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Bacteriófagos en la acuicultura: una alternativa para el control de Vibrio parahaemolyticus en granjas camaroneras

Bacteriófagos en la acuicultura: una alternativa para el control de Vibrio parahaemolyticus en granjas camaroneras

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AQUAMOL
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Por: Doménica Vargas-Arias, Daniel Aguilera-Pesantes y Patricio Bucheli*

En la acuicultura de Ecuador, la intensificación se ha convertido en un aspecto crucial para satisfacer la creciente demanda de camarón. Sin embargo, presenta desafíos significativos relacionados principalmente con la salud. En este contexto, se han identificado bacterias patógenas responsables de pérdidas en la producción, destacando la bacteria Vibrio parahaemolyticus vinculada con la necrosis hepatopancreática aguda. Este artículo resume una investigación en la cual se evaluó la eficiencia de bacteriófagos de manera preventiva y curativa en granjas con recirculación y renovación abierta, para reducir su presencia y sus efectos en la salud y producción de camarones.

Introducción

La intensificación de la producción acuícola en sistemas abiertos trae impactos ambientales que deben ser evaluados y abordados de manera apropiada. La planificación de todo proceso de intensificación debe incluir consideraciones para minimizar su impacto y garantizar su sostenibilidad a largo plazo.

En este esquema, los fenómenos de eutrofización son los más comunes, y probablemente, los más subestimados, observando con frecuencia la generación de toxinas o el incremento sustancial de sustratos biodisponibles para especies bacterianas patógenas oportunistas.

En la actualidad, el grupo bacteriano de patógenos oportunistas con mayor incidencia económica en los cultivos de camarón es Vibrio sp. Entre las especies más importantes asociadas a importantes pérdidas en larvas, juveniles y adultos, se encuentran: V. parahaemolyticus, V. vulnificus, V. harveyii, V. anguillarum, V. splendidus y V. alginolyticus (Chatterjee y Haldar, 2012).

“Las especies de Vibrio son oportunistas, pueden beneficiarse de las condiciones de cultivo y convertirse en huéspedes agresivos desde el inicio de un ciclo de cultivo (Xiao et al., 2017), así como generar afectaciones en cualquier momento.”

En la actualidad, es notoria la necrosis hepatopancreática aguda (AHPND, por sus siglas en inglés) (Saavedra-Olivos et al., 2018), reportándose mortalidades masivas de camarón a causa de esta enfermedad en China, Vietnam, Tailandia y Filipinas. En México, Soto-Rodríguez y otros (2015) identificaron a la especie de V. parahaemolyticus como agente causal de AHPND.

Recientemente, terapias con bacteriófagos han sido introducidas en la acuicultura como una alternativa para la prevención y tratamiento de infecciones bacterianas. Debido a la creciente relevancia que la AHPND ha adquirido durante los últimos años, se han desarrollado protocolos para el uso de bacteriófagos (Han, Tang y Corbin, 2018); los cuales son virus que infectan y se replican en bacterias, caracterizados por su habilidad de ser específicos, autoreplicantes y autolimitantes (Kasman, 2022). Es contundente el efecto lítico de los fagos sobre las poblaciones bacterianas, eliminándolas de manera rápida y eficiente.

“En Ecuador, se ha llevado a cabo un trabajo con el fin de definir las condiciones efectivas y seguras para la aplicación de bacteriófagos en la acuicultura. Este enfoque considera aspectos microbiológicos de la especie objetivo, como especie bacteriana, su concentración, el estado del organismo cultivado y la prevalencia en las piscinas.”

Estudios previos han destacado la necesidad de emplear una combinación de bacteriófagos para mejorar las tasas de éxito en el tratamiento para V. parahaemolyticus (Gózales-Gómez, Soto-Rodríguez, y otros, 2023). Aguilera et al. (2023), han demostrado la eficacia del uso de una combinación de 18 bacteriófagos específicos para V. parahaemolyticus en operaciones comerciales en Ecuador.

Este artículo resume una investigación en la cual se evaluó la eficiencia de bacteriófagos de manera preventiva y curativa en granjas con recirculación y renovación abierta, para reducir la presencia de V. parahaemolyticus y sus efectos en la salud y la producción de camarones, reportando resultados notables de dichos ensayos obtenidos a partir de tecnología desarrollada por APB-BIO, en Ecuador, para manejo de AHPND en cultivos de camarón.

