Estrategias innovadoras y sustentables para combatir infecciones complejas en la salmonicultura

Lunes 16 Mayo - 2022 | Categoría Artículos, Noticias

Por Rodrigo Pulgar Tejo, Profesor Asistente, Unidad de Nutrición Básica, INTA – Universidad de Chile ([email protected])

Es cada vez más común encontrarse con tendencias orientadas a una alimentación humana basada en productos de origen vegetal. Sin embargo, en la actualidad y muy probablemente por las próximas décadas, la principal fuente de proteínas para el consumo humano seguirá siendo de origen animal. Más allá de los aspectos éticos involucrados, la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) ha reportado que la industria de captura y producción de peces es la industria de producción animal con mayor proyección de crecimiento a 2050. Esto se debe principalmente a la disponibilidad de espacio (el 70% de la superficie del planeta es agua), porque los peces son más eficientes que los vertebrados terrestres para convertir el alimento a músculos, y porque poseen tasas de reproducción significativamente superiores. En esta línea, la FAO también enfatiza que mientras la captura de peces disminuye sostenidamente, la producción acuícola aumenta, lo cual ha impactado en las tendencias de consumo. Esto queda reflejado en que ya desde 2018 consumimos más peces provenientes de la acuicultura que de la pesca a nivel mundial1. A pesar de esto, la industria acuícola se enfrenta a varios retos para asegurar su sustentabilidad y cumplir con la promesa de ser quien alimente al mundo durante las próximas décadas.

Uno de los principales desafíos que la acuicultura deberá superar para escalar su producción, es el control de infecciones. A medida que aumenta la producción es normal encontrarse con aumentos en la densidad de los cultivos, lo cual representa un escenario propicio para propagar enfermedades infectocontagiosas. Por ejemplo, Chile es el segundo productor mundial de salmones, posición que fue alcanzada gracias a que en los años ochenta la industria nacional creció explosivamente. Este crecimiento vino acompañado de algunos nuevos patógenos, como la bacteria intracelular Piscirickettsia salmonis, descrita en 1989, y, que hasta ahora, genera grandes pérdidas económicas para la industria, puesto que produce la Septicemia Rickettsial Salmonídea (SRS), enfermedad mortal para los peces. La SRS ha sido sujeto de múltiples estudios y esquemas de control para sobrellevar sus efectos, destacando métodos preventivos como el uso de vacunas, la selección genética de familias de salmones más tolerantes a la infección y tratamientos potencialmente curativos como es el uso de antibióticos, siendo esta última la estrategia más común. De hecho, se estima que más del 90% de todos los antibióticos que se utilizan en la salmonicultura se debe a la existencia de la SRS, lo que ha generado una fuerte crítica al accionar de la industria debido a su alto volumen de uso. Estas críticas se fundamentan en la baja eficacia de los antibióticos (debido a su baja accesibilidad intracelular a la bacteria), en el impacto ambiental que estos producen y la promoción de bacterias resistentes a antibióticos, un problema no sólo para la industria, sino que también para la salud pública. Sin duda, para corregir esta tendencia, la industria debe invertir más en investigación y desarrollo para optimizar sus procesos, ya no sólo en términos de producir más al menor costo económico, sino que también al menor costo colateral, basando su producción en evidencia científica.

