Se ha comprobado que la agavina funciona como una fibra dietética, ya que es resistente a la digestión y favorece el crecimiento de bacterias beneficiosas, por lo que en este estudio se evaluó su efecto sobre la estructura de la microbiota del intestino y el hepatopáncreas del Litopenaeu vannamei.
Diversos estudios han demostrado la importancia de la microbiota en su huésped, incluso en el caso del camarón. La composición de la microbiota del Litopenaeu vannamei depende de factores ambientales entre los que se pueden mencionar la salinidad del agua y la dieta, y factores biológicos como el órgano y la etapa de desarrollo.
La producción de camarones es la actividad acuícola más rentable a escala mundial, principalmente debido a la creciente demanda de las especies Litopenaeu vannamei y Penaeus monodon. Sin embargo, muchos factores, como mala calidad del agua e infecciones por virus y bacterias, pueden impedir una producción de camarones óptima, al igual que una tasa de conversión y un rendimiento razonables.
“En muchos casos, estas complicaciones pueden prevenirse con un manejo adecuado en la camaronicultura, a través de recambio de agua, prebióticos y probióticos, considerando las restricciones impuestas en el uso de antibióticos.”
Además, el ambiente de la granja influye de manera importante en el intercambio microbiano entre agua, sedimentos y camarones. Este intercambio es esencial para mantener un balance adecuado entre microbios beneficiosos, inocuos y patógenos.
La harina de pescado es un ingrediente tradicional en las dietas de camarón, pero se ha convertido en un ingrediente limitante por la alta demanda, requiriéndose la introducción de un adecuado sustituto de proteína vegetal.
Desafortunadamente, en lo concerniente a L. vannamei, las dietas bajas en harina de pescado resultan en crecimiento reducido y rendimiento general deficiente. Diferentes enfoques han modulado la microbiota del camarón a través de la dieta, mejorando el crecimiento, la resistencia a enfermedades y la productividad.
“Se ha demostrado que la agavina, componente fructano del agave, es una mezcla compleja de carbohidratos solubles con una amplia variedad de patrones estructurales en proporciones que dependen de la especie de agave, una combinación tan única que llevó a proponer la denominación de las inulinas como agavina.”
Se ha comprobado que, al igual que la inulina lineal, la agavina también funciona como una fibra dietética, ya que es resistente a la digestión y favorece el crecimiento de bacterias beneficiosas, por lo que en este estudio se evaluó su efecto sobre la estructura de la microbiota del intestino y el hepatopáncreas del L. vannamei.
Método
En la Tabla 1 se presentan la formulación de las dietas empleadas en las pruebas y su composición proximal. Los fructanos de agave empleados en el estudio se obtuvieron de una planta de Agave tequilana Weber var. azul de 5 años de antigüedad, cultivada en Morelos, México.
El bioensayo se realizó dentro de un estanque de tierra (5 ha) de la camaronera “Camarones El Renacimiento S.P.R. de R.I.” en Sinaloa, México, durante 28 días, siguiendo las condiciones de cultivo tradicional, que consiste en un cultivo semintensivo con 20% de recambio de agua por día.
Los alimentos se suministraron dos veces al día de forma manual y monitoreando el consumo mediante bandejas de alimentación. Las dietas contenían aproximadamente 375 g kg-1 de proteína bruta y 95 g kg-1 de lípidos brutos con tres niveles de agavina: la dieta basal (BD) sin agavina añadida, la dieta AG2 con 2% p/p de agavina, y AG10 con 10% p/p de agavina.
“Se tomaron 180 camarones de peso similar y se distribuyeron en forma aleatoria en tres grupos de dietas (BD, AG2 y AG10), en tres repeticiones en 9 jaulas (110×110×120 cm), conteniendo 20 camarones por jaula, sumergidas a 90 cm de agua de mar dentro del estanque.”
Al final del bioensayo, los camarones de cada aula se contaron y pesaron para determinar supervivencia y ganancia de peso (WG, por sus siglas en inglés), para luego calcular tasa de ganancia de peso (WGR), tasa de crecimiento específico (SGR), consumo de alimento (FI), factor de conversión alimenticia (FCR), tasa de supervivencia (SR) y otros parámetros de crecimiento.
Resultados
Los camarones alimentados con la dieta que contenía 2% de agavina (AG2) mostraron un FCR significativamente más bajo (p > 0.05) y un total de consumo de alimento (TFI, por sus siglas en inglés) y una relación de eficiencia de proteínas (PER, por sus siglas en inglés) significativamente más altos (p < 0.05) que BD (Tabla 2).