Metodología

Aislamiento e identificación de Vibrio sp y bacteriófagos líticos

A partir del estudio de Aguilera et al. (2023), se realizó la bioprospección de Vibrio sp y bacteriófagos líticos provenientes de ecosistemas relacionados con la producción de camarón en Ecuador. Las bacterias se aislaron en medios de cultivo específicos para Vibrio, se identificaron cepas a nivel de especiemediante pruebas bioquímicas y se confirmaron con una secuenciación 16s mediante la tecnología de Oxford Nanopore.

La actividad de los bacteriófagos fue evaluada de acuerdo a la metodología descrita por Yang et al. (2020). Se seleccionaron 18 bacteriófagos específicos para V. parahaemolyticus, con el objetivo de desarrollar un cóctel compuesto por diferentes cepas, capaces de abarcar un amplio rango de hospedadores.

Pruebas en campo preventivas

Se seleccionaron 11 precriaderos de granjas con recirculación en el Golfo de Guayaquil, en granjas de continente, así como en granjas de renovación abierta en isla, incluyendo seis como grupo de tratamiento y cinco como grupo control. Además, se seleccionaron 22 piscinas de engorda en diversas ubicaciones, como granjas de recirculación y granjas de renovación en isla. Se asignaron 15 piscinas al grupo de tratamiento y siete al grupo control.

En las de tratamiento se administró el cóctel de bacteriófagos en el alimento en una concentración de 9 mL/kg. Esta aplicación se realizó durante todo el ciclo de la precría, con una duración promedio de aproximadamente 20 días. En las piscinas de engorda se efectuó la aplicación durante 15 días.

Se tomaron muestras aleatorias de juveniles dos veces por semana, para macerado, en todos los grupos. La siembra se llevó a cabo mediante el método de extensión en placa en el medio de cultivo TCBS y CAV, y se evaluó la presencia de Vibrio en el agua. Los resultados se expresaron en Unidades Formadoras de Colonia por Gramo (UFC/g).

Pruebas en campo curativas

Las pruebas curativas se desarrollaron en granjas donde se identificaron eventos de vibriosis, mediante la detección de signos clínicos (incidencia mayor al 2% en la población) y niveles altos de V. parahaemolyticus (superiores 1×104 UFC/g), evaluados mediante pruebas microbiológicas de hepatopáncreas en los medios TCBS y CAV. Se seleccionaron 12 piscinas de engorda de granjas ubicadas en la zona de Taura y Yaguachi, en la provincia de Guayas.

En las piscinas de tratamiento, se administró el cóctel de bacteriófagos en el alimento en una dosis de 9 mL/kg durante siete días consecutivos en piscinas donde la concentración de V. parahaemolyticus superó los 1×104 UFC/g. En el caso de concentraciones superiores a 1×10⁵ UFC/g, la dosis se administró durante 14 días consecutivos.

Resultados y discusión

Figura 1. Formación de placas de lisis bacteriana.
Figura 1. Formación de placas de lisis bacteriana.

Los niveles iniciales de contaminación por Vibrio sp en piscinas camaroneras fueron significativos en las granjas analizadas, destacando la granja con recirculación en el Golfo de Guayaquil. Reusar el agua resulta en acumulación de materia orgánica y nutrientes y puede proporcionar un entorno ideal para el crecimiento bacteriano.

De acuerdo a los resultados en campo a manera profiláctica, se evidenció consistentemente una reducción significativa en la concentración de V. parahaemolyticus en los juveniles de todas las granjas (Figuras 2 y 3).

Figura 2. Promedio de Vibrio parahaemolyticus en CAV de camarón en piscina de granja con recirculación
Figura 2. Promedio de Vibrio parahaemolyticus en CAV de camarón en piscina de granja con recirculación
Figura 3. Promedio de Vibrio parahaemolyticus en CAV de camarón de piscina de granja con renovación
Figura 3. Promedio de Vibrio parahaemolyticus en CAV de camarón de piscina de granja con renovación

Los parámetros de producción indican efectos positivos en unidades tratadas (Tabla 1). El impacto fue notable; especialmente, en la granja con recirculación en el Golfo de Guayaquil.

