Science & Solutions #30 Acuicultura (Español)

Número 30 • Acuicultura

Foto: luismmolina

Foto: Josef Philipp

Aquaculture

Una revista de

Innovaciones rentables Probióticos, salud inmunológica e intestinal

8 datos sobre las micotoxinas en acuicultura

Editorial Innovaciones rentables para la acuicultura Nuestros lectores de Science & Solutions conocen la importancia de la acuicultura. Desde finales de la década de los sesenta, la acuicultura ha generado una importante riqueza económica para muchos países en desarrollo. Suministra una fuente de proteína animal crucial para unos 2000 millones de personas, con beneficios para la salud asociados al alto contenido de omega-3, etc. La relevancia de la acuicultura en la alimentación de la humanidad continuará creciendo a largo plazo.

BIOMIN ha estado presente en el sector acuícola desde 2005, ofreciendo soluciones prácticas para plantas productoras de alimentos acuícolas balanceados y un mejor manejo para estas granjas mediante el desarrollo de una serie de productos específicos: 1. Fitógenos para superar los problemas asociados a la baja digestibilidad de las proteínas vegetales y para optimizar el uso de materias primas cada vez más costosas.

2. Probióticos y prebióticos para mejorar la respuesta inmune, brindando protección profiláctica frente a patógenos oportunistas.

3. Mejores acidificantes para reducir los antibióticos promotores de crecimiento (APCs), conservar los alimentos acuícolas balanceados y mantener el estado de salud general de la granja. Una línea integral de productos para gestión de riesgos de micotoxinas destinados a abordar el problema creciente de las micotoxinas en los alimentos acuícolas.

En los artículos de este número de Science & Solutions encontrará todos los detalles para que las operaciones de su granja acuícola y planta de alimentos balanceados se vuelvan saludables y rentables. ¡Disfrute de la lectura!

Paolo DONCECCHI Jefe global de productos para el desempeño intestinal

Science & Solutions • Número 30

Contenido

Probióticos para impulsar la salud inmunológica e intestinal

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El tercer artículo de nuestra serie sobre salud intestinal en acuicultura muestra cómo AquaStar® Growout puede mejorar la protección natural de las especies cultivadas.

Foto: KuLouKu

Por el Dr. Benedict Standen

Las micotoxinas en la acuicultura: 8 cosas que necesita saber

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8 datos claves acerca de las micotoxinas que revelan los peligros reales para la producción acuícola.

Por Rui Gonçalves MSc

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: Paolo Doncecchi, Rui Gonçalves, Benedict Standen Mercadeo: Herbert Kneissl Gráficos: Reinhold Gallbrunner Investigación: Franz Waxenecker, Ursula Hofstetter, Paolo Doncecchi Editor: BIOMIN Holding GmbH

Erber Campus 1, 3131 Getzersdorf, Austria

Tel: +43 2782 8030 www.biomin.net ©Copyright 2016, 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.

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Una revista de BIOMIN

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Science & Solutions • Número 30

Fotos: Willyam Bradberry, Ammit Jack

Probióticos para impulsar la salud inmunológica e intestinal Por Benedict Standen, Gerente de Producto - Acuicultura

Este tercer artículo de nuestra serie sobre salud intestinal en acuicultura ilustra cómo AquaStar® Growout, un probiótico multicepa, puede mejorar la protección natural de las especies cultivadas, tal como lo demuestran tres estudios científicos recientes con tilapia.

E

l intestino es uno de los principales portales de entrada para patógenos invasores. Para infectar con éxito al huésped, un patógeno debe atravesar y sobrevivir a múltiples obstáculos y ataques ejecutados por el sistema inmune del huésped.

Respuesta inmune innata = primera consideración

Figura 1. Abundancia de células caliciformes y LIEs en el intestino de peces alimentados con AquaStar® Growout en la dieta a 3 g/kg luego de cinco semanas 45

40.95

40 35

29.5

30 25 20 15 10

4.77

7.55

Al igual que en los mamíferos, el sistema inmune de los peces puede separarse en respuestas innatas (no específicas) y adaptativas (específicas). En comparación con los mamíferos, los peces son más dependientes de la respuesta inmune innata por dos razones principales. En primer lugar, el sistema inmune innato se ha desarrollado para ser no específico y por tanto es capaz de montar una respuesta frente a una amplia variedad de patógenos. En segundo lugar, debido a la naturaleza ectotérmica de los peces, la inmunidad adaptativa puede tardar un tiempo considerable. Por ejemplo, la producción de anticuerpos en los salmónidos puede tomar hasta seis semanas, en comparación con tan solo horas o días para el sistema inmune innato.

