Patologías

Proteómica en la investigación y diagnóstico de enfermedades de peces de piscifactoría

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By Milthon Lujan

Faro, Portugal – Un equipo de investigadores analizó el uso de la proteómica en el diagnóstico y la investigación de las enfermedades que afectan a los peces de piscifactoría.

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Investigadores del Centre of Marine Sciences de la University of Algarve y del Portuguese Institute for the Sea and Atmosphere publicaron una revisión científica sobre el estado del arte de los principales factores que afectan las patologías, y sus diagnósticos, en los peces de cultivo.

Ellos destacan el uso de tecnologías proteómicas como herramientas en la evaluación de patógenos y las interacciones huésped-patógenos, y sus impactos en la caracterización y control de las enfermedades.

A continuación te presentamos un breve resumen del estudio.

Vigilancia de la salud animal

Uno de los principales desafíos en la acuicultura es la vulnerabilidad de los peces de cultivo a las enfermedades debido a las prácticas de crianza o factores externos como la contaminación, cambios del clima, o en alteraciones en la dinámica de las transacciones del producto en la industria.

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Para abordar las patologías infecciosas en los peces de piscifactoría, deben realizarse enfoques como los estudios epidemiológicos en las principales áreas de la salud de los animales acuáticos como las enfermedades zoonóticas y emergentes de los animales acuáticos, la vigilancia de la salud animal y el desarrollo de programas de bioseguridad.

No obstante, para obtener apropiados modelos epidemiológicos, la vigilancia de la salud animal y los programas de bioseguridad deben integrar información ambiental e información de diferentes áreas como patogénesis, diagnóstico de enfermedades, resistencia a las enfermedades, respuesta fisiológica a los patógenos, caracterización de los patógenos, entre otras.

Salud, estrés y bienestar de los peces

La investigación científica alrededor del bienestar de los peces está en sus primeras etapas, comparado con los animales terrestres producidos para el consumo humano. Según los investigadores esto se debe a la brecha entre la percepción pública de la inteligencia de los peces y la evidencia científica.

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“La salud y bienestar (de los peces) están íntimamente vinculados, y un bienestar pobre puede ser interpretado como una causa y una consecuencia de una pobre salud” indican los autores.

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En la acuicultura, las inadecuadas condiciones de crianza, o aún las prácticas de cultivo estándar, son estresores diarios en los sistemas de cultivo.

Por otro lado, el estrés es considerado como un estado de amenaza a la homeostasis, la cual puede ser re-establecido por una compleja red de cambios en los sistemas fisiológicos.

Diagnóstico de enfermedades

“Para el apropiado diagnóstico en la acuicultura, debemos considerar a la enfermedad como un problema con múltiples niveles de creciente complejidad biológica, que van desde el nivel ambiental a la célula, desde el genoma al proteoma” citan los investigadores.

Nuevas áreas como la proteómica pueden ser un importante complemento a los enfoques más clásicos como la identificación del patógeno, sintomatología de la enfermedad y el análisis histopatológico para alcanzar un buen diagnóstico de la enfermedad en la acuicultura.

Estudio de las interacciones huésped-patógeno

Enfoque “halobioma”: metagenómica y metaproteómica

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Las interacciones huésped-patógeno son extremadamente complejas y pueden ser establecidos a múltiples niveles, que van de los niveles molecular, celular y fisiológico, a las poblaciones y los ecosistemas.

La interacción se inicia cuando el organismo huésped es desafiado por un agente patogénico, por ejemplo: virus, bacterias, priones, hongos, viroides o parásitos, generando una respuesta biológica; el patógeno, a su vez, desarrolla una respuesta de combate.

Esta interacción implica la inducción de expresión de genes y síntesis de proteínas en ambos lados, y un proceso infeccioso puede desarrollarse en el huésped, conduciendo a la muerte, si la respuesta del huésped o el sistema de defensa falla al combatir el desafío patogénico.

Sin embargo, destacan los investigadores, se debe tener una perspectiva más amplia de las interacciones huésped-patógeno, que abarque estas interacciones con las poblaciones microbianas asociadas, por ejemplo, el microbiomas del huésped, conocido como enfoque “holobioma”.

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El enfoque del “holobioma” en el estudio de las interacciones entre el pez hospedador y el patógeno, por ejemplo entre el pez hospedador, sus microbiomas, el patógeno y otros microorganismos ambientales, han sido destacado por diversos investigadores como un aspecto fundamental para un mayor desarrollo de estrategias racionales destinadas a la prevención de enfermedades de los peces y la resistencia.

La metagenómica y la metaproteómica están entre las herramientas más poderosas y emergentes para determinar el genoma y el proteoma, de las comunidades microbianas asociados.

“Estas metodologías son escasas en la investigación acuícola, aunque pueden ser extremadamente útiles en el estudio de las poblaciones microbianas inherentes al ambiente que rodea a los peces de cultivo” destacan los investigadores.

Estrategias basadas en ómicas y redes de interacción proteína-proteína (PPI)

El conocimiento sobre los genes/proteínas y metabolitos involucrados en las interacciones hospedador-patógeno durante los eventos infecciosos han tenido considerables avances en los últimos años, debido a la implementación de tecnologías de alto rendimiento como la secuenciación de ARN (RNA-Seq), la proteómica basada en espectrometría de masas y metabolómica.

La caracterización del proteoma a gran escala de patógenos y peces hospedadores, ya sea en condiciones de salud o de enfermedad, permitió identificar proteínas con un papel importante en los mecanismos de defensa de enfermedades, cuya complejidad reguladora podría estar representada por redes de interacción proteína-proteína (PPI).

“En suma, hay un significativo número de herramientas emergentes para caracterizar las interacciones huésped-patógeno que pueden ayudar en el control, prevención y el tratamiento de enfermedades en los peces de piscifactoría” dijeron los investigadores.

Conclusiones

De acuerdo con los autores del estudio, la proteómica es una herramienta con mucho potencial para la investigación y diagnóstico de las patologías de los peces, permitiendo un enfoque más holístico para el proceso de patogénesis, brindan importante información sobre la identificación del patógeno y la caracterización de los mecanismos de virulencia y en las interacciones hospedador-patógeno.

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“No obstante, el uso de proteómica en la acuacultura de peces aún se encuentra en sus etapas iniciales y limitada a la secuenciación de organismos” concluyen los investigadores.

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El estudio fue financiado por medio de la Foundation for Science and Technology (FCT) through project UID/Multi/04326/2020 y los proyectos WELFISH (Refª 16-02-05-FMP-12, “Establishment of Welfare Biomarkers in farmed fish using a proteomics approach”), ALLYFISH (Refª 16-02-01-FMP-0014, “Development of a farmed fish with reduced allergenic potential”) y el proyecto SAÚDE & AQUA (MAR-02.05.01-FEAMP-0009), financiados por Mar2020, en el marco del programa Portugal 2020.

Referencia (acceso abierto):
Moreira, Márcio; Schrama, Denise; Farinha, Ana P.; Cerqueira, Marco; Raposo de Magalhães, Cláudia; Carrilho, Raquel; Rodrigues, Pedro. 2021. «Fish Pathology Research and Diagnosis in Aquaculture of Farmed Fish; a Proteomics Perspective» Animals 11, no. 1: 125. https://doi.org/10.3390/ani11010125

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