El ambiente acuático mundial ha sido seriamente dañado por el amplio desarrollo industrial. Varios problemas han surgido, en especial el deterioro de la calidad del agua y las numerosas enfermedades acuícolas, las cuales se han convertido en una prominente amenaza para el desarrollo de la acuicultura. El uso de antibióticos ha incrementado gradualmente en la acuicultura por las necesidades de la industria, sustancias que se bioacumulan en los organismos y además sustancias frente las cuales varios microorganismos patógenos han desarrollado resistencia. Sin embargo, muchos de los actuales desastres de salud se deben a patógenos intracelulares y la producción de vacunas no ha sido una tarea fácil. A medida que aumenta la demanda de alimentos de calidad y que los efectos colaterales de los antibióticos se vuelven una amenaza para los humanos, el uso de antibióticos debe ser reemplazado por nuevos productos que aumenten la protección al ambiente de una manera más conductiva hacia la salud de humanos y animales. Las vacunas son el método más efectivo para la prevención y el control de enfermedades de organismos acuáticos; sin embargo, la vacunación no ha tenido éxito en el control de patógenos intracelulares.

Los inmunoestimulantes son de gran interés en el cuidado de la salud y han empezado a convertirse en una de las áreas más activas de la investigación en medicina aplicada. Se ha probado que promueven e inducen una respuesta fuerte de defensa en el hospedero y son críticos en la obtención de respuestas inmunes capaces de proveer una protección completa contra ciertos patógenos.

En la acuicultura, los inmunoestimulantes activan el sistema inmune de los organismos acuáticos y aumentan su capacidad de resistencia a enfermedades. En los peces, las inmunidades celular y humoral constituyen los sistemas de inmunidad específica. En éstos, la inmunidad celular incluye a las células fagocíticas, neutrófilas y linfocitos, mientras que el sistema humoral consiste de lisosomas, hemolisinas, inmunoglobulinas y moléculas complementarias. El sistema inmune no específico que se encuentra en los crustáceos difiere del de los peces, en particular en los mecanismos de inmunoestimulación y en la opsonización. En los crustáceos, los inmunoestimulantes pueden incrementar la fagocitosis de patógenos mediante la activación de células fagocíticas en la hemolinfa, la cual incrementa sus propiedades antibacteriales y antisépticas y activa el sistema profenoloxidasa y la fagocitosis. Por otro lado, en los peces, los inmunoestimulantes aumentan la capacidad fagocítica de neutrófilos y linfocitos, estimulan la secreción de citoquinas de los linfocitos, coordinan las inmunidades celular y humoral y estimulan los anticuerpos y respuestas complementarias.

 

Inmunoestimulantes

Los polisacáridos son importantes moléculas biológicas y se encuentran presentes en plantas, animales y microbios. Son considerados como inmunoestimulantes de amplio espectro desde 1960. La investigación aplicada de polisacáridos en la acuicultura se divide en: adición al estanque, inyectada al organismo o utilización como aditivo alimenticio, y se emplean para estudiar sus efectos en la protección por inmunidad. Los polisacáridos son ampliamente utilizados en laboratorios acuícolas como aditivos alimenticios, ya que éste método de aplicación es simple y adecuado a gran escala.

 

Los β-glucanos existen principalmente en las membranas de bacterias y levaduras y presentan una conformación helicoidal (espiral) debido a los enlaces específicos de hidrógeno intramolecular. Los glucanos son reconocidos por el sistema inmune de los organismos acuáticos como un patrón molecular extraño. La aplicación de glucanos ha sido extensamente estudiada en organismos acuáticos y los resultados indican que los β-glucanos promueven el crecimiento en los juveniles de camarón blanco del Pacífico (Litopenaeus vannamei) y en adultos de corvina amarilla (Larimichthys polyactis). Existe la hipótesis de que Litopenaeus vannameiproduce glucanasa en la glándula digestiva. La glucanasa descompone a los β-glucanos para generar energía, la cual puede subsecuentemente ser utilizada para la síntesis de proteínas, promoviendo así el crecimiento. Los β-glucanos también activan las células fagocíticas en los peces y aumentan la resistencia del camarón al virus de la “mancha blanca”.

 

Los peptidoglicanos se componen de polímeros que contienen quitosina, uniones péptidas y subunidades de péptidos dentro de las paredes celulares de las bacterias; promueven el crecimiento y la resistencia a patógenos, y el sistema inmune de los organismos acuáticos.

 

La quitosina es un polisacárido alcalino que se encuentra en el caparazón de los camarones, cangrejos y jaibas. Es un polímero natural, comestible, biocompatible, biodegradable, no tóxico e inofensivo; promueve el crecimiento y el sistema inmune de los organismos acuáticos, inhibe el crecimiento de los patógenos, purifica el agua y aumenta la resistencia a las enfermedades.

