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1 Fundación Produce Sinaloa, A.C. Tratamiento biológico contra virus de la mancha blanca en camarón Antonio Luna González1 1 Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional (CIIDIR), unidad Sinaloa, del Instituto Politécnico Nacional. 2 3 Fundación Produce Sinaloa, A.C. Índice INTRODUCCIÓN….........……………………………........7 El camarón estresado es más susceptible a enfermedades virales……….........................................7 Probióticos, una alternativa contra el virus de la mancha blanca……………….........................................8 Justificación del proyecto……………………………….9 Objetivos del proyecto………………………………......9 METODOLOGÍA APLICADA…………………………......9 Liofilización de los microorganismos con potencial probiótico…………….....................................................9 Determinación de la viabilidad y conteo de unidades formadoras de colonia..................................9 Incorporación de la mezcla probiótica al alimento balanceado para experimento en granja.....................9 Análisis del sistema inmune de camarones (ensayo en laboratorio)………..................................................10 Monitoreo del virus de la mancha blanca en camarones experimentales de granja........................10 Evaluación del alimento con mezcla probiótica en camarones cultivados….............................................10 RESULTADOS..............................................................11 CONCLUSIONES…………………………………….......16 BIBLIOGRAFÍA……………………………………….......17 4 5 Fundación Produce Sinaloa, A.C. INTRODUCCIÓN En el presente folleto encontrará información sobre la estimulación del sistema inmune2 de camarones blancos portadores del virus del síndrome de la mancha blanca, con bacterias ácido lácticas3 nativas de Sinaloa adicionadas al alimento de los crustáceos. El estudio se efectuó en una granja comercial del municipio de Guasave. El objeto de la investigación fue observar en campo si los microorganismos inmunoestimulan a los camarones, como sucedió en un experimento en laboratorio, donde los camarones tratados con bacterias ácido lácticas resultaron negativos al virus de la mancha blanca, con mejor supervivencia y su peso no fue afectado. En los estanques de la granja donde se realizó el estudio también se determinó la temperatura, pH, oxígeno disuelto y la salinidad del agua. La información que se presenta en este folleto pertenece a los resultados del proyecto Inmunoestimulación de camarones (Litopenaeus vannamei) infectados con el virus de la mancha blanca en granjas del municipio de Guasave, Sinaloa, apoyado por Fundación Produce Sinaloa, A. C., durante 2008-2009 a través de su Consejo Consultivo zona norte. El camarón estresado es más susceptible a enfermedades virales La salud de las especies acuáticas está influida por interacciones que tienen con el medio ambiente y con patógenos. 2 De inmunidad: estado de resistencia, natural o adquirida, que poseen ciertos individuos o especies frente a determinadas acciones patógenas de microorganismos o sustancias extrañas. 3 Microorganismos que se emplean para prevenir la infección de patógenos. 6 7 Fundación Produce Sinaloa, A.C. El cultivo de camarón puede degradar el medio ambiente y causar un significativo estrés en la especie, con lo que se vuelve más susceptible a enfermedades. En los sistemas de producción de camarón, muchos patógenos4 (como bacterias, hongos y virus) coexisten sin causar un impacto negativo en la producción; sin embargo, algunas infecciones inactivas pueden desarrollarse en enfermedades agudas si el camarón está estresado, lo que provoca pérdidas significativas en la industria. Dentro de las enfermedades que afectan al camarón, las virales tienen gran importancia porque pueden provocar mortalidades masivas. El virus de la mancha blanca (WSSV, por sus siglas en inglés) es en la actualidad uno de los patógenos más importantes en el cultivo de camarones peneidos en el estado de Sinaloa, en cuanto a mortalidades se refiere. Una alterativa contra el virus de la mancha blanca en camarón es el uso de bacterias benéficas que inmunoestimulen al crustáceo para que se