Science & Solutions #22 Acuicultura (Español)

Número 22 • Acuicultura

Aquaculture

Una revista de

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Un análisis detallado de la salud intestinal AN

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Por qué resulta importante para la acuicultura

Herramientas para impulsar la salud inmunológica

Editorial Salud intestinal en acuicultura Varias décadas atrás, el intestino solo se consideraba importante por sus funciones digestivas. Al investigar las interacciones entre el intestino, sus microbios autóctonos y el huésped, se hizo evidente que el rol va más allá de la mera absorción de energía. Muchos estudios en humanos y animales esclarecen el rol del intestino y su microbiota en la salud y la enfermedad.

Hoy sabemos que un intestino sano es fundamental para el bienestar y la salud de los animales acuáticos. Existe una interacción continua entre el intestino y su microbiota. Las poblaciones microbianas construyen una barrera frente a patógenos entrantes, producen enzimas y sintetizan vitaminas, modulan el sistema inmune, promueven el desarrollo del epitelio intestinal y la tolerancia de la mucosa. En el modelo del pez cebra, se encontró que más de 200 genes eran regulados por la microbiota intestinal, lo que demuestra la relevancia de la salud intestinal para el bienestar general de las especies acuáticas. En este número de Science & Solutions presentamos el primer artículo de una serie sobre salud intestinal en acuicultura.

Existen numerosas formas de mejorar y mantener la salud intestinal como son los probióticos, prebióticos y sustancias fitógenas. Los probióticos, o bacterias beneficiosas, crean una comunidad microbiana favorable en el intestino. Los prebióticos en particular, estimulan el crecimiento de bacterias autóctonas beneficiosas. Los inmunomoduladores fortalecen la respuesta inmune del animal. La incorporación de nuevas mezclas de aceites esenciales o ácidos orgánicos al alimento proporciona formas adicionales de mejorar la salud intestinal. El segundo artículo explora el vínculo entre estas herramientas, la salud intestinal y la inmunidad en las especies acuícolas.

Esperamos que disfrute de la lectura.

Barbara WEBER Científico

Science & Solutions • Número 22

Contenido

Salud intestinal en acuicultura

2

Primero de una serie de artículos para analizar la creciente importancia de la salud intestinal para la industria.

Por Rui Gonçalves y Gonçalo Santos

Herramientas para impulsar la salud inmunológica

6

Texto: Numerosas situaciones inducen estrés en las especies acuícolas. Los prebióticos y los probióticos pueden apoyar la inmunocompetencia y el desempeño productivo.

Por Jutta Zwielehner

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: Ryan Hines Colaboradores: Rui Gonçalves, Gonçalo Santos, Jutta Zwielehner, Barbara Weber Mercadeo: Herbert Kneissl, Cristian Ilea Gráficos: Michaela Hössinger Investigación: Franz Waxenecker, Ursula Hofstetter Editor: BIOMIN Holding GmbH

Industriestrasse 21, 3130 Herzogenburg, Austria

Tel: +43 2782 8030 www.biomin.net ©Copyright 2015, BIOMIN Holding GmbH Todos los derechos reservados. Ninguna parte de esta publicación puede ser reproducida de ninguna forma material con fines comerciales sin la autorización escrita del titular de los derechos de autor conforme a las disposiciones de la Ley de Derechos de Autor, Diseños y Patentes de 1998.

Todas las fotos aquí incluidas son propiedad de BIOMIN Holding GmbH o utilizadas con licencia

Una revista de BIOMIN

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Salud intestinal en a por Rui

Gonçalves,Gerente Técnico y Gonçalo Santos, Gerente de Investigación y Desarrollo

Este primer artículo de la serie presenta tres factores claves y los principales indicadores de desempeño de salud intestinal, destacando su creciente importancia en acuicultura.

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Science & Solutions • Número 22

E

l tracto gastrointestinal es un órgano extraordinario: puede ser considerado como una piel interna. Esta función de barrera que separa un ambiente externo de las células del organismo es una de sus características claves. También desempeña un papel importante en la absorción de nutrientes y en la inmunidad.

Ganando terreno En acuicultura, peces y camarones viven en estrecha relación con el ambiente circundante. A través de la ingestión del agua, los animales acuáticos de cultivo se enfrentan constantemente a los patógenos y al estrés ambiental en el intestino. Por tanto, la salud intestinal es extremadamente importante en estas especies. La salud intestinal es un concepto que ha existido por muchos años; sin embargo, recientemente ha recibido mayor atención en el campo de la acuicultura Cómo se define la salud intestinal El término “salud intestinal” es parte de una definición compleja de salud animal que depende de un conjunto diverso de indicadores de desempeño intestinal. En acuicultura, la diversidad de especies cultivadas hace de ello un tema aún más complejo.

