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Efecto de los oligosacáridos de manano sobre la microbiota y productividad de camarón en Ecuador
El camarón blanco Litopenaeus vannamei es importante para la industria pesquera y acuícola del Pacífico oriental, pero padece enfermedades como el síndrome de mortalidad temprana que ha surgido recientemente en cultivos alrededor del mundo. Se han identificado muchos patógenos bacterianos, pero en general la microbiota de L. vannamei todavía es poco conocida. Utilizando un enfoque de secuenciación de próxima generación (NGS), este estudio elaborado por investigadores chilenos, evaluó el impacto de la inclusión en la dieta del oligosacárido de manano (polímero lineal de azúcar), (MOS, 0.5% p / p), sobre la microbiota de L. vannamei y el comportamiento de la producción de esta especie bajo condiciones de cultivo intensivo en Ecuador.
Por: Oreste Gainza y Jaime Romero *
La suplementación con MOS en este estudio duró 60 días, luego de lo cual se cosecharon los camarones en los estanques y se recopilaron los datos de producción. La adición de MOS mejoró los resultados de productividad al aumentar la supervivencia del camarón en un 30%. El enfoque de secuenciación de próxma generación (NGS) reveló diferencias cuantitativas en la microbiota del camarón entre los que recibieron MOS y los que se encontraron en condiciones de control.
En el tratamiento con inclusión de MOS en la dieta, el phylum predominante fue Actinobacteria (28%); mientras que el grupo de control estaba dominado por el phylum Proteobacteria (30%). El MOS también se ha relacionado con una mayor prevalencia de bacterias similares a Lactococcus y Verrucomicrobiaceae. Además, bajo el tratamiento de MOS, la prevalencia de posibles patógenos oportunistas, como Vibrio, Aeromonas, Bergeyella y Shewanella, fue insignificante. Esto puede ser atribuible a que MOS bloquea la adhesión de patógenos a las superficies de los tejidos del huésped. Juntos, estos hallazgos apuntan al hecho de que las mejoras en el rendimiento (supervivencia) implementando el MOS en la dieta de los camarones pueden estar relacionadas con el impacto en la microbiota, ya que las líneas bacterianas con potencial patogénico hacia los camarones se excluyeron en el intestino.
Introducción
El camarón de “pata blanca” Litopenaeus vannamei es originario de las aguas de la costa este del Pacífico ecuatorial. El cultivo comercial comenzó en Ecuador en 1968 en la provincia de El Oro, donde se realizó este estudio. La industria del camarón también ha sido importante en otras regiones, como Oriente Medio, Sudeste de Asia, el Subcontinente Indio y China. La producción de la industria del camarón en países latinoamericanos como Brasil, Honduras, México y Ecuador, es relevante dentro del contexto económico de la acuicultura en la región.
A pesar de este aparente éxito en términos de expansión de la producción, a nivel mundial la camaronicultura continúa sufriendo pérdidas significativas debido a los efectos de una amplia gama de enfermedades. En los últimos años, el Síndrome de Necrosis Hepatopancreática Auda (AHPNS, por sus siglas en inglés) ha afectado las áreas de producción de L. vannamei en todo el mundo, provocando grandes pérdidas económicas y afectando significativamente la producción. Esta enfermedad es causada por Vibrio parahaemolyticus, que coloniza el tracto digestivo y libera toxinas que afectan el hepatopancreas.
Tradicionalmente, las estrategias de lucha contra enfermedades en cultivos acuáticos se han basado en el uso de antibióticos y quimioterapéuticos; actualmente, sin embargo, las directivas de bioseguridad de los mercados y la legislación ambiental de los países productores han limitado este enfoque. El empleo de antibióticos para el control de brotes masivos de enfermedades bacterianas en el cultivo de camarones ha aumentado la posibilidad de la aparición de cepas bacterianas resistente a los antibióticos debido a la presión selectiva ejercida por los residuos de antibióticos en el medio ambiente (por ejemplo, fondos, sedimentos) y por la exposición no intencional de camarones cultivados o silvestres a los antibióticos.
Hoy en día, es ampliamente aceptado que la prevención es más aconsejable que el tratamiento; así, se han desarrollado estrategias para modificar la microbiota intestinal con el objetivo de promover la colonización de bacterias beneficiosas y prevenir la colonización de bacterias potencialmente patógenas.
Los oligosacáridos de manano (MOS) son glúcidos obtenidos de las células de la levadura Saccharomyces cerevisiae.
