La industria de la acuicultura en los países mediterráneos depende en gran medida de la tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus) y la lubina europea (Dicentrarchus labrax) para satisfacer la creciente demanda mundial de productos del mar. Sin embargo, estas especies son susceptibles a las infecciones bacterianas causadas por Vibrio anguillarum y Streptococcus iniae, que pueden provocar importantes pérdidas económicas.
Para comprender mejor la respuesta inmunitaria de la tilapia del Nilo y la lubina europea a estos patógenos, un estudio reciente publicado en la revista MDPI por científicos de la Alexandria University, de la Fayoum University, de la Minia University, de la Arish University y del Arid Lands Cultivation Research Institute profundizó en los cambios bioquímicos, inmunológicos y de expresión genética que se producen durante la infección. Al examinar muestras de sangre y tejido muscular en varios momentos posteriores a la infección, los investigadores obtuvieron información valiosa sobre los mecanismos de defensa empleados por estas especies.
El desafío bacteriano
Vibrio anguillarum y Streptococcus iniae son dos de los principales patógenos bacterianos que afectan a la tilapia del Nilo y la lubina europea, respectivamente. Estos patógenos provocan brotes graves, lo que resulta en pérdidas económicas sustanciales debido al aumento de las tasas de mortalidad.
- Vibrio anguillarum: Esta bacteria gramnegativa causa vibriosis, caracterizada por úlceras cutáneas y hemorragias internas.
- Streptococcus iniae: Esta bacteria grampositiva provoca estreptococosis, que se manifiesta como meningoencefalitis y lesiones cutáneas.
Los mecanismos patogénicos de estas bacterias involucran sistemas de adquisición de hierro, producción de toxinas y factores de virulencia que permiten una colonización e invasión eficientes de los tejidos del huésped. Asimismo, estos patógenos prosperan en condiciones de agua cálida, lo que hace que los meses de verano sean particularmente riesgosos para las operaciones de acuicultura.
Los peces contraatacan: respuestas inmunitarias
Los peces han desarrollado sistemas inmunitarios sofisticados para combatir las infecciones bacterianas. Los componentes clave de sus mecanismos de defensa incluyen:
- Leucocitos: Estos glóbulos blancos, incluidos los neutrófilos, macrófagos y linfocitos, desempeñan un papel fundamental en el reconocimiento y la eliminación de patógenos.
- Citocinas: Estas moléculas de señalización coordinan la respuesta inmunitaria, estimulando la inflamación y activando otras células inmunitarias.
- Péptidos antimicrobianos: Estas proteínas cortas matan directamente a las bacterias o inhiben su crecimiento.
Descifrando los secretos genéticos de la resistencia a las enfermedades
Para comprender mejor y combatir las infecciones bacterianas, los investigadores están profundizando en la base genética de la resistencia a las enfermedades en los peces. Al estudiar la expresión de los genes involucrados en la respuesta inmunitaria, los científicos pueden identificar posibles biomarcadores y objetivos para la cría selectiva y las intervenciones terapéuticas.
TNF: actores clave en la respuesta inmunitaria
Los factores de necrosis tumoral (TNF) son una familia de citocinas con diversas funciones en el sistema inmunitario. En los peces, los TNF desempeñan un papel crucial en la inflamación, la apoptosis y la regulación de la inmunidad adaptativa. Al comprender el papel de los TNF en los peces, los investigadores pueden desarrollar estrategias para mejorar la resistencia a las enfermedades.
Péptidos antimicrobianos: los antibióticos de la naturaleza
Los péptidos antimicrobianos (AMP) son potentes antibióticos naturales producidos por diversos organismos, incluidos los peces. Estos péptidos ofrecen una alternativa prometedora a los antibióticos tradicionales, que a menudo se asocian con el desarrollo de resistencia a los antibióticos. Al estudiar la estructura y la función de los AMP, los investigadores pueden desarrollar nuevos agentes antimicrobianos.