como por bacterias probióticas. Por ejemplo, luego de alimentar tilapias con AquaStar® Growout a 3 g/kg durante cinco semanas, se descubrió que había aproximadamente 60 % más de células caliciformes en el intestino (Figura 1). Estas células caliciformes adicionales podrían contribuir a una mayor producción de moco, proporcionando así una barrera más impenetrable, retardando potencialmente a los patógenos e impidiendo su unión al epitelio subyacente.

Reforzar la primera línea de defensa

Fortalecer la barrera: densidad de microvellosidades

La capa de moco producida por las células caliciformes proporciona la línea de defensa inmediata. El moco funciona atrapando y removiendo patógenos, al proporcionar una barrera tanto física como química, ya que contiene una serie de compuestos antimicrobianos. La capa de moco puede ser modificada por la microbiota comensal así

Una revista de BIOMIN

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Células caliciformes n Control

IELs n AquaStar®

Fuente: BIOMIN

Por debajo de la capa de moco yace el epitelio, compuesto fundamentalmente por enterocitos. Estas células están recubiertas con microvellosidades. Se ha demostrado mediante microscopía electrónica que AquaStar® Growout puede aumentar significativamente la densidad de microvellosidades en el intestino. Este

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Probióticos para impulsar la salud inmunológica e intestinal

Figura 2. Micrografías electrónicas que muestran las microvellosidades de peces alimentados con una dieta control (a) y una dieta con AquaStar® Growout (b). Los espacios entre las microvellosidades (MV), tal como se ven en la micrografía a, proporcionan un punto de entrada para patógenos oportunistas. En comparación con la micrografía b, las microvellosidades proporcionan una barrera impenetrable, bloqueando la entrada de patógenos

a

b

Fuente: BIOMIN

incremento presenta un doble beneficio; en primer lugar, las microvellosidades más numerosas aumentarán la superficie de contacto de modo que el huésped pueda obtener más nutrientes del alimento.

En segundo lugar, todo espacio entre las microvellosidades representa una oportunidad para que los patógenos penetren al epitelio e infecten al pez (Figura 2). Por tanto, la mayor densidad de microvellosidades causada por el probiótico contribuye a una barrera más eficiente entre el interior y el exterior del intestino, bloqueando a los patógenos.

Mayor infantería de leucocitos Suponiendo que un patógeno sea capaz de traspasar el epitelio, un ejército

Salud inmunológica general: una extensión de la salud intestinal Si un patógeno logra superar el sistema inmune local (es decir, en el intestino), entonces queda a merced del sistema inmune sistémico. En los peces, esto es controlado por el riñón craneal.

Por tanto, los tejidos del riñón craneal también se analizaron en busca de la expresión de genes relacionados con la inmunidad. De modo similar al intestino, los análisis de RT-PCR demostraron que las expresiones génicas de los genes de inmunidad (TLR2, pro y antiinflamatorios) eran todas elevadas en peces alimentados con probióticos. Esto revela que los probióticos pueden tener un beneficio de gran alcance en la inmunidad del huésped, no solo en los tejidos locales donde ocurrió la exposición inicial, sino también a nivel de todo el organismo.

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de glóbulos blancos, conocidos en conjunto como leucocitos intraepiteliales (LIEs), estará esperando para atacar al patógeno. En los tres ensayos realizados en la Universidad de Plymouth, el agregar AquaStar® Growout en dietas de tilapia condujo a poblaciones significativamente mayores de LIE. Este incremento varió entre 22 – 38 %, dependiendo de la dosis de probiótico, así como de la duración de la alimentación (Figura 1).

Mejor disposición inmunológica Todos los patógenos expresan patrones moleculares asociados a patógenos (PAMPs por su sigla en inglés) en su superficie celular.

Estos son reconocidos por sus respectivas moléculas receptoras como los TLRs, que notifican al huésped sobre el tipo de patógeno (a saber, bacteriano, viral, fúngico, etc.)