Sin embargo, no se observó diferencia significativa en la supervivencia y otros parámetros evaluados entre todos los grupos (Tabla 2). La dieta tuvo un efecto determinista más sustancial en la microbiota del hepatopáncreas que en el intestino.
El análisis de diversidad alfa mostró que la dieta AG2 parecía disminuir la diversidad y riqueza en ambos órganos, siendo solo significativa en el intestino. Por el contrario, la dieta AG10 tendió a aumentar la diversidad y riqueza alfa en ambos órganos. Sin embargo, la diferencia no fue significativa.
“Se observó que la mayoría de Unidades Taxonómicas Operacionales se compartieron entre los tratamientos.”
Los filos más abundantes para hepatopáncreas fueron Proteobacteria con 65.31%, 63.17% y 54.18% para las dietas AG2, AG10 y BD respectivamente, y para el intestino con 60.76%, 54.79% y 49.88% para las dietas AG2, AG10 y BD respectivamente.
Los resultados sugieren que AG10, la dieta que contenía 10% de agavina, indujo el enriquecimiento del mayor número de taxones en ambos órganos. El mayor impacto de las dietas en taxones diferencialmente abundantes en el hepatopáncreas estuvo de acuerdo con el efecto más sustancial también observado en la diversidad beta para este órgano.
De los 42 microbios benéficos encontrados en la microbiota del camarón, se observaron nueve especies ya presentes en la agavina. De esos nueve, cinco especies estaban presentes en todas las muestras de camarones (Figura 1).
Curiosamente, las otras dos especies (Lactobacillus lactis y Lactobacillus delbrueckii) solo se encontraron en camarones alimentados con agavina (tanto AG2 como AG10), pero estuvieron ausentes en camarones alimentados con la dieta BD (Figura 1).
Además, Lysinibacillus fusiformis, presente en agavina, solo se encontró en camarones alimentados con AG10 (Figura 1). Estos resultados sugieren que estos tres microbios beneficiosos podrían haberse introducido con agavina, ya que estaban ausentes en los camarones alimentados con la dieta BD.
Discusión
Es esencial comprender el papel que juega la microbiota en la salud y la enfermedad del camarón para poder manejar su composición durante las condiciones estresantes que podrían afectar la producción en las granjas. En este contexto, diversas investigaciones han demostrado el efecto beneficioso de los prebióticos en las instalaciones de producción de camarones.
En este estudio, la aplicación de una dieta suplementada con 2% de agavina mostró un impacto favorable en los parámetros de crecimiento del camarón, como lo revela el FCA y un consumo de alimento significativamente más bajo, en concordancia con otros trabajos donde las fibras dietéticas se incluyen en la dieta en calidad de prebióticos.
Esta mejora en el FCA podría estar relacionada con el índice de eficiencia proteica significativamente mayor, obtenido con la dieta enriquecida con agavina al 2% en comparación con la dieta basal, sugiriendo que los cambios en la microbiota podrían estar asociados con una mayor eficiencia de la ingesta de proteínas.
“Es interesante cómo una mayor proporción de agavina en la dieta para camarones (AG10) mantiene los mismos parámetros de rendimiento de crecimiento que los camarones alimentados con la dieta BD.”
Se sugiere que la mejora de los parámetros de desempeño del crecimiento usando agavina al 2% puede deberse a un efecto de saciedad observado en un menor consumo de alimento, contrario al evidenciado con agavina al 10%.
Se han identificado efectos dependientes de la dosis de inulinas en humanos, donde una dosis más alta no necesariamente tiene un mejor efecto, sino que puede ser el caso contrario.
Los resultados demuestran que los cambios en la microbiota del camarón dependen de la concentración de agavina en la dieta. La riqueza y diversidad microbiana general y la abundancia de bacterias probióticas aumentaron con una dosis alta de agavina (10%).
“En contraste, la riqueza, diversidad y abundancia de bacterias probióticas disminuyó con una dosis baja de agavina (2%).”
Se ha observado que los cambios en la microbiota del intestino del camarón dependen de la dosis del prebiótico. El hepatopáncreas y el intestino del camarón son órganos esenciales para la absorción y la digestión de nutrientes.