pueda defender de los patógenos, especialmente cuando las condiciones ambientales le son desfavorables, como los cambios bruscos de temperatura y salinidad del agua. Tratamiento biológico contra virus de la mancha blanca en camarón La finalidad de este proyecto es probar estas cepas en granjas comerciales para determinar si los resultados obtenidos en laboratorio se repiten en las condiciones reales de cultivo. Justificación del proyecto El presente trabajo de investigación tiene como fin el mejoramiento del cultivo de camarón blanco en Sinaloa. Como se mencionó anteriormente, el problema de las enfermedades virales en los cultivos, especialmente la mancha blanca, provoca pérdidas que pueden motivar desde la disminución de la superficie cultivada hasta el cierre de granjas: según autoridades de Guasave, en el municipio existen 3 mil hectáreas de estanquería de camarón abandonadas, de las que se desconoce cuántas fueron cerradas por motivos de infecciónes virales. En el aspecto social, el cultivo de camarón representa una alternativa de empleo a pescadores ribereños sinaloenses que han resultado golpeados por la baja en la pesca del crustáceo. Objetivos del proyecto 1. Estimular el sistema inmune de camarones portadores del virus del síndrome de la mancha blanca con bacterias ácido lácticas adicionadas al alimento de los crustáceos. 2. Mejorar la producción de granjas camaroneras de Guasave con problemas de virus de mancha blanca. Probióticos5, una alternativa contra el virus de la mancha blanca En acuicultura, el término probiótico se define como un suplemento microbiano formado por un cultivo simple o mixto de microorganismos seleccionados que son adicionados en los sistemas de producción, con el propósito de reducir o eliminar la incidencia de comunidades microbianas dañinas. En los camarones peneidos se han probado probióticos en cultivos larvarios, juveniles y adultos: los resultados han sido un mejor crecimiento, supervivencia y capacidad inmune. Sin embargo, los probióticos comerciales que se utilizan actualmente en Sinaloa son caros y poco efectivos porque fueron aislados y probados en otros países, con condiciones ambientales diferentes a las nuestras. Para garantizar la eficacia de probióticos en el estado es necesario aislar microorganismos de la región. En el Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional (CIIDIR), unidad Sinaloa, se aislaron y probaron (en el alimento) cinco cepas6 de bacterias ácido lácticas (LTA2, LTA6, LTA8, LTA10 y LT6) en camarones blancos (Litopenaeus vannamei) cultivados en laboratorio e infectados con el virus de la mancha blanca. Las bacterias inmunoestimularon a los camarones, el resultado fue cero camarones positivos al virus de la mancha blanca, mejor supervivencia y su peso no fue afectado. METODOLOGÍA APLICADA Liofilización7 de los microorganismos con potencial probiótico. Las bacterias ácido lácticas (mezcla probiótica) se cultivaron en el medio Man, Rogosa & Sharp con los nutrientes sacarosa (como fuente de carbono), proteínas y minerales para su buen crecimiento, posteriormente se secaron en frío para obtener un polvo con bacterias vivas. Determinación de la viabilidad y conteo de unidades formadoras de colonia. Para conocer si las bacterias liofilizadas se mantenían vivas, inmediatamente después de la liofilización, y cada 15 días (por al menos tres meses), se determinó la viabilidad de los microorganismos. Incorporación de la mezcla probiótica al alimento balanceado para experimento en granja. La preparación del alimento (Purina) con bacterias liofilizadas consistió en agregar 2 millones de células bacterianas (400 mil de cada una de las cinco cepas) por gramo de alimento. El alimento con bacterias activas liofilizadas se preparó cada día en campo, al momento de la alimentación; se efectuó una suspensión bacteriana en “Dry Oil” (‘producto que sirve como ligante y atractante 4 Microorganismos causantes de enfermedades. 5 Microorganismos con efecto benéfico para la salud porque regulan la flora intestinal y potencian el sistema inmunológico. 6 Grupo de organismos dentro de una especie o variedad. 