El estudio
Un estudio reciente investigó el impacto de las infecciones por V. anguillarum y S. iniae en la tilapia del Nilo y la lubina europea a través de una serie de experimentos. Los investigadores recolectaron muestras de sangre de grupos de control e infectados de cada especie 1, 3 y 7 días después de la infección para evaluar los parámetros bioquímicos e inmunológicos.
También tomaron muestras de tejido muscular para analizar los niveles de expresión de ARNm de 18 genes inmunorrelevantes.
Hallazgos clave
- Respuestas específicas de cada especie:
- Tanto la tilapia del Nilo como la lubina europea mostraron respuestas distintas a las infecciones por V. anguillarum y S. iniae.
- La tilapia del Nilo mostró una respuesta inmunitaria inicial sólida, en particular en términos de actividad fagocítica.
- La lubina europea, por otro lado, mostró una respuesta proinflamatoria tardía pero pronunciada, como lo demuestra la importante regulación positiva de la expresión del gen TNF-α.
- Marcadores bioquímicos de infección:
- Ambas especies mostraron alteraciones en las enzimas hepáticas, lo que indica un posible daño orgánico.
- La tilapia del Nilo mostró niveles elevados de AST, lo que sugiere daño tisular, mientras que la lubina europea mostró niveles elevados de ALT, lo que indica estrés hepático.
- Expresión de genes inmunitarios:
- El estudio identificó varios genes relacionados con el sistema inmunitario que se expresaron de manera diferencial en respuesta a la infección, incluidas citocinas, péptidos antimicrobianos y moléculas reguladoras inmunitarias.
- La regulación positiva de las citocinas proinflamatorias, como el TNF-α, sugiere una fuerte respuesta inmunitaria destinada a combatir los patógenos invasores.
Implicaciones para la acuicultura
Estos hallazgos tienen implicaciones significativas para la industria de la acuicultura:
- Mejor manejo de enfermedades: Una comprensión más profunda de la respuesta inmunitaria puede ayudar en el desarrollo de estrategias de vacunación y tratamientos profilácticos efectivos.
- Mejor salud de los peces: Al identificar marcadores inmunitarios clave, es posible monitorear la salud de los peces y detectar signos tempranos de infección.
- Prácticas de acuicultura sustentable: Al optimizar la salud de los peces y reducir los brotes de enfermedades, la acuicultura puede volverse más sustentable y respetuosa con el medio ambiente.
Al desentrañar la compleja interacción entre los peces y los patógenos, los investigadores están allanando el camino para un futuro de acuicultura más saludable y sustentable.
Conclusión
Comprender los perfiles de respuesta bioquímica e inmunológica en la tilapia del Nilo y la lubina europea durante los desafíos de patógenos bacterianos es fundamental para comprender la dinámica de la respuesta inmunológica en las especies de acuicultura. Aprovechando este conocimiento, podemos desarrollar intervenciones específicas para mitigar los impactos de los patógenos bacterianos, asegurando la sostenibilidad y la viabilidad económica de la piscicultura en Egipto y otros lugares.
En última instancia, esta investigación tiene el potencial de mejorar la resistencia a las enfermedades en las especies de acuicultura, proporcionando vías para líneas genéticamente resistentes y tratamientos innovadores que puedan asegurar la productividad del sector de la acuicultura en medio de los desafíos bacterianos.
Referencia (acceso abierto)
Saleh, A. A., Mohamed, A. Z., Elnesr, S. S., Khafaga, A. F., Elwan, H., F., M., Khaled, A. A., & Hafez, E. E. (2024). Expression and Immune Response Profiles in Nile Tilapia (Oreochromis niloticus) and European Sea Bass (Dicentrarchus labrax) During Pathogen Challenge and Infection. International Journal of Molecular Sciences, 25(23), 12829. https://doi.org/10.3390/ijms252312829
