Por: Stephen Newman*
Algunos países niegan que la cepa de Vibrio parahaemolyticus causante del AHPNS esté presente en sus cultivos de camarones, siendo probable que la situación sea similar con las que causan la enfermedad altamente letal del vibrio (HLVD/GPD/TPD), lo cual aumenta aún más las posibilidades de propagación y sus consecuentes pérdidas económicas. En esta primera parte, se resume el conocimiento existente acerca de estas patologías.
Al igual que ocurre con el EHP, el virus del síndrome de la mancha blanca (WSSV, por sus siglas en inglés) y otros patógenos obligados que afectan los camarones cultivados, el síndrome de mortalidad precoz (EMS) y el síndrome o enfermedad de necrosis hepatopancreática aguda (AHPNS o AHPND) siguen perjudicando a los camaronicultores en casi todos los países donde se cultivan. Recientemente, nuevas cepas de Vibrio parahaemolyticus (VP) se han asociado a otra enfermedad grave.
Las cepas que causan la enfermedad altamente letal del vibrio (HLVD, por sus siglas en inglés), también conocida como enfermedad de las postlarvas translúcidas (TPD) o enfermedad de las postlarvas de cristal (GPD), no contienen las toxinas responsables del AHPNS.
Según algunas estimaciones, solo el AHPNS ha causado más de 40,000 millones de dólares en pérdidas hasta la fecha. Ha transformado la industria mundial en lo que es hoy en día y seguirá influyendo en su evolución durante los próximos años. Esta nueva cepa de VP está causando estragos e importantes pérdidas en muchos países. Nuevos informes sugieren que un virus recién descubierto también puede estar asociado con algunos casos de GPD. Estas cifras reiteran la necesidad de mantener los patógenos fuera de los sistemas de producción siempre que sea posible.
Algunos países niegan que la cepa de VP causante del AHPNS esté presente en sus poblaciones, lo que aumenta aún más las posibilidades de propagación (Figura 1). Lo más probable es que esta posición persista con la GPD. En el caso del AHPNS, las condiciones en las que se producen las toxinas, el papel relativo de las dos toxinas, PIRa y PIRb, y las opciones para eliminar su impacto han sido objeto de intensos estudios.
En cuanto a la GPD, también se están realizando investigaciones para comprender mejor cómo el conjunto de toxinas provoca la enfermedad.
Estos vibrios deben considerarse superpatógenos. Aunque la erradicación empieza por los reproductores, por sí sola no suele bastar para mantenerlos totalmente fuera del sistema de producción. Los datos sugieren que el AHPNS puede considerarse una enfermedad ambiental. Las prácticas culturales dañan el microbioma, lo que permite la proliferación de esta cepa bacteriana inusual. Lo más probable es que esto sea similar con la GPD.
Se han registrado altos niveles de mortalidad debido a la GPD. Estas cepas de VP son portadoras de toxinas Tc, las cuales están bien caracterizadas y, al igual que las toxinas PIRa y PIRb, parecen haberse originado en organismos no-vibrios. Estas cepas son letales y pueden diseminarse rápidamente en los ecosistemas acuáticos y dominarlos. Es probable que la GPD se fije firmemente junto con el AHPNS, intensificando el impacto negativo de estos vibrios. Por ello, es imperativo controlar, en lo posible, su presencia.
Antecedentes
Las especies de Vibrio son fundamentales para el funcionamiento normal de los ecosistemas marinos. Desempeñan un papel importante en el ciclo de la quitina, un componente de los exoesqueletos de los artrópodos. Hasta la fecha, se han identificado más de 140 especies de vibrios y es probable que se caractericen muchas más. Como ocurre con todas las bacterias, cada especie tiene muchas cepas diferentes y distintivas. A menudo, se caracterizan por la producción de compuestos que son exclusivos de la cepa específica. Puede tratarse de toxinas o de la propia capacidad de crecer en presencia de condiciones que serían limitantes para el crecimiento de otras cepas.