7 Operación que permite conservar, en este caso en bacterias todas sus propiedades mediante congelación. A través de la congelación los microorganismos pierden humedad y se transforman en polvos ultraligeros. 8 9 Fundación Produce Sinaloa, A.C. para agregar bacterias o antibióticos al alimento‘). La mezcla se colocó en una lona de plástico (en el suelo), se agregaron las bacterias por aspersión y se agitó para homogeneizar. El alimento se secó al sol por 15 minutos, sin dejar de revolver para que el secado fuera homogéneo. También se utilizaron bacterias muertas por calor (a 70 OC) bajo las mismas concentraciones y condiciones mencionadas en el párrafo anterior, para agregarlas al alimento. Análisis del sistema inmune de camarones (ensayo en laboratorio). Este experimento duró seis días; se realizó en tinas con 80 litros de agua de mar filtrada. En cada tina se colocaron 10 camarones de 6 a 8 gramos cada uno. Se utilizaron tres tratamientos por triplicado: 1) camarones alimentados con Camaronina más Dry Oil; 2) Camaronina más Dry Oil más mezcla probiótica liofilizada (bacterias vivas); y 3) Camaronina más Dry Oil más mezcla probiótica secada a 70 OC (bacterias muertas). Monitoreo del virus de la mancha blanca en camarones experimentales de granja. Para seleccionar la granja de trabajo se analizaron 40 organismos en cuatro estanques (ver Cuadro 3) mediante la técnica de Reacción en Cadena de la Polimerasa8 (PCR, por sus siglas en inglés), que consiste en la amplificación de un segmento específico del genoma del virus de la mancha blanca. Evaluación del alimento con mezcla probiótica en camarones cultivados. El experimento duró aproximadamente 30 días; se realizó en los cuatro estanques evaluados. Antes de empezar el estudio se efectuó un monitoreo del virus de la mancha blanca en camarones, con el objeto de observar si los crustáceos estaban infectados. También se pesaron 30 camarones de cada estanque por muestreo, capturados al azar (a partir del inicio del experimento) en diferentes zonas de los estanques. En los estanques 12 y 13 se probó el alimento con la mezcla probiótica, mientras que en el 14 y 15 se empleó el alimento sin la mezcla probiótica. Durante la investigación se respetó el manejo tradicional de la granja y la manera de alimentación de los crustáceos. En los estanques también se determinó la temperatura, pH, oxígeno disuelto y la salinidad del agua al inicio del experimento y cada 10 días. 8 La polimerasa es una enzima que participa en el proceso de duplicación del material genético, y que en la técnica de PCR se le emplea para aumentar el número de copias del virus que se estudia y así facilitar su detección. 10 Tratamiento biológico contra virus de la mancha blanca en camarón Figura 1. Liofilización de bacterias ácido lácticas. RESULTADOS Liofilización de las cepas de bacterias ácido lácticas para la prueba de viabilidad. La liofilización de las cepas de bacterias ácido lácticas (ver Figura 1) fue un éxito porque después de 22 días de haber sido liofilizadas se tenía un número aceptable de células viables (vivas): por ejemplo, en la cepa LTA2, a temperatura ambiente, en el día uno se contaba con aproximadamente 13 mil millones de células viables, mientras que en el día 22 se poseían aproximadamente 5 mil millones de células viables; esto significa que el productor puede tener células viables en número suficiente para añadir al alimento (ver Cuadros 1 y 2). Cuadro 1. Liofilización de bacterias ácido lácticas en el día 1. Cepa Unidades formadoras de colonia por gramo en temperatura ambiente LTA2 13 mil millones LTA6 17 mil millones LTA8 37 mil millones LTA10 2 mil millones LT6 Mil millones 11 Fundación Produce Sinaloa, A.C. Tratamiento biológico contra virus de la mancha blanca en camarón inmunoestimulaban a los camarones tratados, de la misma forma que lo hacen las bacterias vivas (liofilizadas). En el ensayo también se incluyó un tratamiento con bacterias vivas para comparar los resultados de Control I (Camaronina más Dry Oil). Figura 2. Sembrado de cepas liofilizadas después de las diluciones seriadas decimales. Células por mililitro (X 100,000) 300 b b 250 200 a 150 100 50 0 I Cuadro 2. Prueba de viabilidad después del liofilizado en el día 22. II III Tratamientos Cepa Unidades formadoras de colonia por gramo en temperatura ambiente Unidades formadoras de colonia por gramo en temperatura ambiente LTA2 5 x 109 5 mil millones I (Camaronina® más Dry Oil); II (Camaronina® más Dry Oil más bacterias ácido lácticas vivas); III (Camaronina® más Dry Oil más bacterias ácido lácticas muertas). Superíndices distintos indican diferencias significativas (P<0.05). Barras de error = promedio ± error estándar. LTA6 2.32 x 10 232 millones Figura 3. Promedio de hemocitos en cada tratamiento al final del experimento. 