Número 18 • Acuicultura
Aquaculture
Una revista de
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Herzogenburg
San Antonio
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Foto: BobHemphill
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La amenaza emergente del EMS ¿Pueden las estrategias naturales combatir el EMS de manera efectiva?
Cómo las aflatoxinas amenazan la producción del bagre tra
Editorial El desafío de las enfermedades Los brotes de enfermedades acuáticas constituyen un importante factor negativo en la industria acuícola que pueden afectar significativamente la producción y la rentabilidad. En el cultivo del camarón, repetidos brotes de enfermedades desde la década de 1990 han generado verdaderas dificultades. El brote actual de EMS/AHPND (síndrome de mortalidad temprana/enfermedad de necrosis hepatopancreática aguda, por sus siglas en inglés) causado por el Vibrio parahaemolyticus es un ejemplo de las enfermedades que presentan una amenaza emergente para la producción mundial del camarón. La mala calidad del agua y el manejo deficiente del fondo de los estanques aumentan la gravedad de la enfermedad. La quimioterapia es ampliamente utilizada para hacer frente a las amenazas bacterianas y virales. No obstante, los productos antibióticos y químicos tienen muchas desventajas, incluyendo el riesgo de crear “súper microbios” resistentes a los fármacos, costos elevados, contaminación ambiental y preocupaciones acerca de la inocuidad alimentaria. En este número de Science & Solutions damos una mirada a las herramientas para combatir el EMS utilizando sustancias presentes en la naturaleza. La capacidad de un animal para resistir infecciones depende de un sistema inmune fuerte y de un intestino saludable. Una microflora intestinal bien balanceada ayuda al proceso digestivo y de absorción y protege al hospedero frente a patógenos invasores. Algunos de los peligros de la contaminación por aflatoxinas en especies acuícolas se conocen desde hace más de cinco décadas, por ejemplo, la inmunosupresión en peces y camarones debido al daño hepático/hepatopancreático. En este número analizamos las recientes investigaciones sobre el efecto de las aflatoxinas en el bagre tra, una importante especie de la industria acuícola asiática. Esperamos que disfrute de este último número de Science & Solutions dedicado a la acuicultura.
Anwar HASAN Gerente Técnico, Camarones
Science & Solutions • Número 18
Contenido
¿Pueden las estrategias naturales combatir el EMS de manera efectiva?
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Tres estrategias para combatir el Vibrio parahaemolyticus. Por el Dr. Pedro Encarnaçao, y la Dra. Jutta Zwielehner
Cómo las aflatoxinas amenazan la producción del bagre Pangasius
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Revelación de los resultados de recientes investigaciones. Por Rui Gonçalves, MSc, Gerente Técnico, Acuicultura
Science & Solutions es una publicación mensual de BIOMIN Holding GmbH que se distribuye de forma gratuita a nuestros clientes y socios. Cada número de Science & Solutions presenta temas relacionados con los últimos conocimientos científicos en nutrición y salud animal, centrándose en una especie (aves, cerdos o rumiantes) cada trimestre. ISSN: 2309-5954 Para obtener una copia digital y mayor información, visite: http://magazine.biomin.net Por reimpresiones de artículos o para suscribirse a Science & Solutions, contáctenos a través de: magazine@biomin.net Redactor: Colaboradores: Mercadeo: Gráficos: Investigación: Editor:
Ryan Hines Rui Conçalves, Pedro Encarnação, Anwar Hasan, Jutta Zwielehner Herbert Kneissl, Cristian Ilea Michaela Hössinger Franz Waxenecker, Ursula Hofstetter BIOMIN Holding GmbH Industriestrasse 21, 3130 Herzogenburg, Austria Tel: +43 2782 8030 www.biomin.net
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¿Pueden las estrate naturales combatir EMS de manera ef 2
Science & Solutions • Número 18