 

Plantas

La raíz de Rehmania (Rehmannia glutinosa) promueve el crecimiento y los parámetros del sistema inmune de la carpa común (Cyprinus carpio). Las semillas de Malpica (Achyranthes aspera) aumenta la respuesta del sistema inmune de la carpa (Catla catla). Por otro lado, la bufera (Withania somnifera) mejora la resistencia de la carpa (Labeo rohita) contra enfermedades provocadas por Aeromonas hydrophila. Las hojas de guayabo (Psidium guajava) incrementan el desempeño en el crecimiento, la resistencia a enfermedades y la expresión génica de la citoquina en Labeo rohita. Las carpas herbívoras (Ctenopharyngodon idella) alimentadas con polisacáridos obtenidos de la higuera (F. carcica) mostraron una remarcable alta resistencia contra la enfermedad columnar (Flavobacterium columnare).

 

Las plantas se han utilizado en China en la medicina tradicional para estimular el sistema inmune durante miles de años. La actividad bacteriolítica y la función de los leucocitos pueden ser mejoradas con mezclas de hierbas. Estos compuestos (polisacáridos, proteínas, alcaloides y/o flavonoides, vitamina E, minerales y ácidos grasos) —que pueden jugar importantes papeles en nutrición, procesos antivirales y antibacterianos y en el sistema inmune— se pueden utilizar durante períodos prolongados sin que se provoque resistencia ni acumulación de residuos de los medicamentos, y son benéficos al ser humano. Los peces tratados con plantas muestran típicamente una fagocitosis elevada.

 

Se ha reportado que el atrágalo (Astragalus membranaceus) incrementa la fagocitosis de las células de la sangre en las tortugas de concha blanda (Pelodiscus sinensis) y de la tilapia del Nilo (Oreochromis nilotucs). Las raíces de casida (Scutellaria spp.) poseen actividad antimicrobial y son efectivas contra bacterias Streptococcus spp., Mycobacterium spp. y Pseudomonas spp. Las plantas angélica (Angelica membranaceus yA. sinensis) son utilizadas para incrementar el sistema inmune en carpa, lobina amarilla, trucha arcoiris carpa y tilapia de Mozambique (Oreochromis mossambicus). La adición de extracto por etanol de té verde a la dieta del chancharro coreano (Sebastes schlegeli) aumenta la utilización de lípidos, la actividad del lisosoma y la recuperación del estrés, y además reduce los niveles de colesterol. El té verde, la canela y el ginseng americano promueven la resistencia de la tilapia del Nilo contra la infección de Aeromonas hydrophila. El extracto de Azadirachtaindica(neem) es una alternativa de los antibióticos para tratar infecciones bacterianas (Citrobacter freundii) en la tilapia de Mozambique.

 

Las vitaminas son necesarias para el crecimiento y desarrollo de los animales. Usualmente deben ser añadidas en el alimento ya que raramente pueden ser sintetizadas in vivo. Retardo en el crecimiento, susceptibilidad a declinar la salud o la muerte pueden ocurrir si no hay una adecuada ingesta de vitaminas en el largo plazo. Actualmente, las vitaminas C y E tienen un amplio uso como inmunoestimulantes en los organismos acuáticos.

 

 

Microorganismos

Los probióticos son microorganismos benéficos que intensifican la utilización del alimento y la resistencia a enfermedades del hospedero, además optimizan el ambiente de los organismos acuáticos mediante la colonización de la microflora de las áreas donde ellos viven. En la acuicultura se han utilizado numerosos tipos de probióticos, como Lactobacillus,Lactococcus,Leuconostoc,Enterococcus,Carnobacterium, Shewanella,Bacillus,Aeromonas,Vibrio,Enterobacter,Pseudomonas,ClostridiumySaccharomyces spp.

 

Bacillus

Es un género de bacterias grampositivas, aeróbicas o anaeróbicas facultativas; se forman en endosporas, con forma de barra, y se encuentran en suelo y agua en asociación con plantas.Bacillus subtilisy otras muchas especiesdel género se utilizan comúnmente en acuicultura, para sigano jaspeado (Siganus rivulatus), camarón blanco, (L. vannamei), trucha arcoiris (Oncorhynchus mykiss), carpa común (C. carpio), meros (Epinephelus spp.), tilapia del Nilo (0. niloticus), carpa (C. catla), langostino jumbo (Penaeus monodon), rodaballo (Paralichthys olivaceus), dorada (Sparus aurata), langostino gigante (Macrobrachium rosenhergii), implementando los índices de fagocitosis de los leucocitos, el crecimiento y la supervivencia. Otros probióticos ensayados son Clostridium butyrium,Microccocus luteus,KocuriaSM1, Pseudomonas synxanthay Pseudomonas aeruginosa.

 

Prebióticos

Son fibras no digeribles que promueven el crecimiento de las bacterias comensales benéficas del tracto digestivo del hospedero, y que producen una mejora en la salud. Los efectos benéficos de los prebióticos se deben a los subproductos derivados de la fermentación de las bacterias comensales intestinales.