La característica clave del tracto gastrointestinal es su capacidad para digerir el alimento y convertirlo en algo adecuado para la absorción y el crecimiento en condiciones de salud, p. ej. en ausencia de enfermedad, lo que conduce a un mejor desempeño productivo del animal. En BIOMIN definimos el manejo del desempeño intestinal en torno a tres objetivos: mejorar la eficiencia del intestino, prevenir los trastornos gastrointestinales y efectos secundarios relacionados y restablecer la integridad intestinal luego de una disfunción.

acuicultura Una revista de BIOMIN

Tres factores La comprensión de la salud intestinal requiere esclarecer las complejas interacciones entre diferentes componentes que permitirán que el intestino se desempeñe bajo las funciones fisiológicas normales y que mantenga la homeostasis, apoyando así su capacidad para resistir las infecciones y los factores de estrés no infecciosos. Dichas interacciones complejas pueden agruparse en tres pilares: fisiología animal, nutrición y medio ambiente. Estos tres factores

3

Salud intestinal en acuicultura

Recientemente, la salud intestinal ha recibido m

Figura 1. Elementos de la salud intestinal Nutrición

Fact ore sd ee st ré s

Desafío/ad ap t

nidad nmu la i ara p s ío af es D

• Estímulos antigénicos

• Respuestas antiinflamatorias

Defen sas / p ató ge no s

SALUD INTESTINAL

robiota mic de

io ambiente Med

mo olis tab Me

d

• Patógenos (bacterias, virus, etc.)

• Inmunidad intestinal • Patógenos

logía del huéspe d Fisio

entes de materias d/fu prim lida as Ca • Digestibilidad • Factores antinutricionales • Micotoxinas • Oxidación • Palatabilidad • Desempeño productivo • Impacto en la calidad del producto final • Rentabilidad • Sostenibilidad (proporción FIFO, por sus siglas en inglés) • Filogenia de las especies • ∆ en salinidad • Ontogenia de las especies • ∆ en temperatura c a o l m e un • Hábitos alimenticios • ∆ en oxígeno nd id ió a c • Dieta • ∆ en pH a • Nutrición • Densidad de cría • Condiciones físicas

• Digestión y absorción efectivas • Población microbiana intestinal estable • Estructura y función de la barrera intestinal • Funcionamiento eficaz del sistema inmune

In dic al ado stin res del desempeño inte

Fuente: BIOMIN

principales interactúan, influyendo en la comunidad de la microbiota intestinal y, por consiguiente, en el desempeño intestinal (Figura 1) Funcionamiento normal El estado fisiológico de un animal puede caracterizarse por su metabolismo, el cual depende de las variaciones en la anatomía/fisiología gastrointestinal según cada especie, los hábitos alimenticios, la dieta, la nutrición y la condición fisiológica. Asimismo se ve influenciado por desafíos a la salud y a los mecanismos de defensa. Los mecanismos de defensa tienen particularidades inherentes a cada especie y algunos patógenos también son específicos para la especie.

4

Nutrición y alimentos alternativos El segundo pilar se centra en aspectos nutricionales, donde la calidad y las fuentes de origen de la materia prima en particular, pueden afectar la salud gastrointestinal. La digestibilidad de los nutrientes, los factores antinutricionales, la contaminación con micotoxinas y la oxidación de los lípidos pueden influir en la comunidad de la microbiota. En la actualidad la nutrición es especialmente importante debido a la presión para reemplazar la harina de pescado y el aceite de pescado por ingredientes alternativos (Figura 2) Influencias ambientales El pilar final, el medio ambiente, toma en cuenta tanto la riqueza del ambiente físico en su amplia diversidad como la riqueza de patógenos y los estímulos antigénicos. Todos esos factores del entorno influyen en la homeóstasis del animal. Los animales acuáticos están ingiriendo constantemente el agua circundante, por lo que los patógenos y los estímulos antigénicos presentes en el agua también son ingeridos y habrán de desafiar o adaptar a la comunidad de microbiota. Al mismo tiempo, están expuestos a variaciones de salinidad, temperatura, oxígeno, pH y estrés del cultivo. Estos factores de estrés ambientales influyen en la homeóstasis del huésped afectando directamente la comunidad de microbiota e indirectamente influyendo en la reserva de energía gastada para recuperar la homeóstasis.

