Las enfermedades son un impedimento significativo para una acuicultura sostenible. El control con medicamentos, inmunoprofilaxis, control integrado ecológico, etc, son las principales estrategias de control para las infecciones de los peces.
Por un largo tiempo, la prevención y el control de las enfermedades acuáticas ha dependido principalmente en el uso de varios antibióticos y medicamentos; sin embargo, estos compuestos no solo incrementan la resistencia bacteriana, además dañan los ambientes acuáticos y resultan en residuos en los productos acuáticos.
Un equipo de investigadores de la Ningbo University y de la Fujian Agriculture and Forestry University publicaron un estudio en donde revisan la historia, los tipos, las técnicas de inoculación, los mecanismos de acción, las perspectivas de desarrollo y los desafíos encontrados con las vacunas acuáticas.
Revisión de las vacunas acuáticas
La vacunación es la vía más efectiva para prevenir y controlar las enfermedades causadas por virus y bacterias. El trabajo de investigación en vacunas acuáticas empezó en los años 40. Duff et al (1942) desarrolló con éxito la inmunización oral con Bacterium salmonicida inactivado en trucha.
El número de vacunas comercialmente disponibles para su uso en los peces contra las principales infecciones bacterianas y virales se incrementó 2 en 1980 a más de 50 actualmente; y para el año 2020, más de 140 vacunas acuáticas han sido aprobadas en todo el mundo, estas incluyen vacunas inactivadas, subunidades de péptidos, proteína recombinante, ácido nucleico y atenuadas vivas.
En la actualidad, la vacunación es rutinariamente usada en algunas económicamente importantes especies de peces como el salmón del Atlántico, trucha arcoíris, tilapia del nilo, amberjack y bagre rayado.
Por otro lado, las vacunas contra parásitos enfrentan desafíos significativos, con una sola vacuna comercial disponible contra el ectoparásito piojo de mar; y solo, pocas pruebas han sido reportadas contra endoparásitos.
Métodos de vacunación acuáticos
El desarrollo de vacunas y su uso apropiado es esencial para la vacunación exitosa. La vacunación debe ser administrada antes de la exposición al patógeno para que la inmunidad se desarrolle.
La ruta de inmunización usada también es selectiva, dependiendo del tipo de vacuna, costo, tipo, tamaño y especie de pez a ser inmunizados, además del propósito de la inmunización.
En la acuicultura, los tres métodos de vacunación más comunes son: inyección, inmersión y oral.
Mecanismos de las vacunas acuáticas
Los peces teleósteos poseen tejidos linfoides primarios y secundarios. Los tejidos linfoides primarios incluyen el timo y el riñón; mientras que los tejidos linfoides secundarios incluyen el bazo y el tejido linfoide asociado a la mucosa.
La mucosidad de los peces contiene una variedad de factores relacionados con el sistema inmunitario, como la lisozima, las defensinas, las inmunoglobulinas, etc.
Además, los peces teleósteos también poseen un sistema inmunitario adaptativo que se basa en la recombinación somática de fragmentos codificados en la línea germinal para producir una gran cantidad de receptores de antígenos expresados en las membranas de los linfocitos T y B.
Mecanismos de inmunización por inyección
Los órganos inmunitarios de los peces son muy simples, e incluyen principalmente el timo y el bazo, así como el riñón anterior, que funciona como la médula ósea y los ganglios linfáticos, y los tejidos similares a la linfa dispersos que contienen linfocitos, monocitos, macrófagos, granulocitos, plaquetas, células mast y células citotóxicas no específicas.
Actualmente se ha generalizado que la respuesta inmune específica en los peces es la base de la inmunización inyectable. Cuando el antígeno invade el pez, las células presentadoras del antígeno (APC) los presentan a las células T, y luego las células T lo presentan a las células B, lo que lleva a la activación, proliferación y diferenciación de las células B en células plasmáticas y células de memoria, que eventualmente producirán una gran cantidad de anticuerpos, lo que resulta en una respuesta inmunitaria específica.
