Un equipo de investigadores de la South China Agricultural University realizó un estudio para probar los efectos de un aislado virulento de Vibrio harveyi en la estructura y los microbiomas del músculo de Litopenaeus vannamei, que puede proporcionar el sustento científico para desarrollar biodetectores de amplio espectro basados en crustáceos para evaluar la contaminación microbiana en los ecosistemas acuáticos.
Los crustáceos acuáticos son sensibles a los contaminantes biológicos, físicos y químicos; una vez afectados, muestran síntomas de enfermedad fáciles de reconocer, como una coloración blanquecina opaca focal a extensa debajo del caparazón.
Recientemente, algunos estudios han demostrado que las bacterias pertenecientes a las Vibrionaceae también son capaces de causar necrosis muscular en crustáceos; estos patógenos incluyen Vibrio harveyi, V. parahaemolyticus, Photobacterium damselae subsp. damselae, entre otros.
En lo que respecta a la inocuidad de los alimentos, el deterioro del músculo del crustáceo a menudo está relacionado con la acumulación y/o contaminación por microbios, incluidos patógenos (zoonóticos), como V. cholerae, V. vulnificus y V. parahaemolyticus.
Aislamiento de los Vibrio
Los investigadores aislaron 18 Vibrio del agua de crianza y los órganos (músculo, intestino, hepatopáncreas o branquias) del camarón vannamei.
“Más del 77% de los aislados fueron taxonómicamente agrupados dentro de los clados de V. harveyi y V. parahaemolyticus, y más del 16% dentro del clado V. cholerae”, reportan.
En comparación con los peces, los camarones solo poseen una inmunidad mucosa primitiva en su branquias, lo que no podría protegerlos de patógenos de alta densidad.
“En esta prueba, L. vannamei se sumergieron en el agua de crianza con alta densidad de V. harveyi cepa 1. Este patógeno podría invadir al huésped a través de las branquias, que probablemente eran la entrada principal de la bacteria, e ingresar directamente a la hemolinfa y, en última instancia, comprometer al huésped”, reportan.
A diferencia de la mayoría de los vertebrados, los crustáceos tienen microbiota en su hemolinfa y el equilibrio microbiota-sistema inmunológico es fundamental para mantener su salud.
Además, a diferencia de los mamíferos, en los que las bacterias serán engullidas por macrófagos y neutrófilos, la infección masiva en los crustáceos provocará una melanización grave; durante este proceso, se secretará un exceso de especies reactivas de oxígeno en los tejidos, lo que provocaría un daño tisular masivo.
Factores de virulencia de la cepa 1 de Vibrio harveyi
Según el análisis genómico del estudio de los factores de virulencia, la cepa 1 V. harveyi alberga genes que codifican toxinas y secreción de toxinas, estrategias auto-inmunes para superar las defensas inmunitarias del huésped, estrategias para adquirir factores nutricionales del huésped para propagarse.
“En conjunto, este análisis genómico y los resultados experimentales antes mencionados revelaron que la cepa 1 patógena de V. harveyi podría ser capaz de sabotear el sistema inmunitario del huésped, romper el equilibrio entre la microbiota y el sistema inmunitario del huésped y obligar al sistema inmunitario del huésped a secretar especies de oxígeno reactivas masivas que causan daño al tejido”, reportan.
En este sentido, los investigadores utilizaron la cepa 1 de V. harveyi como inóculo de infección en las siguientes pruebas de alimentación.
Aunque V. harveyi es un patógeno bien conocido asociado con Li. vannamei y muchos otros animales acuáticos, y algunos estudios han demostrado que es capaz de causar necrosis muscular en animales acuáticos, el impacto de V. harveyi en la necrosis muscular y la composición del microbioma concomitante no está claro hasta ahora.
“Descubrimos que la cepa 1 de V. harveyi administrada por vía oral condujo a una densidad celular no idéntica pero no significativamente diferente de bacterias TCBS en la materia fecal, el intestino, el músculo y el hepatopáncreas de Li. vannamei”, reportaron.
“Sorprendentemente, la presencia de la cepa 1 de V. harveyi estimuló de manera consistente y notoria la necrosis muscular aguda extensa en Li. vannamei alimentado con el alimento tratado con la cepa 1 de V. harveyi, que no se observó en L. vannamei alimentados con alimento supresor”.
Conclusión
“Además de las enfermedades virales científicamente probadas, nuestra investigación demostró que los agentes bacterianos también son capaces de causar deterioro muscular en los crustáceos al cambiar la composición microbiana, y que los crustáceos podría usarse como un biodetector sensible de amplio espectro para indicar el grado de contaminación microbiana”, concluyeron.
Contacto
Lian Gan
University Joint Laboratory of Guangdong Province, Hong Kong and Macao Region on Marine Bioresource Conservation and Exploitation, College of Marine Sciences, South China Agricultural University, Guangzhou, China
Email: ganlian@scau.edu.cn
Referencia (acceso libre)
Gan, L., Zheng, J., Xu, WH. et al. Deciphering the virulent Vibrio harveyi causing spoilage in muscle of aquatic crustacean Litopenaeus vannamei. Sci Rep 12, 16296 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-20565-1
