Impacto Ambiental, Sistemas de Cultivo

Sistema bioelectroquímico de sedimentos podría inhibir los Vibrio patógenos

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By Milthon Lujan

Dibujo del modelo de tanque instalado con un SBES en este estudio. Fuente: Phuong et al., (2023), Aquaculture Reports.
Dibujo del modelo de tanque instalado con un SBES en este estudio. Fuente: Phuong et al., (2023), Aquaculture Reports.

La industria de la acuicultura puede sufrir fuertes pérdidas causada por la vibriosis, enfermedad originada por la bacteria Vibrio. Este tipo de bacterias son comunes en los sistemas acuícolas.

Para reducir la presencia de los vibrios en los estanques acuícolas, se han propuesto varias medidas, incluido el uso de desinfectantes químicos, el uso de antibióticos y el uso de productos microbianos. Sin embargo, cada uno de estas medidas tienen sus ventajas y desventajas.

Las medidas convencionales, que a menudo dependen de los antibióticos, han demostrado ser desventajosas y requieren la exploración de soluciones innovadoras para lograr el éxito a largo plazo.

En esta búsqueda, los investigadores de la Vietnam National University, han profundizado en el potencial de los Sistemas Bioelectroquímicos de Sedimentos (SBES) como método innovador para controlar las bacterias Vibrio harveyi y V. parahaemolyticus y, en consecuencia, revolucionar las prácticas de acuicultura.

Sistemas Bioelectroquímicos de Sedimentos (SBES)

Los investigadores han identificado al Sistemas Bioelectroquímicos de Sedimentos (SBES) como una nueva solución que se basa en las actividades antimicrobianas.

De acuerdo con los reportes de investigación,en los SBES, los biocatalizadores (únicamente bacterias) catalizan reacciones electroquímicas a través de sus interacciones con los electrodos.

Estudios pioneros sobre las actividades antimicrobianas del SBES demostraron que las bacterias pueden inhibirse en el cátodo de un SBES, debido a aumentos de pH o residuos oxidativos.

El estudio

El estudio implicó la instalación de SBES en tanques de plástico a escala de laboratorio que contienen agua salobre artificial, mientras que los tanques de control sin SBES sirvieron como control.

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Una vez que el SBES generó electricidad de manera constante, se realizaron pruebas utilizando cepas de Vibrio harveyi (Vh) y Vibrio parahaemolyticus (Vp). Se emplearon varios métodos de exposición y se utilizó el recuento en placas para evaluar los efectos inhibidores del agua tratada con SBES sobre las cepas de Vibrio.

Resultados clave

Los resultados fueron notables, indicando que casi el 100% de las células Vh y Vp no pudieron crecer después de tan solo 5 minutos en contacto con agua SBES. Por el contrario, más del 80% de estas células aún podrían crecer después de 1 a 2 horas en contacto con el agua de los tanques de control.

“En este estudio, nosotros demostramos los efectos inhibitorios de SBES en dos especies de Vibrio patogénicas por primera vez”, reportan los investigadores, destacando que los efectos podrían incluir la mortalidad de la bacteria Vibrio, como lo demuestra la reducción en el conteo CFU.

Pruebas paralelas revelaron que el agua SBES también era tóxica para Escherichia coli pero sólo inhibía ligeramente el crecimiento de bacterias beneficiosas como Bacillus pumilus y Lactobacillus plantarum.

Mecanismo de acción

Investigaciones adicionales exploraron los mecanismos potenciales detrás de estos efectos inhibidores. Las pruebas descartaron componentes proteicos sospechosos, contenidos metálicos o peróxidos en el agua SBES como factores causantes.

Sin embargo, la aplicación de un potencial redox de 20 mV (frente a Ag/AgCl) sobre una varilla de grafito sumergida en una suspensión de células Vh condujo a una inhibición del crecimiento de las células del 90 %. Experimentos similares con titanio, que se sabe que no es tóxico para las bacterias, confirmaron el efecto inhibidor del vibrio del potencial redox aplicado.

Implicaciones para la acuicultura

Los hallazgos del estudio tienen implicaciones prometedoras para la industria de la acuicultura. La integración de SBES en estanques de acuicultura surge como una opción tecnológica novedosa para controlar la vibriosis in situ.

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Significativamente, este enfoque minimiza la dependencia de antibióticos y otros productos químicos, alineándose con el impulso global para prácticas de acuicultura más sostenibles.

Según reportan los investigadores “Con su efecto inhibidor de vibrios, el SBES ofrece una nueva tecnología potencial pero muy prometedora en acuicultura para el control in situ de vibrios patógenos. Además, el efecto relativamente selectivo del SBES sobre los vibrios debido a sus efectos leves sobre otras bacterias, especialmente los bacilos y lactobacilos grampositivos, es en realidad una gran ventaja (en comparación con otras tecnologías) porque los bacilos y lactobacilos se utilizan a menudo como probióticos para plantas acuáticas, animales y para biorremediar el agua del estanque”.

Además indican que el ambiente creado por SBES para tener efectos más positivos que negativos en los sistemas acuícolas y podrían no afectar a los animales en crianza. Los investigadores reportan pruebas preliminares en el camarón blanco (Litopenaeus vannamei), destacando que no se registraron efectos dañinos sobre los camarones.

Conclusión

Los sistemas bioelectroquímicos de sedimentos presentan un avance revolucionario en la lucha contra la vibriosis en la acuicultura. La evidencia del estudio sobre los efectos inhibidores de SBES en las cepas de Vibrio, junto con efectos leves sobre las bacterias beneficiosas, subraya su potencial como una alternativa sostenible y eficaz a los métodos convencionales.

Mientras la industria de la acuicultura busca soluciones ecológicas, la integración de SBES ofrece un camino prometedor hacia un futuro más resiliente y sostenible.

“El SBES ofrece una opción tecnológica novedosa y prometedora para el control in situ de patógenos Vibrio en la acuicultura, para reemplazar los antibióticos y reducir la carga del tratamiento del agua, asegurando así una mayor sostenibilidad en el futuro”, finalizaron los investigadores.

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El estudio ha sido financiado por la Vietnam National Foundation for Science and Technology Development (NAFOSTED).

Contacto
Hai The Pham
GREENLAB, Center for Life Science Research (CELIFE)
Faculty of Biology, VNU University of Science
Vietnam National University
334 Nguyen Trai, Thanh Xuan, Hanoi, Viet Nam.
Email: phamthehai@vnu.edu.vn

Referencia (acceso abierto)
Phuong Ha Vu, Nhung Hong Tran, Thuy Thu Thi Nguyen, Hanh My Tran, Ha Viet Thi Bui, Huy Quang Nguyen, Thao Kim Nu Nguyen, Hai The Pham. 2023. Sediment bioelectrochemical system with potential application against vibriosis in aquaculture, Aquaculture Reports, Volume 33, 2023, 101826, ISSN 2352-5134,
https://doi.org/10.1016/j.aqrep.2023.101826.

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