(Figura 3). Los análisis de expresión génica, realizados en intestino de tilapia, muestran que AquaStar® Growout puede sobreregular la expresión de TLR2 aproximadamente unas cinco veces. El TLR2 es importante para reconocer las bacterias Gram-positivas. Esto es particularmente importante porque la tilapia (junto a muchas otras especies de agua cálida) es susceptible a una variedad de infecciones Gram-positivas, muy especialmente a Streptococcus.

Una vez activados, los TLRs inician una serie de caminos moleculares que conducen a la producción de citocinas proinflamatorias.

El agregar AquaStar® Growout en dietas de tilapia causó un incremento en la expresión de los genes proinflamatorios, IL-1β y TNFα. Estos datos sugieren un pez que está más preparado para combatir futuros

Science & Solutions • Número 30

Benedict Standen Gerente de Producto – Acuicultura

Figura 3. Modulación de la inmunidad intestinal a través de la señalización por TLR (por sus siglas en inglés). Los patógenos (y de hecho los probióticos) se unen a los TLRs. Al activarse, las proteínas adaptadoras como la proteína 88 de respuesta primaria de diferenciación mieloide (MYD88) son reclutadas. Cuando esto ocurre, el IKB (inhibidor del factor nuclear kappa B (NFKB)) es fosforilado (P) y degradado por la célula. Esto permite al NFKB pasar desde el citoplasma hacia el núcleo de la célula donde inicia la transcripción de citocinas proinflamatorias

PAMP Pa

tó

El TLR reconoce los patógenos intestinales a través de PAMPS.

ge

no

TLR

Lumen intestinal Enterocito intestinal

MYD88

Al activarse los TLRs, las proteínas adaptadoras como MYD88 son reclutadas.

IkB

El reclutamiento de MYD88 inicia la fosforilación y degradación de IKB, dejando a NFKB libre para pasar hacia el núcleo.

P

P

NFkB NFκB ingresa al núcleo donde activa los genes que conducen a la transcripción de citocinas proinflamatorias.

Adaptado de Cerf-Bensussan & Gaboriau-Routhiau 2010

patógenos potenciales, ya que el huésped puede reconocer y eliminar la amenaza mucho más rápidamente, exhibiendo así mayor disposición inmunológica.

Alcanzar el equilibrio correcto El intestino alberga un gran número de microorganismos comensales. Es importante que éstos sean protegidos por el huésped, ya que desempeñan importantes funciones en el desarrollo del intestino, la nutrición y la inmunidad. Las citocinas antiinflamatorias son parte de un mecanismo de tolerancia que actúa para insensibilizar al huésped, de modo que no inicie una respuesta inmune para atacar las bacterias ‘buenas’. Asimismo, actúan para compensar las citocinas proinflamatorias, manteniendo así un equilibrio dentro del sistema inmune de la mucosa.

Ensayos in vivo con tilapia demuestran que la expresión génica de dos genes

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antiinflamatorios, IL-10 y TGFß, también puede incrementarse al agregar AquaStar® Growout. Este resultado nos indica dos cosas; primero, que el huésped no ve a los probióticos como una amenaza y segundo, que los probióticos pueden ayudar a promover y mantener la tolerancia de la mucosa.

Conclusión Tal como lo demuestra esta investigación, AquaStar® Growout puede mejorar la función de la barrera intestinal, promover un estado superior de disposición inmunológica y mejorar los mecanismos de tolerancia, tanto en el intestino como en otros tejidos de importancia inmunológica.

Esto abre las puertas a animales más sanos, menos oportunidades de enfermedad y menor intervención quimioterapéutica en la producción acuícola.

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Science & Solutions • Número 30

Las micotoxinas en la acuicultura: 8 cosas que necesita saber Por Rui Gonçalves, Científico en acuicultura

Las micotoxinas, metabolitos secundarios producidos por hongos, pueden perjudicar a muchas variedades de especies acuícolas. A continuación se presentan 8 datos claves acerca de las micotoxinas que revelan los peligros reales para la producción.

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Los ingredientes alimenticios de origen vegetal exponen a micotoxinas a la acuicultura

Las micotoxinas están presentes en muchos productos agrícolas y son producidas en diversas etapas, p. ej. antes o después de la cosecha, durante el transporte o durante el almacenamiento. Una reciente tendencia a reemplazar las proteínas de origen animal, como la harina de pescado, por fuentes de proteína vegetal o la inclusión de otros subproductos de cultivos disponibles comercialmente (p. ej. granos secos solubles de destilería, DDGS (por sus siglas en inglés)) aumenta la probabilidad de contaminación de los alimentos acuícolas con micotoxinas.