La especie Vibrio parahaemolyticus está muy extendida en todos los ecosistemas acuáticos. Algunas cepas son patógenas para los seres humanos. Pueden causar intoxicaciones alimentarias agudas (normalmente por comer marisco contaminado), mientras que otras son responsables de septicemias rápidas fulminantes que pueden provocar la muerte en menos de 24 horas, a menudo por una herida punzante menor. Algunas son patógenos exclusivos de peces y camarones. La presencia de VP, en sí misma, en los sistemas de producción no es necesariamente un problema, ya que la mayoría de las cepas son oportunistas y no patógenos obligados.
Los patógenos obligados producen enfermedades en organismos sanos, mientras que los oportunistas lo hacen en organismos debilitados. Las observaciones publicadas afirman que el EMS/AHPNS apareció por primera vez en China en 2009. Esta cepa se propagó y, posteriormente, se reportó en Vietnam (2010), Malasia (2011), Tailandia (2012), México (2013), Filipinas (2015) y Sudamérica (2016). Es probable que casi todos los países donde se cría camarón presenten este patógeno obligado. El aislamiento geográfico puede ayudar a mantenerlo alejado.
Cuando la enfermedad apareció por primera vez, mató principalmente a los camarones postlarvarios (PL) en el criadero y, finalmente, a las PL en las tres o cuatro primeras semanas tras la siembra. De ahí el nombre de “síndrome de mortalidad temprana” (SME, por sus siglas en inglés). A medida que el patógeno se extendía, la mortalidad no solo se limitaba a esta fase temprana de la producción.
La patología observada es consistente entre zonas geográficas y probablemente contribuye a infecciones secundarias debidas a patógenos oportunistas. Los organismos afectados no comen y el hepatopáncreas muestra daños extensos en los túbulos (Figuras 2 y 3). Debido a ello, el hepatopáncreas está pálido. Aunque este daño es indicativo del proceso de la enfermedad (el término técnico es patognomónico), existen otras causas que pueden afectar los túbulos del hepatopáncreas. El diagnóstico preciso requiere el aislamiento del patógeno específico o el uso de la Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR, por sus siglas en inglés) en tiempo real.
Los vibrios, al igual que la mayoría de las bacterias, intercambian fácilmente material genético dentro de su propio género, así como con otros. Los enfoques dogmáticos de la microbiología marina afirman que las colonias verdes de tiosulfatocitrato-sales biliares-sacarosa (TCBS) (de las que la mayoría de cepas de VP son un ejemplo) deben mantenerse fuera de criaderos o granjas. La realidad es algo distinta.
Centrarse únicamente en las colonias verdes TCBS es, en el mejor de los casos, ingenuo y, en el peor, una fórmula para el fracaso. Muchos vibrios amarillos TCBS son patógenos obligados, incluyendo cepas altamente virulentas de Vibrio alginolyticus. Las cepas de VP responsables de GPD han sido reportadas como débilmente amarillas, a diferencia de las cepas que causan AHPNS.
El objetivo debe ser centrarse en producir organismos limpios, sanos, libres de estrés y genéticamente mejorados que hayan demostrado ser refractarios a la infección. Minimizar la presencia de vibrios en general, independientemente de si son amarillos o verdes en TCBS, no siempre es práctico y puede dar lugar a la presencia de otros patógenos oportunistas.
Las bacterias producen enfermedades de muchas maneras. La cepa de VP que causa AHPNS produce dos proteínas tóxicas formadoras de poros, PIRa y PIRb, que son muy similares en aminoácidos a una toxina que mata insectos producida por cepas de Photorhabdus luminescens. También son muy parecidas en términos de estructura y actividad a la toxina insecticida cristalina (Cry) de Bacillus thuringiensis.
Estos genes están presentes en un plásmido conjugado, una pequeña pieza circular de ADN que se transfiere de manera fácil entre otros vibrios y, potencialmente, otros géneros. Este plásmido se ha encontrado no solo en esta cepa específica de V. parahaemolyticus, sino también en cepas de V. owensii, V. harveyi, V. campbellii, V. punensis y Micrococcus y Shewenella. También, se ha introducido en Escherichia coli en el laboratorio. Dado que las bacterias intercambian material genético muy libremente con otras bacterias, existen muchas cepas diferentes de VP que portan este plásmido.
