India – Una revisión científica reúne información sobre las innovaciones en nanotecnología y biotecnología que podrían usarse para gestionar las enfermedades de los camarones de cultivo.
Los investigadores del Department of Microbiology de la Pondicherry University, publicaron una revisión científica en donde deliberan sobre los problemas del uso de antibióticos en el sector de la acuicultura y los beneficios de los enfoques respetuosos con el ambiente, como extractos de algas, fitobióticos, fagos, vacunas basadas en biopelículas, probióticos y simbióticos.
Durante las últimas décadas, el campo de la nanotecnología y biotecnología ha propuesto soluciones nuevas y efectivas que incluye el uso de nanopartículas, vacunas basados en biopelículas, extractos de algas, fitobióticos, probióticos, prebióticos y simbióticos para combatir las enfermedades infecciosas.
Los extractos de algas, fitobióticos, probióticos, prebióticos y simbióticos son compuestos de origen biológico debido a que son seguros para su uso en la acuicultura.
Con el advenimiento de la bionanotecnología, los nanomateriales también son una alternativa segura a la terapia con antibióticos.
Las vacunas desarrolladas de componentes antigénicos de las biopelículas bacterianas son más prometedoras que las vacunas reguladas sintetizadas de antígenos de formas planctónicas. Algunos de estos métodos han extendido sus aplicaciones en el cultivo de camarón en la forma de inmunomodulantes, herramientas de diagnóstico, transportadores de medicamentos y vacunas.
Antibióticos en el cultivo del camarón
Las enfermedades infecciosas en los camarones es uno de los desafíos significativos en la industria camaronera de todo el país.
La terapia con antibióticos para la prevención de enfermedades en la industria camaronera fue inicialmente un éxito, hasta que los microorganismos empezaron a adquirir resistencia contra los antibióticos.
La resistencia a los antibióticos hace que las infecciones bacterianas en los camarones sean recalcitrantes a la terapia con antibióticos, y los genes resistentes a los antibióticos pueden transmitirse a los ecosistemas cercanos, desde las granjas camaroneras.
El alarmante incremento de la resistencia a los antibióticos en las bacterias ha generado controversia en el uso de antibióticos; en este sentido, los investigadores se encuentran a la búsqueda de alternativas.
Resistencia antimicrobiana en la industria camaronera
Las enfermedades infecciosas han afectando a la industria camaronera drásticamente, y la mayoría de infecciones son de origen bacteriano y viral, con pocas enfermedades importantes que tienen su origen en los protozoos y hongos.
La enfermedad de la necrosis hepatopancreática aguda (AHPND), formalmente conocida como el síndrome de la mortalidad temprana (EMS), es una enfermedad del camarón causada por la bacteria Vibrio parahaemolyticus. Sin embargo, investigaciones recientes también han reportado que AHPND puede ser causado por otros Vibrios como Vibrio harveyi, Vibrio punensis, Vibrio owensii, Vibrio campbellii, y Vibrio alginolyticus.
V. alginolyticus es un patógeno oportunista del camarón conocido por causar mortalidad en condiciones ambientales pobres. V. harveyi, que causa la vibriosis luminosa, es otro agente etiológico que genera mortalidades masivas en los camarones peneidos.
El virus del síndrome de la mancha blanca (WSSV) y el virus de la mionecrosis infecciosa (IMNV) son dos de los patógenos virales más importantes que afectan a la acuacultura de los camarones.
Las larvas de camarones son particularmente susceptibles a la micosis causada por hongos como Saprolegnia parasitica y Achlya flagellate.
Finalmente, Enterocytozoon hepatopenaei (EHP) es un parásito microsporidio que retarda el crecimiento del camarón, y frecuentemente causa el síndrome de las heces blancas (WFS) en los camarones de cultivo.
Los investigadores reportan que los estudios han informado que los patógenos de camarones que pertenecen al género Vibrio muestran resistencia a antibióticos como tetraciclina y β-lactámicos.
La fuente de cepas resistentes a los antibióticos en las granjas camaroneras podría ser el agua de mar captada para la crianza. Asimismo, el drenaje de antibióticos y otros químicos presentes en los efluentes que van al mar han contribuido al surgimiento de Vibrios resistentes a los antibióticos en los ecosistemas marinos.
Nanomateriales y su aplicación en la industria camaronera
Las nanopartículas son partículas de un rango de 1 a 100 nm. Las sales metálicas son reducidas para formar nanopartículas con la ayuda de agentes reductores, mientras que la síntesis de nanopartículas poliméricas se lleva a cabo polimerizando monómeros mediantes varios métodos.
La nanotecnología se aplica en el campo de la biología para el desarrollo de sistemas de administración de fármacos, bioimagen y entrega de genes. Ofrece una variedad de aplicaciones en la acuicultura como portadores en la administración de vacunas, herramientas de diagnóstico, agentes antimicrobianos y agentes anti-biopelículas.