Las micotoxinas son producidas por diversos hongos

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Foto: Andrew Linscott

Las micotoxinas incluyen más que solo las aflatoxinas

La presencia de aflatoxinas en harina de semilla de algodón reveló los peligros de las micotoxinas en la acuicultura

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Las micotoxinas han sido una amenaza reconocida desde 1960

En 1960 en California, la harina de semilla de algodón contaminada con aflatoxinas causó un brote de aflatoxicosis en trucha arcoíris criada en viveros (Onchorhynchus mykiss). Esto ocurrió más o menos al mismo tiempo que, la mejor conocida, enfermedad „X” de los pavos que mató grandes cantidades de pavos en Inglaterra (siendo nuevamente responsables las aflatoxinas). Desde entonces, los investigadores han invertido largo tiempo en trabajar para comprender mejor los efectos de las micotoxinas.

Una revista de BIOMIN

En acuicultura, las aflatoxinas continúan siendo la micotoxina más frecuentemente estudiada en la investigación científica. Los artículos científicos sobre la toxicidad de las aflatoxinas en especies de peces y crustáceos abarcan: • Trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss) • Bagre de canal (Ictalurus punctatus) • Tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus) • Rohu (Labeo rohita) • Robalo europeo o lubina (Dicentrarchus labrax) • Carpa dorada (Carassius auratus gibelio) • Camarones Sin embargo, las aflatoxinas comprenden apenas una pequeña pieza del rompecabezas completo. Los investigadores han identificado más de 400 micotoxinas en todo el mundo.

La mayor atención se centra en los metabolitos de mayor incidencia, a saber, aflatoxinas (AFLA), ocratoxina A (OTA), fumonisinas (FUM), deoxinivalenol (DON) y zearalenona (ZEN). Si bien en especies acuícolas estas micotoxinas han sido menos investigadas que las aflatoxinas, los estudios sugieren que las mismas pueden tener efectos negativos en las especies acuícolas (Cuadro 1).

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Las micotoxinas en la acuicultura: 8 cosas que necesita saber

Fusarium • Deoxynivalenol (DON) • Zearalenona (ZEN) • Fumonisina (FUM)

Figura 1. Los hongos micotoxigénicos normalmente pueden producir más de una micotoxina

Aspergillus • Aflatoxins (Afla) Penicillium • Ocratoxina A (OTA)

Cuadro 1. Efectos de micotoxinas documentados en especies acuícolas Micotoxina

Deoxynivalenol (DON)

Zearalenona (ZEN)

Fumonisinas (FUM)

Ocratoxina A (OTA)

Especie estudiada

Dosis en partes por billón (ppb)

Referencia

Trucha arcoíris Oncorhynchus mykiss

300 a 2600

Hooft et al. 2011

Camarón blanco del Pacífico Litopenaeus vannamei

200 a 1000

Trigo-Stockli et al. 2000

Camarón tigre negro Penaeus monodon fabricius

500 a 1000

Supamattaya et al. 2005

Carpa común Cyprinus carpio l.

621 a 797

Pietsch et al. 2015

Trucha arcoíris Oncorhynchus mykiss Camarón blanco del Pacífico Litopenaeus vannamei

100 20 a 200

Meredith et al. 1998 García-Morales et al. 2013

Carpa común Cyprinus carpio

15

Agouz y Anwer 2011

Robalo europeo (lubina) Dicentrarchus labrax l.

277

El-Sayed et al. 2009

Fuente: BIOMIN

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8

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Las micotoxinas pueden perjudicar a las especies acuícolas

Las micotoxinas pueden elevar los costos de producción

En general, la mayoría de las micotoxinas que tienen el potencial de reducir el crecimiento y el estado de salud de los animales cultivados en acuicultura son producidas por especies de Aspergillus, Penicillium y Fusarium (Figura 1).

Químicamente presentan una amplia variedad de estructuras, con diferencias también en sus efectos biológicos, p. ej. carcinógenas, teratogénicas, mutagénicas, estrogénicas, neurotóxicas o inmunotóxicas.

Los metabolitos tóxicos producidos por estos hongos son conocidos por ser ya sea carcinógenos (p. ej. aflatoxina B1, ocratoxina A, fumonisina B1), estrogénicos (zearalenona), neurotóxicos (fumonisina B 1), nefrotóxicos (ocratoxina), dermatotóxicos (tricotecenos) o inmunosupresores (aflatoxina B1, ocratoxina A y toxina T-2).