Apoyo a la comunidad Las actividades metabólicas microbianas aseguran la absorción de energía y de nutrientes, promueven el desarrollo gástrico y estimulan la proliferación y diferenciación de células epiteliales, a la vez que mantienen la tolerancia de la mucosa y proporcionan funciones protectoras frente a los patógenos.

Como resultado, existe un gran interés científico por la modulación de la microbiota intestinal en favor de bacterias beneficiosas a través del uso de nuevos aditivos como los probióticos, prebióticos, fitógenos y ácidos orgánicos — a veces en combinación.

Science & Solutions • Número 22

Rui Gonçalves, Gerente Técnico Gonçalo Santos, Gerente de Investigación y Desarrollo

mayor atención en el campo de la acuicultura

Figura 2. Constante disminución del contenido de harina de pescado y aceite de pescado en alimentos acuícolas

70

Inclusión de harina de pescado

30

Inclusión de aceite de pescado — Carpa alimentada

60

— Tilapia

25

— Bagre

% de inclusión

50

— Varios tipos de peces de agua dulce

20

40

— Salmón

15

— Trucha

30 20 10 0

— Chano o sabalote

10

— Anguila — Peces marinos

5

— Camarón marino — Camarón de agua dulce

0

Fuente: Adaptado del documento técnico de la FAO sobre pesca y acuicultura, N° 564. FAO, 2011. 87 pp.

Conclusión La microbiota intestinal desempeña un papel importante en la salud y el bienestar de los animales acuáticos. La anatomía y la fisiología del tracto intestinal de los animales acuáticos tendrán importantes determinantes para el establecimiento de los aspectos cuantitativos y cualitativos de su microbiota.

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Los tres pilares de la salud intestinal nos permiten modular algunos aspectos para alcanzar un proceso de digestión efectivo, una población microbiana intestinal estable, una correcta estructura y funcionamiento de la barrera intestinal y un funcionamiento eficaz del sistema inmune. El uso de aditivos y herramientas de biorremediación puede influir en algunos casos sobre los tres factores, para apoyar de manera efectiva la salud intestinal y mejorar el desempeño productivo de los animales.

Próximamente

Foto: Fotolia

Amenazas ocultas Los animales acuáticos de cultivo se enfrentan constantemente a los patógenos y al estrés ambiental.

Estos factores en ocasiones se manifiestan como enfermedad. A menudo su impacto permanece a nivel subclínico, redirigiendo la energía y los nutrientes valiosos lejos de la tasa de crecimiento y hacia las defensas del animal, con consecuencias que son difíciles de detectar pero que sí tienen efectos económicos y en la salud. Con el uso de aditivos naturales podemos apoyar la fisiología animal, al armonizar la microbiota intestinal, la inmunidad y la resistencia a las enfermedades, y mejorar su desempeño productivo.

En los próximos números de Science & Solutions dedicados a la acuicultura trataremos en más detalle el tema del desempeño intestinal, cómo la nutrición puede influir la salud intestinal y la importancia de la inmunidad intestinal local en el estado general y de salud de las especies acuáticas.

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Herramientas para impulsar la salud inmunológica Photo: animatedfunk

por

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Jutta Zwielehner, Gerente de Producto, Microbianos

Los peces y camarones experimentan estrés en situaciones como el transporte, la clasificación, la transferencia al agua de mar, la manipulación y durante temporadas de enfermedad. Estos eventos deprimen la respuesta inmune, afectando la salud y el desempeño productivo. Los prebióticos y los probióticos pueden apoyar la inmunocompetencia y el desempeño productivo.

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El estrés afecta la inmunidad Las especies de cultivo acuícola a menudo responden al estrés de cualquier tipo rechazando el alimento. El ayuno, en particular por un período prolongado (7 días o más), reduce la expresión de factores inmunes innatos críticos, de un modo consistente, resultando en una menor salud inmunológica. Se ha demostrado que el estrés por transporte suprime la respuesta inmune de las crías de pescado y de los alevinos durante varios días después del transporte. Una respuesta inmune debilitada significa una mayor susceptibilidad a patógenos, menor desempeño productivo y tasas de mortalidad más altas.

Inmunidad versus desempeño productivo Algunos productores dudan si utilizar productos impulsores de la inmunidad por temor a que esto sacrifique la eficiencia alimenticia, ya que la estimulación utiliza energía adicional que de otro modo sería usada para el crecimiento. Si bien la estimulación inicial consume energía, asímismo se incrementa la preparación del organismo para la tolerancia, ahorrando así energía a largo plazo. Esta tolerancia conduce a un animal más apto con una inmunocompetencia más fuerte.