Algunas solo producen una de las toxinas. Otras producen cantidades muy pequeñas. Algunas cepas producen grandes cantidades. Algunas, mucha cantidad de una y poca de la otra. Algunas tienen una copia del plásmido y otras tienen muchas. Estas toxinas son excretadas por las bacterias y afectan los camarones hasta el punto de ser incapaces de obtener una nutrición adecuada y, en este estado de debilidad, son invadidos de manera fácil por la cepa que produce la toxina y otros patógenos oportunistas.
Las toxinas son transportadas por el agua. Aunque las cepas VP asociadas al AHPNS forman biopelículas y existen informes de formación de biopelículas en el entorno inmediato de producción, esto no parece ser un requisito absoluto para que los camarones se vean afectados, ya que los estudios de laboratorio han demostrado como la formación de biopelículas puede no ser siempre un elemento crítico para la producción de toxinas.
Existen pruebas sustanciales de que otro rasgo de esta cepa, un sistema de secreción antibacteriano de tipo VI (T6SS), le permite dominar en entornos sobre otros vibrios y bacterias. Se trata de una potente herramienta mediante la cual el Vibrio causa estragos en el microbioma, lo que le permite dominar rápidamente. Este rasgo es fundamental para la capacidad de propagación de estas cepas bacterianas y se considera necesario para su capacidad de producir enfermedades. También se encuentra presente solo en las cepas portadoras del plásmido y no en otras cepas VP de tipo silvestre. Las cepas VP que causan GPD también tienen este rasgo. Tales propiedades las convierten en superpatógenos.
La GPS se detectó por primera vez en China en 2019. Se ha extendido a muchos países productores de camarón, aunque no se conoce bien en qué medida los está afectando, y es mucho más letal que el AHPNS. Cuando las PL se infectan en la planta de incubación, más del 90% mueren entre 24 y 48 horas después de observar que el patógeno las está afectando.
Los organismos infectados presentan un hepatopáncreas entre pálido e incoloro y un tubo digestivo de aspecto muy similar al de los camarones con AHPNS (Figuras 4 y 5). A diferencia de las toxinas PIRa y PIRb, el complejo de toxinas Tc no se excreta y requiere que la bacteria muera para que la toxina esté presente en el medio ambiente. Caracterizadas originalmente en Photorhabdus luminescens, las toxinas Tc desempeñan un papel importante en el control de ciertos patógenos vegetales.
Lo más probable es que llegaran al VP a través de la transferencia horizontal de genes, del mismo modo como se cree que las toxinas PIRa y PIRb también llegaron a las cepas VP. Estas cepas también presentan T6SS. La mejor manera de controlar los agentes patógenos es excluirlos. Esta es la base de las estrategias proactivas de gestión de la sanidad animal.
El concepto es reducir la carga medioambiental minimizando el número de portadores potenciales y, por consiguiente, de propagadores. Esto parecería sencillo, pero con la cepa específica de VP que causa el AHPNS, es solo una parte de la solución. Manteniéndola alejada de los reproductores y, por tanto, de las PL, es menos probable que se produzca una fase aguda temprana de la enfermedad. Dado que la GPD también puede causar mortalidad aguda, es imperativo mantenerla alejada de los reproductores. La mortalidad crónica puede producirse por la exposición a niveles bajos de toxinas PIRa y PIRb. Esto es probablemente similar en GPD.
En teoría, se podría estimular una respuesta inmunitaria útil contra estas cepas, aunque la naturaleza de las toxinas (al menos las toxinas PIRa y PIRb) es tal que son capaces de producir patología incluso cuando el patógeno no está presente.
Los camarones no pueden inmunizarse en el sentido clásico de la palabra. Su respuesta inmunitaria no es específica. Se les puede estimular de manera (en gran medida) inespecífica, aumentando su capacidad para tolerar mayores cargas de patógenos, y existen pruebas de que este podría ser el caso de muchos de los vibrios. Hay datos que apoyan que esto podría proporcionar cierta protección, suficiente para requerir mayores niveles de exposición antes de que los cama rones se vean afectados.
La aptitud general, de los organismos, es fundamental para garantizar que los camarones crezcan tan rápido como sean genéticamente capaces de hacerlo y que puedan resistir las infecciones. Los mejores entornos de producción garantizan que el camarón tenga todo lo necesario para protegerse de las enfermedades. La erradicación de patógenos rara vez es fácil (cuando es posible), por lo que un punto de partida lógico es reducir de manera gradual la carga ambiental.