Cada año la industria del camarón sufre pérdidas de más de US$1,000 millones debido al síndrome de mortalidad temprana o necrosis hepatopancreática aguda (EMS/AHPND), una enfermedad emergente causada por la bacteria Vibrio parahaemolyticus. El EMS afecta por lo general a camarones que no han alcanzado un tamaño comercializable (40 días o menores), causa la muerte a gran escala en camarones de cultivo y los estanques de camarón infectados pueden ser completamente devastados. Reportada por primera vez en China en el 2009, la enfermedad se ha extendido a otros países: Vietnam (2010), Malasia (2011), Tailandia (2012) y México (2013). Por Pedro
Encarnaçao, Director de Desarrollo de Negocios Zwielehner, Gerente de Producto
y la Dra. Jutta
Reportes de EMS
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egias r el fectiva? Una revista de BIOMIN
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omo respuesta, los productores han dedicado mayor atención a las técnicas de manejo de estanques para reducir la presencia del Vibrio. La introducción de sistemas de viveros, la desinfección, el uso de probióticos, el policultivo con tilapia y, lo que es aún más alarmante, el regreso al uso extendido de antibióticos, no han ofrecido alivio al problema del EMS. Esto podría relacionarse con el hecho de que estos esfuerzos son, en muchos casos, soluciones genéricas para eliminar todas las bacterias presentes en el estanque y no son soluciones diseñadas para dirigirse específicamente a la cepa precisa del Vibrio y a su capacidad para sobrevivir o volverse virulenta. En este artículo nos centramos en tres estrategias fundamentales para combatir el Vibrio: probióticos para el estanque, herramientas en el alimento tales como fitógenos y ácidos, y compuestos para quorum quenching
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¿Pueden las estrategias naturales combatir el EMS de manera efectiva?
Figura 1. Eficacia variable de bacterias probióticas frente al Vibrio parahaemolyticus patógeno después de 8 horas. % de viabilidad de V. parahaemolyticus 0
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V. parahaemolyticus B. subtilis # 3 B. subtilis # 4 B. subtilis # 5 B.subtilis # 2 B. subti/is # 6 B. subtilis # 1 B. licheniformis # 3 B. licheniformis # 2 B. licheniformis # 1 B. cereus # 1 B. cereus # 2 B. pumilus Pediococcus acidilactici Paracoccus pantotrophus Enterococcus faecium Lactobacillus reuteri Ralstonia eutropha Fuente: Centro de Investigaciones de BIOMIN
Bacterias responsables Los Vibrio spp. son bacterias gram-negativas autóctonas del agua. Resultan difíciles de erradicar porque se adaptan bien a diferentes condiciones ambientales y pueden adoptar un estado latente cuando enfrentan condiciones adversas. La patogenicidad del agente del EMS/AHPND varía considerablemente. Existen numerosas cepas de V. parahaemolyticus, algunas virulentas para EMS/AHPND, otras no. Aun entre las que pueden causar EMS/AHPND, existe una gran variedad de niveles de virulencia, con algunas cepas débiles que pueden causar mortalidad cuando alcanzan niveles de concentración de 106 a 107 unidades formadoras de colonia por mililitro (UFC/ml), mientras que otras cepas más virulentas pueden causar mortalidad a niveles menores del orden de 104 a 105 UFC/ml. La capacidad de una bacteria para causar enfermedad, conocida como virulencia, es un proceso complejo afectado por muchas variables incluyendo el hospedero, la cepa del Vibrio, las etapas de desarrollo, las condiciones fisiológicas, el estrés ambiental y el método de infección. Probióticos para estanques El uso de bacterias probióticas para mejorar el ambiente del estanque y controlar las poblaciones del Vibrio ha sido
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una de las estrategias más comunes utilizadas por productores para combatir los brotes de EMS. Sin embargo, no todas las bacterias probióticas son efectivas. Según análisis recientes del Centro de Investigaciones de BIOMIN, ciertas especies probióticas parecen ser mejores que otras para inhibir el crecimiento del V. parahaemolyticus patógeno. Como indica la Figura 1, se ha demostrado que cepas probióticas como Lactobacillus reuteri, Pediococcus acidilactici, Enterococcus faecium y B. subtilis (productos patentados de BIOMIN) inhiben a V. parahaemolyticus. Esto muestra que no todas las amenazas pueden abordarse con