Se ha estimado que el impacto de las micotoxinas en la tasa de crecimiento de los peces incrementa la tasa de conversión alimenticia (TCA) en promedio un 5 %. Dada la prominencia de los alimentos acuícolas balanceados en la acuicultura, esta pérdida de eficiencia podría traducirse fácilmente en un aumento de los costos de producción en 4 % o más. (Para más información, véase Las micotoxinas y su impacto económico en la acuicultura en Science & Solutions, número 10).

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Incidencia bastante alta de micotoxinas en alimentos balanceados acuícolas Según datos anuales del Estudio sobre micotoxinas de BIOMIN entre enero y diciembre de 2014, 41 muestras

Science & Solutions • Número 30

Rui Gonçalves Científico en acuicultura

Las micotoxinas pueden alterar la salud de las especies cultivadas y elevar los costos de producción.

Cuadro 2. Resultados del estudio sobre micotoxinas de BIOMIN 2014 para alimentos balanceados acuícolas Micotoxinas

AFLA

ZEN

DON

FUM

OTA

Número de muestras analizadas (n)

37

37

37

41

37

Muestras positivas (n)

22

22

25

21

21

59%

59%

68%

51%

57%

Promedio de positivos (ppb)

49

71

162

637

2

Máximo (ppb)

221

306

413

7,534

5

Promedio (ppb)

29

42

109

326

1

% positivo

Figura 2. Presencia simultánea de micotoxinas en alimentos balanceados acuícolas en 2014

7% 17%

n Ninguna detectada, por debajo del límite de detección n 1 micotoxina

76%

n 2 o más micotoxinas

Fuente: BIOMIN

Fuente: BIOMIN

de alimento balanceado acuícola terminado tanto para camarones como para peces en acuicultura revelaron una amplia contaminación con micotoxinas. De acuerdo con estos resultados (Cuadro 2), el deoxinivalenol fue la micotoxina más prevalente a nivel mundial, con 68 % de las muestras positivas, seguido de AFLA y ZEN (ambas 59 % positivas), OTA (57 %) y FUM (51 %). Los niveles de fumonisinas fueron relativamente altos en cuanto a concentración, con un promedio de 637 ppb para las 21 muestras positivas y un valor máximo de 7,534 ppb.

Al comparar la literatura existente sobre los valores sensibles de ciertas especies a las micotoxinas, podemos encontrar varias especies acuícolas p. ej. trucha arcoíris, camarón blanco del Pacífico, camarón negro y tilapia del Nilo que se reportan como sensibles a los niveles encontrados.

(Figura 2) revelan que tres de cada cuatro muestras analizadas contenían dos o más micotoxinas. Diecisiete por ciento de las muestras estaban contaminadas con una micotoxina, y solo 7 % de las muestras no contenían niveles detectables de ninguna de las cinco micotoxinas.



Los alimentos acuícolas balanceados contienen normalmente varias micotoxinas diferentes Si bien una única micotoxina en sí misma, en cantidades suficientes, puede perjudicar a las especies cultivadas, la realidad es tal que la mayoría de los animales se enfrenta a la contaminación por múltiples micotoxinas al mismo tiempo.

Los datos del Estudio sobre micotoxinas de BIOMIN

Una revista de BIOMIN



Las múltiples micotoxinas pueden ser aún peores que una única Las micotoxinas pueden tener efectos complejos sobre los organismos vivos en una de tres maneras. Los efectos aditivos se reducen a una suma básica: los impactos de dos micotoxinas son iguales a la suma del daño causado al animal por cada una separadamente.

Los efectos sinérgicos significan que los efectos adversos se magnifican y conducen por tanto a un daño mayor general para el animal. Los efectos antagonistas implican una alteración o “anulación” de los impactos, aunque esto no es común. Pocos estudios abordan los efectos combinados de las micotoxinas en la acuicultura. En un estudio (Carlson, 2001) se demostró que la fumonisina B1 no era carcinógena para la trucha arcoíris a 0, 3.2, 23, y 104 mg/kg durante 34 semanas. Cuando las truchas se alimentaron con una dieta que contenía fumonisina B1 y aflatoxina B1 durante 42 semanas, se observaron tumores hepáticos, lo que indica un efecto sinérgico.

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