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Inmunidad

Desempeño productivo

Prebióticos para apoyar la inmunidad Durante años se ha utilizado Saccharomyces cerevisiae, o levadura de cerveza como prebiótico para mejorar la productividad de los animales. Los prebióticos estimulan la actividad de las bacterias beneficiosas en el tracto gastrointestinal de un organismo, apoyando la salud general del intestino. Existe amplia evidencia que demuestra que S. cerevisiae y sus componentes como los ácidos nucléicos (ADN y ARN), las quitinas (un polímero de cadena larga de una N-acetilglucosamina), los beta-glucanos (un tipo de polisacárido) y los manano-oligosacáridos (MOS, polímeros de sacáridos no fermentables) apoyan el sistema inmune de peces y camarones (Figura 1).

La efectividad de los prebióticos en base a levaduras puede mejorarse mediante la ruptura de las células de levadura enteras

La autolisis mejora los efectos impulsores de la inmunidad de las levaduras.

Figura 1. Resumen esquemático sobre los ingredientes funcionales de la levadura Saccharomyces cerevisiae y sus efectos asociados al sistema inmune de los animales acuícolas.

Pared celular levadura autolisada 

levadura intacta 

Quitina

B-glucano

MOS

activación de receptores inmunes Ácidos nucléicos Importante suministro dietario para tejidos con capacidad de síntesis limitada (p. ej. linfático: tejido hematopoyético)

Activación de células inmunitarias que incluyen: Peces Macrófagos, neutrófilos, monocitos, células asesinas naturales, células dendríticas

Camarones Hemocitos ProPO Lectinas

Fuente: BIOMIN

Una revista de BIOMIN

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Herramientas para impulsar la salud inmunológica

Figura 2. Los componentes de la pared celular de las levaduras activan la actividad del estallido respiratorio de los macrófagos primarios del riñón de la carpa a bajas dosis. control 50 μg/ml LPS 5 μg/ml nucleótidos de levadura 5 μg/ml MOS de levadura

Figura 2 muestra que la actividad de estallido respiratorio (liberación de óxido nítrico por los macrófagos, un tipo de glóbulo blanco, al combatir patógenos y otras amenazas) está a la par de aquella provocada por la endotoxina (parte de la membrana externa de la pared celular de bacterias Gram-negativas como E. coli).

5 μg/ml B-glucanos de levadura 0

0.05

0.1 0.15 0.2 0.25 producción de óxido nítrico en µM

0.3

Nota: LPS, lipopolisacáridos de E.coli (=endotoxina); MOS, manano-oligosacáridos Fuente: BIOMIN, 2008

La aplicación regular de prebióticos y probióticos puede apoyar la mejora de la inmunocompetencia en especies de cultivo.

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Ilustración: nuiiun

en las partes que las componen, mediante un proceso conocido como autolisis el cual torna estas sustancias más biodisponibles para el animal.

Entrenamiento de la inmunocompetencia Los receptores inmunes en la superficie de las células inmunitarias y de las células epiteliales reconocen una serie de diferentes moléculas superficiales de los patógenos pero también reconocen los componentes de las levaduras: quitina, B-glucanos, MOS, nucleótidos (receptores intracelulares).

El primer paso en la inmunoestimulación es la unión entre el receptor y el patrón molecular asociado al microbio, o MAMP (por sus siglas en inglés). La célula inmunitaria ahora activa está alerta y preparada para combatir los patógenos invasores.

A partir de aquí, el sistema inmune tiene dos opciones. Un MAMP perteneciente a un germen peligroso inicia la guerra contra los intrusos, causando inflamación. Un MAMP perteneciente a un germen inocuo o beneficioso induce tolerancia y resultados de coexistencia pacíficos. La decisión de la célula inmunitaria por una u otra posibilidad depende de la presencia de ciertos factores.

La interleucina- 2 (IL-2), por ejemplo, resulta en la prolongación de la vida de la célula inmunitaria, lo cual provoca la guerra.

TNF-α, en cambio, induce tolerancia. El contacto frecuente entre receptores inmunes y MAMPs inocuos incrementa la preparación del organismo para la tolerancia y entrena al sistema inmune para las situaciones críticas.