bacterias Bacillus. De hecho, los resultados demuestran que la inhibición de patógenos alcanza máxima efectividad con las tres bacterias acidolácticas: L. reuteri, P. acidilactici y E. faecium. Dentro de la familia Bacillus, la inhibición de patógenos es específica tanto para la especie como para la cepa. Entre diferentes cepas de la misma especie, B. subtilis, una de cada seis cepas fue capaz de inhibir el crecimiento del V. parahaemolyticus virulento. Esta variación destaca la importancia de seleccionar probióticos efectivos para combatir patógenos o bacterias patógenas. Herramientas en el alimento La salud intestinal de los animales es fundamental para su desempeño productivo. Si bien la contaminación del estanque por el Vibrio patógeno es causa de alarma, en última instancia sus efectos van a ser ejercidos en el sistema digestivo del animal y en el caso del camarón, en el hepatopáncreas. Es así que las estrategias para reducir los efectos del V. parahaemolyticus en el sistema digestivo del camarón pueden ayudar a proteger al animal. Se ha demostrado que ciertas mezclas de aceites esenciales y mezclas de ácidos orgánicos son efectivas debido a su potencial inhibidor del V. parahaemolyticus. Estos compuestos pueden agregarse al alimento para lograr un efecto en el sistema digestivo del animal. La mezcla de ácidos de la Figura 2 inhibió el crecimiento del V. parahaemolyticus en un 80% - 95% a una concentración de 5000 ppm. La dosis efectiva mínima varía entre 1000 y 5000 ppm. También se ha demostrado que las mezclas de aceites esenciales poseen un potencial inhibidor, como la indicada en la Figura 3 que inhibe el crecimiento del V. parahaemolyticus en un 80% - 85%. La dosis efectiva mínima varía entre 100 y 500 ppm.
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Pedro Encarnacao, Director de Desarrollo de Negocios Jutta Zwielehner, Gerente de Producto
Conclusión El síndrome de mortalidad temprana/necrosis hepatopancreática aguda (EMS/AHPND) causado por el Vibrio parahaemolyticus presenta un riesgo reciente y serio para la producción de camarón en muchos países. Afectando a camarones más jóvenes, tiene el potencial de devastar poblaciones enteras de un estanque. Si bien existen herramientas a disposición para contrarrestar el EMS, hasta la fecha ninguna solución única ha demostrado ser 100% efectiva. Un conjunto de herramientas ofrecen esperanza. Algunas cepas probióticas inhiben significativamente el crecimiento del V. parahaemolyticus virulento. Se ha
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% de inhibición
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1,000 500 100 dosis en ppm
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Figura 4. El quorum quenching de una sustancia fitógena en el V. parahaemolyticus implica menor virulencia del patógeno. 0.25
160,000 140,000
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20,000 control
100 15 10 5 dosis de fitógeno en ppm
1
luminiscencia (RLU)
Compuestos para quorum quenching Mientras que las dosis altas de compuestos fitógenos restringen el crecimiento bacteriano, como lo muestran las Figuras 2 y 3, las dosis más bajas pueden restringir su virulencia. Se ha demostrado que una amplia variedad de sustancias fitógenas inhiben la función de quorum sensing de las bacterias, un efecto silenciador conocido como quorum quenching. Se ha encontrado que compuestos presentes en diversos tipos de algas marinas, especias, hierbas y aceites esenciales poseen todos capacidad de quorum quenching. La Figura 4 muestra cómo una de esas sustancias fitógenas reduce la comunicación bacteriana in vitro sin inhibir el crecimiento medido por densidad óptica. (Mayor densidad óptica indica mayor crecimiento; menor densidad óptica, menor crecimiento). La actividad luminiscente, o brillo, está en estrecha correlación con el quorum sensing y la virulencia. La supresión de la luminiscencia en condiciones de crecimiento no inhibido indica, por tanto, la actividad de quorum quenching de la preparación fitógena. Este quorum quenching puede verse en la menor luminiscencia de los grupos fitógenos de baja dosis en comparación con el grupo de control.
