Canadá – Un conocimiento profundo del sistema inmunológico de los peces permitirá desarrollar estrategias más efectivas para combatir las patógenos bacterianos.
Investigadores de la University of Waterloo publicaron una revisión científica donde resumen el conocimiento actual de la inmunidad antibacteriana de los peces, en el contexto del cultivo de salmónidos.
Dentro de la acuicultura, el cultivo de salmónidos es uno de los sectores más atractivos debido a que son los peces más valiosos por unidad de peso. No obstante, el cultivo de salmónidos está amenazado por muchas enfermedades que resultan en pérdidas financieras para el piscicultor.
Desafortunadamente, los métodos actuales para el control de las enfermedades bacterianas acuáticas son insostenibles (antibióticos) y no muy efectivos (vacunas). Lo que se debe principalmente a la falta de conocimiento de la función inmunológica de los peces.
Para mejorar el diseño de las vacunas y otros métodos de control, es necesario un profundo conocimiento de la inmunología de los peces.
Inmunidad de teleósteos
El sistema inmunológico de los teleósteos contienen muchos componentes comparables a los mamíferos. Los investigadores presentan un breve resumen de la defensa inmune de los teleósteos que son respuestas comunes a los patógenos bacterianos.
Inmunidad innata de los peces
Debido a las limitaciones de la inmunidad adaptativa de los teleósteos (por ejemplo, iniciación lenta, limitado repertorio de anticuerpos, etc), la carga de prevenir y combatir los agentes infecciosos recae en gran parte en el sistema inmunológico innato.
Los peces tienen todos los aspectos de los mamíferos generalmente asociados con la inmunidad innata, incluidas las barreras físicas (piel y membranas mucosas), parámetros humorales (complemento, anticuerpos naturales, receptores tipo toll, etc) y componentes celulares (fagocitosis, células NK, etc).
Inmunidad adaptativa de los peces
Todos los organismos tienen mecanismos de inmunidad innata y, aunque hay indicios de inmunidad adaptativa en los invertebrados, esta rama del sistema inmunológico parece ser un avance específico de los gnatóstomos (vertebrados con mandíbulas).
El sistema inmunológico adaptativo es notablemente flexible, capaz de reconocer e iniciar respuestas protectoras contra agentes extraños específicos. Tras exposiciones posteriores, el sistema inmunitario adaptativo recordará los antígenos de un invasor extraño, lo que hará posible montar una respuesta inmunitaria más fuerte y eficiente.
Aunque retrasada en comparación con sus homólogos mamíferos, la especificidad del sistema inmunológico adaptativo de los teleósteos es esencial para la memoria inmunológica duradera. Como tal, esta rama del sistema inmunológico es fundamental para el diseño de vacunas.
Citocinas
El sistema inmunológico de los vertebrados es una red compleja que conecta numerosos tipos de células, barreras y sistemas especializados para prevenir la entrada y/o colonización de entidades extrañas dentro del hospedador.
La función exitosa de este sistema multifacético depende de la capacidad de las células inmunes para migrar y comunicarse entre sí, una función que cumplen los mediadores extracelulares conocidos como citocinas.
Las citocinas son una gran familia de glicoproteínas que son capaces de actuar en una forma autocrina, paracrina o endocrina.
Estas proteínas solubles juegan un papel crucial en la regulación de la inflamación, la hematopoyesis, los movimientos celulares y la activación de las células inmunes. Como tal, las citocinas actúan como un vínculo esencial entre las armas innatas y adaptativas del sistema inmune.
Una apropiada estimulación de las citocinas podría ayudar a incrementar la eficacia de las vacunas y opciones de tratamiento alternativos para los patógenos bacterianos en la acuacultura.
Beneficios de conocer la inmunología de los peces óseos
Debido a que el cultivo intensivo de peces está todavía en la infancia en comparación con la agricultura terrestre, aún quedan muchos avances por hacer.
Una forma de ayudar a mejorar la productividad de los esfuerzos de la acuicultura es obtener una comprensión más profunda de la inmunidad de los teleósteos. Los avances conducirán a un mejor diseño de vacunas y opciones terapéuticas, aumentando así los rendimientos y fortaleciendo la salud de los peces.
Asimismo, los autores del estudio destacan que aun cuando existen muchas similitudes entre el sistema inmunológico de los peces y los mamíferos, también existen diferencias notables.
A pesar de que el modelo altamente estudiado de los mamíferos proporciona una línea de base sólida, los inmunólogos comparativos deben confirmar experimentalmente si las respuestas y los tejidos de los mamíferos son análogos en los peces.
