable para el crecimiento de Shewanella algae. A su vez, el aumento de lactato beneficia la supervivencia de los camarones frente a infecciones por Vibrio.

Implicaciones para la industria camaronera

Este descubrimiento tiene importantes implicaciones para la acuicultura. Comprender los mecanismos de resistencia a la vibriosis permitirá desarrollar estrategias más efectivas para prevenir y controlar esta enfermedad. Además, la selección de líneas de camarones con una resistencia genéticamente estable puede mejorar significativamente la sostenibilidad y rentabilidad de la industria.

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En resumen, este estudio revela un complejo mecanismo de defensa contra la vibriosis en camarones, basado en la interacción entre el microbioma intestinal, la genética del camarón y factores epigenéticos. Estos hallazgos abren nuevas puertas para el desarrollo de estrategias de cultivo más saludables y sostenibles.

Conclusión

Los resultados del estudio sugieren que la resistencia a la colonización puede ser memorizada como información epigenética por el huésped, desempeñando un papel crucial en la resistencia a la vibriosis. Estos hallazgos no solo ofrecen nuevas perspectivas sobre los mecanismos clave en la formación de resistencia a enfermedades en camarones, sino que también proporcionan pistas para el control de la vibriosis en la acuicultura y la selección de líneas superiores de camarones con alta resistencia a enfermedades.

El estudio fue financiado por el Natural Science Foundation of China, el National Key Research & Development Program of China, el China Agriculture Research system-48, y el Taishan Scholars Program (to FL).

Contacto
Fuhua Li
CAS and Shandong Province Key Laboratory of Experimental Marine Biology, Center for Ocean Mega-Science, Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences
Qingdao, China
Email: fhli@qdio.ac.cn

Referencia (acceso abierto)
Yuan J, Yu Y, Li S, Zhang X, Zhang C, Li R, et al. (2024) Shrimp shapes a resistance trait against vibriosis by memorizing the colonization resistance of intestinal microbiota. PLoS Pathog 20(7): e1012321. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1012321