Biopelículas en el cultivo de camarones
Las biopelículas de patógenos pueden causar infecciones persistentes.
En el caso de los peces, las biopelículas bacterianas como una fuente de inmunoestimulantes han emergido como una estrategia exitosa.
La expresión de proteínas en las células de las biopelículas y las células planctónicas son diferentes; por consiguiente, las vacunas de células con nuevos inmunógenos pueden ser desarrolladas usando biopelículas.
La suplementación de biopelículas inactivadas de V. alginolyticus en flakes de quitina en el alimento mostraron efectos antimicrobianos, estimulando la inmunidad en los camarones.
Bacteriofagos en la acuacultura de camarones
Los bacteriofagos son virus que pueden ser integrados en el ADN bacteriano e inducen la lisis de las células bacterianas.
Una vez que los componentes virales son sintetizados, son ensamblados para formar una partícula de fago que eventualmente es liberado de la célula mediante lisis.
La principal ventaja del uso de fagos para el tratamiento es su abundancia, su facilidad de multiplicación mediante la regulación del crecimiento bacteriano, las características favorables al medio ambiente y la especificidad del huésped, debido a que no interfieren con la microbiota intestinal, por lo tanto, mostrarán efecto secundarios mínimos.
La terapia de fagos se realiza mediante la administración de fagos a través de una inyección, los alimentos y la incorporación en los sistemas de crianza.
Fitobióticos para la gestión de enfermedades del camarón
Los fitobióticos son extractos de plantas que generalmente contienen compuestos bioactivos como los fenólicos, taninos, flavonoides y aceites esenciales con actividad antimicrobiana e inmunomoduladora.
La ruta oral de administración es ampliamente usada debido a que es efectiva y fácil.
Varias investigaciones han reportado los efectos de inmunomodulación de los extractos de plantas en los camarones. Los extractos de hojas de la planta del manglar Xylocarpus granatum mejoraron la tasa de supervivencia de los camarones después de una infección con V. harveyi.
El polvo de los bulbos de la planta medicinal Eleutherine bulbosa administrado a través del alimento a los camarones, mejoró la expresión de los genes inmunes y restringe la infección de V. parahaemolyticus.
Extractos de algas marinas para gestionar las enfermedades de los camarones
Las algas marinas también son conocidas por producir compuestos bioactivos, y comparado con los antibióticos, estos compuestos son seguros para el ambiente y tienen buenas propiedades antimicrobianas, por lo cual pueden ser usados en la acuacultura del camarón.
Los extractos de algas pueden ser administrados al camarón mediante inyección, inmersión y suplementación del alimento. Por ejemplo, los extractos de la macroalga Sargassum duplicatum cuando fueron inyectados en P. vannamei, incrementaron la respuesta inmune contra la infección de V. parahemolyticus.
Los metabolitos derivados de las algas marinas son incorporados en los alimentos de camarones para mejorar la resistencia de los camarones a las infecciones.
Intervenciones microbianas en la acuacultura del camarón
Los probióticos son usados para mejorar las propiedades de la microflora indígena, para promover la inmunidad innata de los camarones y trabajar de forma antagónica contra los patógenos mediante la secreción de compuestos antimicrobianos.
Los microorganismos probióticos proveen enzimas digestivas a los camarones y compiten por nutrientes en el ambiente, de esta forma mantienen bajo control a la población de patógenos.
Por su parte, los prebióticos son componentes de la dieta que sostienen los microorganismos beneficiosos en el intestino. Los prebióticos son en su mayoría carbohidratos no digeribles, que podrían ser un monosacárido, oligosacárido o polisacárido.
Los prebióticos actúan como inmunoestimulantes, debido a que pueden interactuar con los receptores de reconocimiento de patrones (PRR) presentes en los macrófagos.
Finalmente, los simbióticos son una combinación de prebióticos y probióticos que se pueden proporcionar como componentes dietéticos para promover la salud de los organismos, ayudando en la colonización y mantenimiento de los suplementos microbianos de la dieta en el intestino, y promover el crecimiento de la microbiota beneficiosa para mejorar la salud del huésped.
Conclusión
Según los investigadores, los antibióticos no son un agente quimioterapéutico confiable a largo plazo.
“Existe una mayor demanda en la investigación para encontrar sustitutos de los antibióticos con la finalidad de combatir las enfermedades infecciosas en la acuicultura del camarón. Hasta ahora, la investigación ha brindado algunos métodos seguros y confiables que tienen resultados notables” concluyen los investigadores.
Referencia (acceso abierto):
Seethalakshmi, P., Rajeev, R., Kiran, G.S. et al. Shrimp disease management for sustainable aquaculture: innovations from nanotechnology and biotechnology. Aquacult Int 29, 1591–1620 (2021). https://doi.org/10.1007/s10499-021-00698-2