Los anticuerpos son los principales factores funcionales del sistema inmunitario de los peces y, en los últimos años, se han identificado cuatro clases de Ig en los peces: IgM, IgD, IgZ/T e IgM-IgZ.
La inmunización por inyección provoca principalmente que el sistema inmunitario de los peces produzca IgM. Después de la inmunización intraperitoneal, se activan los anticuerpos IgM de la mucosa y las respuestas de plgR.
Mecanismos de inmunización por inmersión
Las branquias y la mucosa de la piel no solo tienen funciones inmunitarias no específicas, sino que también tienen funciones de respuesta inmunitaria específicas. Los tejidos mucosos y el moco secretado contienen abundantes factores inmunitarios no específicos como hidrolasa, enzima/factor de transferencia, quitina, proteína C reactiva, lectina y proteínas de anticuerpos específicos, que en conjunto constituyen la primera línea de defensa contra la invasión de microorganismos patógenos en los peces.
Numerosos estudios han demostrado ahora que la inmunidad de las mucosas puede producir una respuesta inmunitaria local independiente de la respuesta inmunitaria sistémica.
La inmunidad de inmersión induce principalmente una respuesta inmunitaria de las mucosas en los peces, mientras que la respuesta inmunitaria sistémica es más débil y tardía que la inmunidad de las mucosas.
Durante la inmunización por inmersión, los antígenos son absorbidos primero por los tejidos de las mucosas, como las branquias, la piel y el intestino, que activan los linfocitos en los tejidos de las mucosas para producir anticuerpos. A través de la circulación sanguínea, los antígenos se transportan a tejidos como el bazo y el riñón, y activan respuestas inmunitarias sistémicas.
Mecanismos de inmunización oral
Los estudios actuales han demostrado que la inmunización oral puede producir tanto inmunidad de la mucosa local como respuestas inmunitarias sistémicas, pero la respuesta inmunitaria de la mucosa intestinal es predominante.
Asimismo, ahora se acepta que el intestino posterior es el sitio principal de captación y procesamiento de antígenos en los peces, y que los antígenos que ingresan al intestino posterior son absorbidos por los macrófagos para inducir una respuesta inmune en los peces.
Desafíos y perspectivas de las vacunas acuáticas
En la actualidad, el número y la variedad de vacunas acuáticas con aprobaciones de producción en todo el mundo son relativamente limitados y no pueden cubrir completamente las principales enfermedades de las principales especies acuícolas, lo que es insuficiente para apoyar el desarrollo de un sistema completo e integrado de inmunización y control de enfermedades.
El suministro inadecuado de variedades de vacunas eficientes, así como un largo proceso de desarrollo, reducen el efecto general de la inmunización y el control de enfermedades en el proceso de producción acuícola, además de afectar la confianza de los acuicultores en la aplicación industrial de vacunas.
Dado el estado actual del desarrollo de vacunas para peces, se requiere más investigación en el campo de la ingeniería de vacunas para peces, principalmente para abordar los desafíos técnicos (tipos de vacunas y rutas de vacunación, mejora del sistema de evaluación de las vacunas, promover el diseño molecular de vacunas eficientes, entre otras) y acelerar el desarrollo de vacunas acuáticas multiplexadas de alta eficiencia.
El estudio fue financiado por la National Natural Science Foundation of China (41906107), el Key Laboratory of Marine Biotechnology of Fujian Province (2021MB04), y el Key Scientific and Technological Grant of Zhejiang for Breeding New Agricultural Varieties (2021C02069-1).
Referencias (acceso libre)
Du Yang, Hu Xiaoman, Miao Liang, Chen Jiong. 2022. Current status and development prospects of aquatic vaccines. Front. Immunol., 10 November 2022, Sec. Comparative Immunology, https://doi.org/10.3389/fimmu.2022.1040336