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
Figura 3: Inhibición del crecimiento del V. paraemolyticus virulento luego de la exposición a una mezcla de aceites esenciales.
crecimiento (OD650)
Patógenos parlamentarios Las bacterias Vibrio poseen la capacidad de comunicarse entre sí al excretar pequeñas moléculas químicas que les permiten detectar la densidad de Vibrio circundantes, comunicación bacteriana conocida como quorum sensing (detección de quórum). Una vez que las bacterias alcanzan una masa crítica, activan sus factores de virulencia lo que les permite causar la enfermedad. Por tanto, evitar que los Vibrio alcancen una masa crítica puede ser una manera útil de prevenir el EMS.
% de inhibición
Figura 2. Potencial de inhibición in vitro de una mezcla de ácidos orgánicos frente al V. parahaemolyticus virulento.
0
n OD650 n luminiscencia (RLU)
demostrado que ciertas mezclas de aceites esenciales y mezclas de ácidos orgánicos son efectivas. Cortar las líneas telefónicas de las bacterias utilizando compuestos para quorum quenching también puede ayudar a restringir la virulencia. Se necesita un enfoque más holístico para combatir la amenaza tanto en el estanque como dentro del sistema digestivo del animal. Las soluciones efectivas deben integrar muchas variables y probar su eficacia tanto en condiciones controladas de laboratorio como bajo condiciones de campo desafiantes.
5
63
%
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de las muestras de alimentos acuícolas estaban contaminadas con aflatoxinas a una concentración promedio elevada de 49 partes por billón.
Fuente: Estudio sobre micotoxinas de BIOMIN, 2014
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Cómo las
aflatoxinas amenazan la producción del bagre Pangasius Rui Gonçalves, Gerente Técnico, Acuicultura
La importancia de la acuicultura en Asia va más allá de su contribución relativamente alta a la producción acuícola mundial. Los productos de pescado ocupan un lugar preponderante en las dietas locales de Asia Sudoriental. Alrededor de 31 millones de personas trabajan en acuicultura en Asia.
E
n acuicultura, la importancia de las micotoxinas, metabolitos fúngicos tóxicos para animales y humanos, se hizo evidente por primera vez a principios de la década de 1960 con un brote de aflatoxicosis en trucha arcoíris criada en viveros, Onchorynchus mykiss, luego de ser accidentalmente alimentada con harina de semilla de algodón contaminada con aflatoxinas.