9 40 mil millones LTA8 4.36 x 10 LTA10 1.92 x 109 Mil 900 millones LT6 5.38 x 108 536 millones 10 Conteo para determinar la viabilidad de las cepas. Los resultados (ver Figura 2, Cuadros 1 y 2) muestran el número de células viables en el día 1 y 22 del análisis. Aunque la disminución de la viabilidad es notoria en el día 22, se presentó un número aceptable de células viables como para mantenerlas a temperatura ambiente en la granja y diariamente adicionarlas al alimento de los camarones. La preparación del alimento (Purina) con bacterias liofilizadas consistió en agregar 2 millones de células bacterianas (400 mil de cada una de las cinco cepas) por gramo de alimento. Es importante mencionar que la cantidad de alimento que se proporciona diariamente la determina el productor, dependiendo de la biomasa de camarón que posea en el estanque; generalmente la ración se otorga a diario, partida en dos: una mitad en la mañana y la otra en la tarde. Análisis del sistema inmune de camarones. Se realizó un ensayo de seis días en el laboratorio para ver si las bacterias muertas por calor 12 Cuadro 3. Granjas camaroneras encuestadas en Guasave, Sinaloa. Nombre de la granja Encargado o persona responsable S. S. S. Agapito Leal Cota Sergio Ramón Contreras Finca Doña Luisa Rosario Peñuelas Productos Pesqueros del Évora Gonzalo Leal Acuícola El Cuate Machado Adolfo Ramírez Gutiérrez Los resultados mostraron que el Control I presentó una concentración de 15 millones de hemocitos9, mientras que los tratamientos con bacterias vivas y muertas manifestaron 25 millones de hemocitos (ver Figura 3). Como las bacterias vivas o muertas adicionadas al alimento inmunoestimulan al camarón, se decidió trabajar en la granja con bacterias muertas por calor a 70 OC, por su facilidad de manejo y por la rapidez con la que se prepara el alimento. 9 Células del sistema inmune del camarón. 13 Fundación Produce Sinaloa, A.C. 1 2 3 4 (+) (-) M 10,000 1,000 570 600 200 Donde: Carriles 1-4 “Pools” (‘toma de tejido de camarones para posteriormente mezclarlos y determinar la presencia de mancha blanca’) de 10 camarones de un estanque. Carril 6, control positivo. Carril 7, control negativo. Carril 8 (M), marcador de peso molecular. Producto esperado = 570 pares de bases. 2 3 4 570 (+) (-) 10,000 1,000 Cuadro 4. Parámetros fisicoquímicos determinados en los estanques experimentales. M 600 Parámetro fisicoquímico Estanque 12 Estanque 13 Estanque 14 Estanque 15 200 Salinidad (en gramos por litro de agua) De 46.8 a 57.2 De 47.67 a 51.67 De 47.4 a 52.6 De 44.43 a 54.23 Oxígeno disuelto (en miligramos por litro de agua) De 3.81 a 9.01 De 5.12 a 7.12 De 4.56 a 7.16 De 4.18 a 7.18 Temperatura (en OC) De 28.88 a 31.28 De 28.86 a 30.26 De 28.9 a 31.3 De 29.17 a 31.37 pH De 7.77 a 7.89 De 7.71 a 7.83 De 7.53 a 7.93 De 7.47 a 8.27 Donde: Carriles 1-4 Pools de 10 camarones de un estanque. Carril 6, control positivo. Carril 7, control negativo. Carril 8 (M), marcador de peso molecular. Producto esperado = 570 pares de bases. Figura 5. Análisis del virus de la mancha blanca en la granja Productos Pesqueros del Évora. Granjas camaroneras encuestadas. Para seleccionar la granja de trabajo se encuestaron cuatro granjas camaroneras de Guasave (ver Cuadro 3) que habían presentado problemas con el virus de la mancha blanca. Determinación de la presencia del virus de la mancha blanca para la selección de la granja de trabajo. Se efectuó un análisis de virus de la mancha blanca en dos granjas (La Esperanza y Productos Pesqueros del Évora); ambas resultaron positivas (ver Figuras 4 y 5). Sin embargo, debido a la falta de personal que administrara diariamente el alimento con bacterias en estos estanques, se decidió trabajar en la granja El Futuro. 