Tabla 1. Parámetros promedio de cosecha en precriaderos de granja con recirculación en el Golfo de Guayaquil y con renovación en isla.
Tabla 1. Parámetros promedio de cosecha en precriaderos de granja con recirculación en el Golfo de Guayaquil y con renovación en isla.
Resultados en uso profiláctico en piscinas de engorde

En la granja de engorda con recirculación en el Golfo de Guayaquil, se observó un evidente aumento promedio en el tamaño de los camarones. Para la semana 8, el peso promedio en las piscinas de tratamiento fue de 20 gr, mientras que en los controles fue de aproximadamente 17 gr (Figura 4).

Figura 4. Crecimiento en piscinas de engorda de granja con recirculación en Golfo de Guayaquil.
Figura 4. Crecimiento en piscinas de engorda de granja con recirculación en Golfo de Guayaquil.
Resultados de protocolo de uso terapéutico de bacteriófagos

El análisis de piscinas tratadas reveló que el tratamiento aplicado contribuyó a mejorar la salud y la supervivencia de los individuos, con una disminución significativa en el número de camarones enfermos a partir del cuarto día de tratamiento (Figura 5). Estos hallazgos concuerdan con lo indicado por Schulz et al. (2022) y Lomelí-Ortega y Martínez-Díaz (2014), quienes sugieren que la aplicación secuencial de bacteriófagos permite controlar eficazmente la concentración de V. parahaemolyticus.

Figura 5. Monitoreos en piscinas con tratamiento curativos.
Figura 5. Monitoreos en piscinas con tratamiento curativos.

Los resultados observados en campo coinciden con los hallazgos obtenidos mediante los análisis microbiológicos. Durante los periodos de administración de bacteriófagos, que variaron entre 7 y 14 días, se registró una reducción de hasta 1,000 veces en la concentración V. parahaemolyticus (Figuras 6, 7 y 8).

Figura 6. Colonias verdes en TCBS - Camarón engorde en granjas ubicadas en Yaguachi.
Figura 6. Colonias verdes en TCBS – Camarón engorde en granjas ubicadas en Yaguachi.
Figura 7. Colonias verdes en TCBS - Camarón engorde en granjas ubicadas en Chongón, Guayaquil.
Figura 7. Colonias verdes en TCBS – Camarón engorde en granjas ubicadas en Chongón, Guayaquil.
Figura 8. Colonias verdes en TCBS - Camarón engorde en granjas ubicadas en Sabana Grande, Guayaquil.
Figura 8. Colonias verdes en TCBS – Camarón engorde en granjas ubicadas en Sabana Grande, Guayaquil.

El monitoreo constante y el cumplimiento adecuado de la dosis de aplicación, fueron aspectos fundamentales para obtener resultados satisfactorios, los cuales no solo sugieren efectos inmediatos en la prevención y tratamiento de la vibriosis, sino que también señalan su potencial uso en enfermedades causadas por otros tipos de bacterias, como V. vulnificus, V. cholerae, V.harveyi, y bacterias de otros géneros, como Pseudomonas y Aeromonas, asociadas con pérdidas de camarón, y que forman parte de investigaciones de campo en curso.

Conclusiones

ü Se evidenció una reducción significativa en la concentración de V. parahaemolyticus consistentemente en los juveniles y en piscinas de engorda, a manera profiláctica y curativa.

ü Los beneficios del control de Vibrio sp se reflejaron en mejoras significativas en los parámetros productivos durante la transferencia de los precriaderos y en el crecimiento inicial en las piscinas de engorda en todas las áreas evaluadas, demostrando la eficiencia de una terapia de fagos frente a cuadros de bacteremias asociadas a Vibrio sp.

ü El efecto de descontaminación puede llegar a ser más significativo, especialmente, en granjas con recirculación, si los bacteriófagos se emplean en más piscinas simultáneamente.

Referencias bibliográficas e información de soporte sobre metodologías analíticas, están disponibles por solicitud al autor. Doménica Vargas-Ariasa, Daniel Aguilera-Pesantesa y Patricio Bucheli. a Departamento Investigación y Desarrollo, Applied Blue Biotechnology APB-BIO C.A., Km 4.5 Vía a Taura, Ecuador. Correo electrónico: info@apb-bio.com

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