Las aflatoxinas en la acuicultura Las aflatoxinas, un tipo de micotoxina producida por hongos de la especie Aspergillus, pueden colonizar muchos alimentos potenciales para acuicultura como maíz, cacahuete (maní), arroz, harina de pescado, camarón y harinas de carne. La aflatoxina B1 (AFB1) es uno de los agentes carcinógenos naturales más potentes en animales. Los hallazgos iniciales relacionados con la aflatoxicosis en peces incluyen branquias pálidas, daño a la coagulación sanguínea, anemia, bajas tasas de crecimiento o falta de ganancia de peso. Según la encuesta anual sobre micotoxinas de BIOMIN en el 2014, el análisis de alimentos acuícolas para peces y camarones mostró que de 35 muestras de alimento analizadas, 63% de las muestras de alimentos acuícolas estaban contaminadas con aflatoxinas a una concentración promedio elevada de 49 partes por billón (ppb), con algunas muestras que alcanzaban las 221 ppb. De hecho, 27 de las 35 muestras de alimento analizadas contenían más de una micotoxina. Esto supone un riesgo adicional para los animales ya que en muchos
Una revista de BIOMIN
casos los efectos combinados de dos micotoxinas son mayores que los efectos individuales de cada toxina por sí sola. Efectos en el bagre tra Debido a la importancia de la producción del bagre tra (Pangasianodon hypopthalmus) en Asia, BIOMIN ha llevado a cabo complejos ensayos con el objetivo principal de determinar la sensibilidad de esta especie a los niveles crecientes de contaminación del alimento con AFB1. La sensibilidad a la AFB1 se evaluó en términos de tasa de crecimiento, cambios biológicos y resistencia a las enfermedades. Una parte importante del ensayo fue evaluar la eficiencia de un secuestrante de aflatoxinas, Mycofix® Secure, a fin de contrarrestar los efectos negativos causados por la AFB1. Resumen del experimento El experimento se llevó a cabo en la Universidad de Nong Lam de la ciudad de Ho Chi Minh, Vietnam, con el fin de estudiar los efectos de la aflatoxina B1 y las propiedades neutralizantes del secuestrante Mycofix® Secure. Un total de 100 peces con un peso inicial promedio de 8g fue alimentado durante 8 semanas con siete dietas: una de control, 5 con cantidades variables de aflatoxinas y una con aflatoxinas y Mycofix® Secure. Tasa de crecimiento Luego del período de alimentación de 8 semanas, el bagre tra mostró sensibilidad a la AFB1. La presencia de aflatoxinas incrementó la
El peligro que suponen las aflatoxinas para la acuicultura se hizo evidente en la década de 1960.
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Cómo las aflatoxinas amenazan la producción del bagre asiático
Figura 1. Tasa de conversión alimenticia (TCA) durante las primeras 8 semanas del ensayo. Los valores con letras diferentes son significativamente diferentes (p < 0.05).
1.35 b
1.36 1.34 1.31 a
1.32 TCA
1.28
1.31 a
1.31 a
1.29 a
1.30 1.27 ac
1.26 c
1.26 1.24 1.22 1.20 Contenido de aflatoxinas (ppb) ®
Mycofix Secure (ppb)
0
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100
250
500
1000
500
0
0
0
0
0
0
2.5
Control
AFB1
tasa de conversión alimenticia (TCA), resultando en una menor eficiencia alimenticia (Figura 1). Luego de 8 semanas la tasa de crecimiento específico (TCE) se redujo en todos los grupos alimentados con AFB1 (Figura 2). En este caso la relación entre contaminación por aflatoxinas y menor crecimiento se mostró más lineal: mayores concentraciones de aflatoxinas continuaron frenando el crecimiento. Afortunadamente, el tratamiento resultó efectivo. La inclusión de Mycofix® Secure en una dieta contaminada mejoró significativamente los resultados de TCA y TCE. En ambos casos, se obtuvieron resultados similares en comparación con el grupo de control, a pesar de la ingestión de AFB1.
BIOMIN llevó a cabo ensayos complejos para determinar la sensibilidad del Pangasianodon hypopthalmus a la contaminación por aflatoxinas.