La adición de agavina solo ejerce un efecto significativo sobre la estructura de diversidad beta del hepatopáncreas, agrupando la microbiota según cada dieta. Por el contrario, este efecto no estuvo presente en el análisis de diversidad beta de los intestinos.
Este comportamiento sugiere un proceso determinista al agregar agavina a la dieta, un efecto que fue más fuerte en el hepatopáncreas que en los intestinos.
En general, los resultados sugieren que la agavina podría ser un excelente prebiótico de oligosacáridos, disacáridos, monosacáridos y polioles fermentables para enfermedades asociadas al hepatopáncreas, debido al efecto determinista en la estructura de la microbiota de este órgano.
Tal comportamiento también indica que la estructura de la microbiota del hepatopáncreas podría estar más influenciada por los prebióticos que la del intestino.
“La suplementación con agavina al 2% mejoró el rendimiento del crecimiento, aunque la abundancia de microbios beneficiosos fue significativamente mayor al 10% en comparación con el control. Sin embargo, el rendimiento de crecimiento al 10% fue el mismo observado para la dieta basal.”
Se podría considerar que un alimento suplementado con 10% de agavina ofrece mejor protección que 2% contra posibles patógenos, sin reducir el rendimiento de crecimiento de los camarones. Estos hallazgos aclaran que la concentración de prebióticos es crucial cuando se implementa una estrategia de prebióticos en el cultivo de camarones.
El hepatopáncreas de AG2 se enriqueció con los géneros Methylobacterium y Bradyrhizobium. Los miembros de Bradyrhizobium son capaces de fijar nitrógeno. La fijación bacteriana de nitrógeno es utilizada por distintos organismos para compensar dietas nutricionalmente desequilibradas con alto contenido de carbono y bajo contenido de nitrógeno.
“El índice de eficiencia proteica fue significativamente mayor en la dieta con 2% de agavina que en la de control, sugiriendo que el Bradyrhizobium enriquecido podría participar en la fijación de nitrógeno, provocando el aumento en el índice de eficiencia proteica.”
En estudios recientes se propuso un proceso similar para Totoaba macdonaldi, un pez depredador en el que una dieta suplementada con 2% de agavina también mostró una mayor eficiencia proteica a través del enriquecimiento de Sinorhizobium, un género de bacterias fijadoras de nitrógeno.
Por otro lado, la familia Bacillaceae, específicamente el género Bacillus, se enriquecieron en los intestinos de la dieta AG10. Es bien conocido el potencial probiótico de la bacteria Bacillus, una bacteria probiótica multifuncional con una probada capacidad para aumentar la rentabilidad de la acuicultura.
Conclusión
El estudio muestra claramente una influencia dependiente de la dosis de agavina en la composición de la microbiota y el rendimiento general de L. vannamei. Si bien el objetivo de este estudio no fue dilucidar los mecanismos a través de los cuales la agavina participa en el metabolismo de L. vannamei, su inclusión en la dieta promueve una microbiota saludable mediante una mayor abundancia de microbios beneficiosos.
Se requiere más investigación para dilucidar el papel de la agavina en la mejora del crecimiento y la abundancia de microbios beneficiosos por medio del análisis de la expresión de genes involucrados en el sistema inmunológico.
Esta es una versión resumida desarrollada por el equipo editorial de Panorama Acuícola Magazine del artículo “AGAVIN INDUCES BENEFICIAL MICROBES IN THE SHRIMP MICROBIOTA UNDER FARMING CONDITIONS” escrito por JUAN PABLO OCHOA-ROMO, FERNANDA CORNEJO-GRANADOS, FILIBERTO
SÁNCHEZ, LUIGUIGALLARDO-BECERRA, MIRNA LUQUE-VILLEGAS, YESENIAVALDEZ-LÓPEZ, ADRIAN
OCHOA-LEYVA – Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM); ALONSOA. LOPEZ-ZAVALA – Universidad de Sonora (UNISON); MARÍA TERESA VIANA – Universidad Autónoma de Baja California (UABC); ROGERIO R. SOTELO-MUNDO – Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C. (CIAD); ANDRÉS COTA-HUÍZAR – Camarones El Renacimiento SPR de RI; AGUSTÍN LÓPEZ-MUNGUIA – Instituto de Biotecnología, UNAM. La versión original, incluyendo tablas y figuras, fue publicada en ABRIL de 2022 en NATURE.
Se puede acceder a la versión completa a través de https://doi.org/10.1038/s41598-022-10442-2