14 Evaluación del alimento con probióticos en camarones cultivados Granja El Futuro. Esta granja contaba con cuatro estanques de una hectárea, con camarones de 4 gramos positivos a virus de la mancha blanca, por lo que no fue necesario analizarlos para la detección del patógeno. El experimento se realizó a partir del 29 de mayo de 2009, en los cuatro estanques: dos en los que se proporcionó alimento tratado con bacterias ácido lácticas, y dos con alimento sin microorganismos. El estudio terminó el 29 de junio de 2009. Durante la investigación también se determinaron los parámetros fisicoquímicos temperatura, salinidad, oxígeno disuelto y pH en los cuatro estanques, en tres ocasiones, a lo largo del mes del experimento. Parámetros fisicoquímicos El Cuadro 4 muestra los resultados de los parámetros fisicoquímicos determinados en los cuatro estanques de cultivo experimental. Los valores promedio de temperatura, oxígeno disuelto y pH no variaron demasiado en los cuatro estanques; los valores de salinidad en los estanques 13, 14 y 15 fueron muy similares (50 gramos por litro, en promedio), sin embargo, en el 12 el valor llegó hasta los 57 gramos por litro. Figura 4. Análisis del virus de la mancha blanca en la granja comercial La Esperanza. 1 Tratamiento biológico contra virus de la mancha blanca en camarón Análisis del virus de la mancha blanca A los 15 días de iniciado el experimento en la granja El Futuro se realizó un análisis del virus de la mancha blanca en camarones de los cuatro estanques de estudio (ver Cuadro 5). En los estanques 12 y 13 tratados con bacterias los resultados mostraron que cinco de los ocho pools (pool= 10 camarones) fueron positivos para el patógeno, mientras que los estanques 14 y 15 (Control I), siete de los ocho pools fueron positivos al virus. 15 Fundación Produce Sinaloa, A.C. Cuadro 5. Análisis del virus de la mancha blanca en cuatro estanques de la granja El Futuro. Pool Estanque 12 Estanque 13 Estanque 14 Estanque 15 1 + + - + 2 + - + + 3 - + + + 4 - + + + Donde: (+)= Camarones positivos a virus de la mancha blanca, (-)= Camarones negativos a virus de la mancha blanca. Pool= 10 camarones. Producción de los estanques La producción de camarón aumentó 5% en los estanques tratados con bacterias, esto en comparación con los estanques en los que no se emplearon microorganismos: en los estanques 12 y 13 (tratados con bacterias) la producción fue de 715 y 661 kilogramos por hectárea, respectivamente; mientras que en los estanques 14 y 15 (sin tratamiento) la producción fue de 671 y 359 kilogramos por hectárea, respectivamente. Estos valores se traducen en un aumento de mil 250 pesos por hectárea, a favor del empleo de bacterias ácido lácticas. CONCLUSIONES 1. Se constató que las bacterias ácido lácticas adicionadas al alimento estimulan el sistema inmune de camarones cultivados. 2. Se necesitan 2 millones de bacterias adicionadas al alimento para provocar un aumento significativo en el número de hemocitos en camarones cultivados. 3. La producción de camarón aumentó 5% en los estanques tratados con bacterias respecto a la producción que presentaron los estanques en los que no se emplearon estos microorganismos. Esta diferencia representa un aumento de mil 250 pesos por hectárea en la ganancia del productor. 4. Es necesario agregar las bacterias en el alimento comercial desde la planta procesadora de alimento debido a que es poco práctico hacerlo en la granja, previo a la alimentación de los camarones. 5. Para generar una mejor protección e incrementar la producción de camarón se recomienda dar el alimento con bacterias desde el principio del ciclo de cultivo (a partir de camarones de 0.5 gramos de peso). 16 Tratamiento biológico contra virus de la mancha blanca en camarón BIBLIOGRAFÍA Bradford, M. M. 1976. “A rapid and sensitive method for the quantification of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein–dye binding”, Anal. Biochem. 72:248–54. Campa-Córdova, A. I.; N. Y. 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