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Daño hepático Al igual que en los mamíferos, en los peces hay algunas enzimas que pueden utilizarse como indicadores de efectos hepatotóxicos. Una de esas enzimas, la aspartato aminotransferasa o AST, se encuentra en altas concentraciones en el hígado, corazón, músculos y riñón. El daño tisular causa la liberación de AST. La alanina aminotransferasa o ALT, está presente fundamentalmente en las células del hígado y está altamente asociada con la necrosis hepática o el daño hepático. En las primeras 8 semanas de ensayo,
Tratamiento
no se encontraron diferencias significativas en las actividades de AST y ALT en comparación con el control. Sin embargo, luego de 12 semanas se observó un incremento estadísticamente significativo de la actividad enzimática asociada con el daño hepático en peces alimentados con dietas que contenían AFB1 (Cuadro 1). Los peces suplementados con Mycofix® Secure presentaron un descenso estadísticamente significativo de la actividad de estas enzimas, lo que indica la preservación del tejido hepático. Prueba de desafío con E. ictaluri Además de estos efectos negativos en la salud, la AFB1 también es un potente inmunomodulador que conduce a la supresión del sistema inmune. En otras palabras, la contaminación por aflatoxinas vuelve a los animales más propensos a la infección. En el estudio, los peces alimentados con dietas contaminadas con aflatoxinas se evaluaron durante un período adicional de 4 semanas (total de 12 semanas) para analizar los efectos subclínicos y la resistencia a las enfermedades durante el desafío con la cepa bacteriana gram-negativa Edwardsiella ictaluri (4.4 x 106 UFC/ ml). Los peces alimentados con dietas que contenían 250ppb de AFB1 presentaron una tasa de supervivencia significativamente menor luego de 1
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Rui Gonçalves Gerente Técnico, Acuicultura
%/diario
Figura 2. Tasa de crecimiento específico (TCE) durante las primeras 8 semanas del ensayo.
2.05 2.00 1.95 1.90 1.85 1.80 1.75 1.70 1.65 1.60
Contenido de aflatoxinas (ppb) ®
Mycofix Secure (ppb)
2.01 1.92
1.94
1.90
1.87
1.87
1.74
0
50
100
250
500
1000
500
0
0
0
0
0
0
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Control
AFB1 Tratamiento
Source: BIOMIN
Conclusión El peligro que suponen las aflatoxinas para la acuicultura se hizo evidente en la década de 1960. Si bien se ha aprendido mucho desde ese entonces, aún se necesita mayor investigación sobre los efectos de las aflatoxinas en la salud y el desempeño productivo de las especies acuícolas. En peces, la exposición a las aflatoxinas produce branquias pálidas, daño a la coagulación sanguínea, anemia, bajas tasas de crecimiento o falta de ganancia de peso. Nuestra investigación muestra que en el bagre tra, una importante especie de la industria acuícola asiática, la contaminación por aflatoxinas conduce a menor eficiencia alimenticia, menor crecimiento, presencia elevada de enzimas asociadas con daño hepático y tisular y menor resistencia a las enfermedades. Por tanto, el seguimiento constante y la prevención y mitigación de la contaminación por
Una revista de BIOMIN
Cuadro 1. La actividad enzimática indica la efectividad del tratamiento en la preservación del tejido hepático. Valores con diferentes letras son significativamente diferentes (p<0.05). AST (IU/ml) Control
402
ALT (IU/ml)
a
27.7a
AFB1 (500µg/kg)
498.2
b
41.4b
AFB1 (500µg/kg ) + Mycofix® Secure (2.5 kg/t)
377.1a
26.6a
Fuente: BIOMIN
Figura 3. Tasa de supervivencia (%) luego de un experimento de desafío con Edwarsiella ictaluri. Valores con diferentes letras son significativamente diferentes (p<0.05). 60 Tasa de supervivencia (%)
semana de desafío con bacterias Edwarsiella ictaluri. Luego de 2 semanas sin ningún tratamiento, las tasas de supervivencia de todos los grupos alimentados con AFB1 fueron significativamente menores que para el control (Figura 3). Resulta claro que una alimentación a largo plazo con AFB1 puede afectar significativamente la resistencia del bagre tra a las enfermedades.
50
50 a
n Después de 1 semana n Después de 2 semanas 41.67 a
40 30
31.67 ab 23.33 a
20 10 b
10 0
5 bc 0
8.33 b 0c
50 100 250 AFB1 (μg/kg)
Fuente: BIOMIN
aflatoxinas son necesarios para la industria acuícola, en particular, para la producción del bagre tra.
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