La evidencia experimental in vitro demuestra que los diferentes componentes de la pared celular de la levadura de cerveza producen una fuerte activación inmune. La

Probióticos y el desafío de las enfermedades Los probióticos pueden impulsar la inmunocompetencia de las especies de cultivo acuícola, mejorando así el desempeño productivo y reduciendo la mortalidad. Se desafiaron truchas de 60 a 120g de peso que recibían un producto probiótico multicepa (AquaStar® Growout) con Yersinia ruckeri, el agente causante de la enfermedad de la boca roja. El tratamiento probiótico a razón de 2g/kg de alimento (recubrimiento superior) mejoró la tasa de crecimiento y redujo las mortalidades asociadas al desafío con el patógeno en un 30% (Figure 3).

Herramientas combinadas para camarones El desarrollo de poblaciones libres de patógenos específicos (SPF por su sígla en inglés) ha permitido cierto nivel de control de las enfermedades en la acuicultura del camarón. Las instalaciones cerradas o con recirculación a menudo se consideran el siguiente mejor método para controlar la introducción de patógenos. Sin embargo, la ausencia de una resistencia natural en las poblaciones de camarones conduce a un ambiente altamente susceptible. Para enfrentar esta desafiante situación se necesitan protocolos sólidos de

Science & Solutions • Número 22

Jutta Zwielehner Gerente de Producto, Microbianos

106

100

104

80

mortalidad %

tasa de crecimiento relativo (%)

Figura 3. Desempeño productivo y mortalidad de la trucha durante un período de alimentación de 13 días luego del desafío con Y. ruckeri.

102 100 98 96

60 40 20 0

control

AquaStar®Growout

control

AquaStar®Growout

Fuente: Universidad de Ciencias Veterinarias Viena, Austria 2015

bioseguridad y métodos de desinfección en combinación con inmunomoduladores. Una granja en Indonesia, que había registrado importantes pérdidas por el virus del síndrome de la mancha blanca, realizó un estudio piloto a escala para evaluar la efectividad de una aplicación combinada de prebióticos y probióticos multicepa para estanque (Levabon® AquaGrow E; 3g/kg de alimento en la mañana, 2g/kg de alimento en la tarde y AquaStar® Pond; 100g/estanque cada 3 días) en un sistema cerrado.

El Cuadro 1 ilustra los resultados del ensayo. Los cuatro estanques recibieron el probiótico para estanques AquaStar® Pond, sin embargo esto por sí solo no fue suficiente para reducir la incidencia de la enfermedad causada por el WSSV (Virus del síndrome de la mancha blanca por sus síglas en inglés). Las mortalidades asociadas a WSSV se registraron en los estanques control a partir del día 20. En el estanque de tratamiento los primeros síntomas se registraron solo a partir del día 60. En los tres estanques control se perdió el cultivo.

En el estanque de tratamiento 4 la dispo-

Cuadro 1. Resultados de estudio piloto en una granja de camarones con historial confirmado de WSSV. Tamaño

Purga

Cosecha final

CA

Estanque 1 (control)

0.4 ha

Day 26

0

-

Estanque 2 (control)

0.38 ha

Day 31

0

-

Estanque 3 (control)

0.2 ha

Day 40

0

-

Estanque 4 (Levabon® AquaGrow E and AquaStar® Pond)

0.22 ha

-

3800 kg

1.33

Fuente: BIOMIN, 2015

Foto: pinyoj

nibilidad limitada de ruedas de paletas condujo a bajos niveles de oxígeno disuelto en la noche, lo que provocó la cosecha temprana de algunos camarones al día 72 (312 kg, tamaño 74) y al día 81 (540 kg, tamaño 63). Las mortalidades se registraron a partir del día 89. Los camarones restantes se cosecharon el día 91 (2983 kg, tamaño 48).

Cuándo modular la inmunidad En general, la aplicación regular de prebióticos y probióticos puede apoyar la mejora de la inmunocompetencia en especies de cultivo.

En días previos a los eventos disparadores de estrés pueden aplicarse dosis mayores o adicionales. Para peces marinos, se recomienda introducir un prebiótico en el alimento iniciador, por ejemplo 4 kg/t, y reducir la dosis a la mitad en el alimento de crecimiento y terminación.

Conclusión El estrés afecta la respuesta inmune, la salud y el desempeño productivo de las especies acuícolas. Los prebióticos y probióticos pueden apoyar la mejora de la inmunocompetencia y el desempeño productivo en peces y camarones. En algunos casos es necesaria su aplicación combinada para alcanzar una óptima efectividad. La inmunomodulación regular ofrece una manera clara de mejorar la inmunocompetencia.

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