Métodos actuales de prevención de enfermedades bacterianas en la acuacultura
Diferencias hereditarias en peces criados selectivamente
Hay varias formas en que la cría de los peces se diferencia de otros tipos de ganadería, y esto se debe a la fecundidad a menudo alta de las especies acuáticas.
Esto permite una fuerte intensidad de selección y da como resultado familias numerosas, lo que puede facilitar la recolección extensa de registros fenotípicos de parientes cercanos para la selección de candidatos dentro de los programas de reproducción.
Se ha observado la heredabilidad del crecimiento en varias especies de peces, incluida la tilapia, la trucha arcoíris, el salmón del Atlántico, la lubina asiática, entre otras especies. A pesar de ser extremadamente valioso, el crecimiento no es ciertamente el único factor que se selecciona en la acuicultura.
Debido a las grandes pérdidas debido a enfermedades infecciosas, los piscicultores han adoptado muchos programas de reproducción para mantener un crecimiento mejorado y al mismo tiempo seleccionar la resistencia a patógenos problemáticos.
En algunos casos, se observa la heredabilidad de la resistencia a las enfermedades sin influir negativamente en el crecimiento animal, como se ha observado en la trucha arcoíris con resistencia a Flavobacterium psychrophilum o F. columnare.
Sin embargo, también se ha demostrado que la selección para la resistencia a un solo patógeno puede algunas veces resultar en el incremento de la susceptibilidad a otro o en una disminución del crecimiento.
Vacunas y su eficacia
Aunque hay varios tipos de vacunas producidas para la acuicultura, la mayoría de las usadas para patógenos bacterianos son preparaciones de células muertas. Esto provee alguna protección, pero cuando se compara a las exitosas formulaciones de vacunas terrestres, son limitadas.
La menor eficacia de las vacunas para la acuacultura se debe fundamentalmente a diferencias entre las respuestas inmunológicas de los teleósteos y los mamíferos, y cómo esto se traduce en la memoría inmunológica.
Conocimiento de los patógenos bacterianos y el estado resultante de la enfermedad
Sorprendentemente, a pesar del impacto negativo que los patógenos bacterianos tienen en las instalaciones acuícolas, existe una limitada investigación orientada a conocer la patogénesis de estos organismos.
Elucidar el ciclo patológico ha sido un instrumento en el desarrollo de vacunas efectivas de varios patógenos terrestres.
Adyuvantes/inmunoestimulantes para la acuicultura
Como se ve en las preparaciones exitosas de vacunas de mamíferos, la presencia del antígeno en sí es importante para impulsar la especificidad de la memoria inmunológica, pero los adyuvantes apropiados son clave para asegurar que la respuesta inmune resultante sea protectora.
Si una vacuna contuviera sólo antígenos purificados, daría como resultado solo una ligera respuesta de anticuerpos con poca o ninguna activación de las células T. Por lo tanto, es probable que se requieran inmunizaciones múltiples para estimular una suficiente respuesta de memoria de anticuerpos.
Actualmente, para los peces, las vacunas comerciales consisten principalmente en antígenos purificados para el patógeno de interés, así como en un agente emulsionante. Sin embargo, existen investigaciones significativas sobre el uso de PAMP, citocinas y otros inmunoestimulantes para mejorar la eficacia de la vacuna.
Conclusiones
El sistema inmunológico de los vertebrados es una red complicada, consiste de moléculas con acciones complementarias y antagonistas, interacción celular, y tejidos que trabajan juntos en un esfuerzo por proteger el cuerpo de agentes infecciosos y sustancias extrañas.
Con el cultivo de salmónidos incrementándose, las opciones de tratamiento para combatir los brotes de enfermedades infecciosas son invaluables. Específicamente, para contagios de bacterias, el enfoque actual es el uso de antibióticos, a pesar de que las débiles regulaciones limitan su uso para prevenir el desarrollo de resistencia a los antibióticos.
Como resultado, los antibióticos no son un método adecuado a pesar de su eficacia en la contención de los brotes de enfermedades bacterianas en tiempo real.
Obtener un conocimiento profundo de la inmunidad de los salmónidos es esencial para identificar potenciales métodos alternativos para promover la resistencia a las enfermedades, además de estrategias de reproducción para seleccionar/promover marcadores heredables.
El estudio fue financiado por la Canada Research Council Research Chair y el Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada Discovery Grant.
Referencia (acceso libre)
Semple, Shawna L., and Brian Dixon. 2020. «Salmonid Antibacterial Immunity: An Aquaculture Perspective» Biology 9, no. 10: 331. https://doi.org/10.3390/biology9100331