Auspiciosamente, durante las últimas décadas se han estudiado y desarrollado nuevos enfoques terapéuticos no antibióticos, que consisten en modular los procesos biológicos del hospedero (salmón) que son utilizados por los patógenos para producir la infección. Esta estrategia contrarresta la aparición de resistencia a los antimicrobianos, ya que reduce la presión de selección sobre el patógeno al no usar antibióticos. Esta terapia dirigida al hospedero (HDT) interfiere con los mecanismos requeridos por los patógenos para su replicación o persistencia productiva y/o mejora la respuesta inmune estimulando los mecanismos implicados en la defensa del hospedero contra el patógeno, a través de la utilización de fármacos y nutrientes no antibióticos dirigidos al hospedero (HDAD) 2,3. La dificultad de esta estrategia está en identificar los procesos biológicos del hospedero que se desean regular, para seleccionar una terapia específica y eficaz, para que el remedio no sea peor que la enfermedad. En esta línea, desde hace más de 10 años que en INTA estamos estudiando la relación hospedero – patógeno, entre los salmones y la bacteria Piscirickettsia salmonis, lo que nos ha permitido identificar algunos de estos procesos biológicos y blancos moleculares del salmón. Estos procesos han sido modulados con fármacos que inhiben la disponibilidad de hierro a la bacteria o mediante la suplementación de micronutrientes como el selenio, que promueven la respuesta antioxidante enzimática de los peces frente a la infección, cuyos resultados validados in vivo, han mostrado disminuir la mortalidad de los peces en más de un 30% cuando son infectados con Piscirickettsia salmonis4,5.

Finalmente, en la búsqueda continua del entendimiento de cómo se relacionan los peces con Piscirickettsia salmonis, hemos montado técnicas masivas de “screening” para identificar nuevos procesos relevantes para la respuesta a la infección. Es así como mediante estrategias de genómica, transcriptómica y el uso de librerías de miles de fármacos aprobados por la FDA, hemos identificado que el metabolismo y síntesis de colesterol, la señalización celular dependiente de algunas enzimas (tirosina kinasa) y el metabolismo energético celular de los peces son nuevos potenciales blancos terapéuticos. Esta aproximación de screening va acompañada de técnicas de validación con fármacos y edición génica (CRISPR/Cas9) que nos permiten precisar y optimizar la identificación de los blancos terapéuticos mediante estrategias farmacológicas y genéticas complementarias. Interesantemente, algunos de estos procesos han sido descritos también en respuesta a patógenos intracelulares en humanos (incluyendo al coronavirus SarsCoV-2), lo que sugiere que dichos procesos forman parte de respuestas primitivas a la infección. Esto nos invita a pensar que los resultados obtenidos de nuestra investigación pueden ser extrapolables al control de infecciones también en humanos, a través de la nutrición y fármacos no antibióticos, combatiendo así a las infecciones de manera eficaz y sostenible.

Referencias

Wurmann, C. Soto, D., Norambuena, R. 2022. Regional review on status and trends in aquaculture development in Latin America and the Caribbean – 2020. FAO Fisheries and Aquaculture Circular No.1232/3. Rome, FAO.

Schwegmann, A. and Brombacher, F. (2008) ‘Host-Directed Drug Targeting of Factors Hijacked by Pathogens’, Science Signaling, 1(29), pp. re8–re8. doi: 10.1126/scisignal.129re8.

Czyż, D. M. et al. (2014) ‘Host-Directed Antimicrobial Drugs with Broad-Spectrum Efficacy against Intracellular Bacterial Pathogens’, mBio. Edited by S. J. Projan, 5(4). doi: 10.1128/mBio.01534-14

Caruffo M., Mandakovic D., Chávez-Báez I., Mejías M., Salgado P., Ortiz D., Montt L., Vera-Tamargo F., Perez-Valenzuela J., Yañez JM., Wacyk J., Pulgar R*Pharmacological iron-chelation as an assisted nutritional immunity strategy against Piscirickettsia salmonis infection. Veterinary Research 2020. 10.1186/s13567-020-00845-2.

Pérez-Valenzuela J., Madelaine M., Ortiz D., Salgado P., Montt L., Chávez-Báez i., Vera-Tamargo F., Mandakovic D., Wacyk J., Pulgar R*. Increased dietary availability of selenium in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) improves its plasma antioxidant capacity and resistance to infection with Piscirickettsia salmonis. Veterinary Research 2021. doi: 10.1186/s13567-021-00930-0.

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