El uso de MOS para bloquear la colonización de patógenos deriva de la concepción de que ciertos polisacáridos podrían usarse para bloquear el mecanismo de reconocimiento y adhesión de patógenos potenciales a las moléculas en las superficies de los tejidos del huésped (competencia por los sitios de unión). Esta acción reduciría la adhesión de los patógenos al tracto digestivo, dejándolos excretados en las heces. Esto puede conducir a la mejora de la integridad y el rendimiento de la barrera epitelial intestinal.
No hay publicaciones anteriores que utilicen la secuenciación profunda (secuenciación de próxima generación, NGS) para abordar los efectos de MOS en la microbiota de L. vannamei. Varias investigaciones han informado los efectos de MOS en el rendimiento del cultivo de crustáceos, incluidos parámetros como las tasas de crecimiento, supervivencia, proliferación de hemocitos, actividad de polifenoloxidasa y cambios en la morfología gastrointestinal (GI). En términos de análisis microbiológicos, sólo se ha descrito la variación cuantitativa de las bacterias aerobias. Sin embargo, estas investigaciones previas se llevaron a cabo en condiciones de laboratorio y sólo involucraron bacterias cultivables. Por lo tanto, estas observaciones no han sido validadas a escala comercial, lo que limita la aplicación de esos prebióticos por el momento.
Resultados: Índices de respuesta de productividad a la inclusión de MOS:
La población de camarones en todos los estanques (MOS y control) se eliminó por completo porque toda la biomasa se cosechó para el mercado. Los resultados del cultivo revelaron un mejor desempeño en estanques cuyas poblaciones recibieron alimento suplementado con MOS, basado en la biomasa total cosechada (B) y el desempeño por área de cultivo (R). El análisis comparativo refleja aumentos significativos en B y R asociados con el tratamiento con 0.5% de MOS y destaca un aumento de 34% en la supervivencia (S). Mientras tanto, la respuesta de productividad, expresada en términos de peso promedio (W), conversión de alimentos (CV) y aumento de peso (WG), no mostró diferencias significativas (p> 0.05).
Discusión
Hasta donde sabemos, este artículo presenta la primera descripción de la diversidad y composición de taxones de microbiota de L. vannamei bajo tratamiento dietético con MOS en una instalación de acuicultura comercial. No hay informes previos basados en NGS que aborden el efecto de MOS en la microbiota de L. vannamei. Los parámetros de productividad se han informado previamente, pero esos informes se han limitado a las condiciones de laboratorio a nivel experimental.
La composición de la microbiota del camarón en condiciones de control es consistente con investigaciones previas sobre esta especie, y está de acuerdo en que las Proteobacterias son el filo dominante, con niveles de abundancia relativa entre 28 y 70%. Otros phyla que mostraron una gran abundancia en condiciones de control fueron Bacteroidetes (22%) y Actinobacteria (11%), cuyos valores coincidieron con los de algunos de los estudios anteriores; sin embargo, en general, esos estudios mostraron niveles variables de abundancia relativa.
No hay trabajos publicados sobre la modulación de microbiota en L. vannamei por MOS como parte de la dieta. Sin embargo, informes en otros crustáceos han descrito reducciones en los recuentos de Vibrio. Esta reducción en la colonización del tracto digestivo por patógenos potenciales conduciría a una mejora en la integridad y funcionalidad de la barrera intestinal epitelial. En consecuencia, la ausencia de patógenos potenciales en camarones tratados con MOS promovió la presencia de Verrucomicrobiaceae y Lactococcus no cultivados.
En 2010, Daniels et al. declararon que la acción de MOS estabiliza la composición de la microbiota y suprime en parte las variaciones e influjos de nuevas cepas bacterianas del medio ambiente. Esta declaración es totalmente coherente con los resultados de este análisis de diversidad y puede extenderse para decir que la acción del MOS también controla la afluencia de cepas bacterianas con posible patogenicidad para L. vannamei. La innovación clave de esta investigación se puede resumir como el primer enfoque a través de NGS para el manejo de la modificación de la microbiota de L. vannamei en condiciones de cultivo comercial.
Este artículo es una versión divulgativa desarrollada por Sergio Monroy, quien es director de la empresa mexicana Biotecnologías Acuícolas SCP, del artículo titulado “Effect of mannan oligosaccharides on the microbiota and productivity parameters of Litopenaeusvannamei shrimp under intensive cultivation in Ecuador” autoría de Oreste Gainza y Jaime Romero que fue publicado originalmente en el Journal Scientific Reports de Nature Research en 2020. Y se encuentra disponible en su versión completa a través de esta dirección electrónica: https:// www.nature.com/articles/s41598-020-59587-y