Las prácticas de cultivo deben garantizar que se tomen todas las medidas razonables para reducir los niveles de patógenos obligados. En el caso de las toxinas transmitidas por el agua, esto supone un reto.
Puede haber cepas que produzcan niveles muy altos de la toxina y que, con demasiada frecuencia, existan fallas de diseño en las instalaciones de producción que impiden eliminar fácilmente todas las biopelículas, habrá casos en los que haya pruebas de daños por las toxinas, pero no se pueda encontrar la cepa VP responsable mediante PCR o cultivo. Aunque las toxinas Tc producidas por las cepas de VP que causan GPD no se excretan como las toxinas PIRa y PIRb, es probable que también puedan causar patologías en ausencia de la bacteria.
Estos vibrios deben eliminarse de los reproductores. Si los reproductores se mantienen en entornos no bioseguros en una zona donde la enfermedad es endémica, es muy probable que sean portadores de la bacteria. La eliminación solo puede lograrse mediante pruebas individuales de los organismos para garantizar que los reproductores estén libres de patógenos y se mantengan en instalaciones de maduración construidas de forma adecuada, sin movimiento de camarones desde el exterior, y con los altos niveles de bioseguridad requeridos para garantizar el estatus libre de patógenos. Históricamente, esta no es la norma y, si se ignora, no se erradicarán las enfermedades.
Los criaderos suelen tener varios puntos de entrada posibles. Incluso si los reproductores están libres del patógeno, hay otras formas de que los vibrios entren en el criadero. Los vibrios pueden ser transportados por el viento. Están en el aire en entornos cercanos al océano u otras masas de agua que podrían transportarlos, como canales de descarga o estanques.
Los criaderos que no tienen sistemas de flujo de aire positivo, es decir, presión de aire en el criadero que garantice que las bacterias transportadas por el aire no puedan entrar, están en riesgo.
Si las medidas de bioseguridad se descuidan, pueden trasladarlas los empleados o equipos que no estén desinfecta dos de manera adecuada. Las toxinas pueden estar presentes incluso cuando las técnicas estándar como PCR, RT PCR y cultivo no logran detectar la bacteria. La exposición de bajo nivel a las toxinas PIRa y PIRb no es invariablemente mortal, aunque dañará la HP y aumentará la probabilidad de problemas con patógenos secundarios. Los organismos crecerán mal y sucumbirán a infecciones que de otro modo no contraerían. Con GPD es razonable que pueda ser similar.
El enriquecimiento es una técnica estándar empleada en microbiología. Cuando se buscan determinados tipos de bacterias que pueden estar presentes en niveles muy bajos, las muestras se añaden a un caldo genérico y se dejan crecer. A continuación, se analizan para detectar el organismo de interés mediante técnicas estándar. Dado que el plásmido que codifica para los genes de la toxina en el AHPNS puede estar presente en muchas copias, un número relativamente pequeño de células podría ser responsable de la patología.
Si el tamizado zoosanitario rutinario muestra que hay daños en las HP característicos de la presencia de estas toxinas y las pruebas no revelan la presencia de VP, puede ser necesario el enriquecimiento para confirmar su presencia. Por supuesto, también es posible que otra especie de bacteria esté produciendo la toxina.
No es posible eliminar sistemáticamente todos los vibrios, ni eliminar de manera selectiva unos y otros no, aunque haya quien intente convencerle de lo contrario. Son omnipresentes y, aunque todavía no se ha observado que estas toxinas Tc se transfieran a no vibrios en la naturaleza, sabemos que es posible. El objetivo debe ser mantener las cargas tan bajas como sea práctico y evitar las actividades que puedan permitir la proliferación de las cepas.
En la próxima edición, continuará la segunda parte de este artículo, en la cual se aborda el componente ambiental relacionado con AHPND y GDP, así como las recomendaciones acerca de las estrategias a seguir para el control de estas patologías.
Stephen Newman es doctor en Microbiología Marina con más de 30 años de experiencia. Es experto en calidad del agua, salud animal, bioseguridad y sostenibilidad con especial enfoque en camarón, salmónidos y otras especies. Actualmente es CEO de Aqua In Tech y consultor para Gerson Lehrman Group, Zintro y Coleman Research Group.
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