Carotenoides

Aunque algunos carotenoides puros —precursores de la vitamina A— pueden ser sintetizados, los carotenoides naturales están abundantemente disponibles y son baratos, haciéndolos una atractiva fuente de pigmentos para suplementos en los alimentos. Los carotenoides juegan un rol vital en los mecanismos de defensa de las células y en los mecanismos humorales en los peces, como la fagocitosis, la citotoxicidad no específica y la actividad lisozima sérica, que promueven el crecimiento y la supervivencia de las larvas, resistencia a enfermedades, y promueven la defensa inmune no específica.

Levamisol

Es un isómero levógiro del tetramisol que ha sido ampliamente utilizado como un antihelmíntico en animales y humanos; es un inmunoestimulante potencial. Es conocido también por promover efectos simulatorios en varias funciones del sistema inmune. Se ha evaluado extensamente en Sparus aurata,Oncorhynchus mykissy Ciprinus carpio.

 

Lectina

Las lectinas son una gran familia de glicoproteínas. Se ha demostrado que tienen un papel en el reconocimiento inmunológico y en la defensa de hospederos contra patógenos; se utilizan en la respuesta a infecciones por microorganismos en las células de peces, induciendo a un estado antiviral.

 

Péptidos antibacteriales (PAB)

Los PAB son un tipo de pequeños polipéptidos moleculares que muestran propiedades de amplio espectro antibacterial. Se componen de 20 a 60 residuos de aminoácidos; provocan despolarización en la membrana de las bacterias, causando así la pérdida del contenido celular o las interacciones de los péptidos con el ADN, ARN y otras estructuras, lo que al final conduce a las bacterias a la muerte. Los PAB son proteínas pequeñas que se derivan del organismo y son fácilmente digeridas por las proteasas después de ejercer sus efectos bactericidas. Los PAB no son tóxicos ni dañinos, son productos ambientalmente seguros para la protección de especies acuícolas.

 

Factores que afectan la eficiencia de los inmunoestimulantes. Duración y sincronización en la administración

Los inmunoestimulantes pueden ser administrados separadamente o en conjunto con una vacuna. Se puede preparar a los peces contra eventos pronosticados, como las exposiciones estacionales a patógenos. El mejor momento para administrar inmunoestimulantes y vacunas es al mismo tiempo en que ocurre la exposición de los peces al antígeno específico. Las dos sustancias se mezclan con el alimento, o se aplican mediante inmersión. La dosis y la duración del tratamiento deben estar bien determinadas.

 

Dosis del inmunoestimulante

La dosis tiene una profunda influencia en los efectos del inmunoestimulante. Al ajustar la dosis administrada se pueden afectar la eficacia y la potencia de los compuestos inmunoestimulantes.

 

Modo de acción

La administración oral o la inyección de inmunoestimulantes podrían ser benéficas para el pez o para estimular la protección inmune, y serían útiles en la prevención de enfermedades en la acuicultura. La administración oral de inmunoestimulantes ha sido ya reportada para glucanos, EF203, lactoferrina, levamisol y quitosan. Es un método no estresante y permite administraciones masivas, sin importar la talla del pez. Se ha demostrado que la administración intravenosa de quitina no tiene efecto en los parámetros de inmunidad; sin embargo, los peces inyectados intraperitonealmente con quitina exhibieron un aumento de respuestas humoral y celular. La inmersión de peces en una solución inmunoestimulante es la tercera estrategia estudiada. Se debe desarrollar más investigación para tasar las categorías de inmunoestimulantes adecuados y sus dosis para aplicarse en acuicultura.

 

Evaluación de la eficacia de inmunoestimulantes

Hay dos principales procedimientos para la evaluación de la eficacia de un inmunoestimulante: (a) in vivo, con una prueba de desafío empleando patógenos para peces, y (b) in vitro, midiendo la eficiencia de los mecanismos de inmunidad celular y humoral.

El conocimiento que se tiene del sistema inmune para la mayoría de los peces es a veces muy limitado, y la información sobre la forma de acción de la mayoría de las sustancias inmunoestimulantes está aún más restringida.

 

Conclusiones y perspectivas

La aproximación al desarrollo de inmunoestimulantes efectivos debería combinar la investigación de los actores biológicos de los organismos junto con la aplicación de ingeniería genética, que maximice la inmunogenicidad para una respuesta inmune deseada. Estos inmunoestimulantes pueden desencadenar procesos inmunológicos específicos sin que produzcan una respuesta generalizada con fuertes efectos colaterales. Los nuevos inmunoestimulantes tienen el potencial de convertirse en agentes bioactivos alternativos y posiblemente reemplacen a los antibióticos tradicionales, y la siguiente investigación pueda proveer nuevas fuentes de inmunoestimulantes y de ideas para su aplicación. Por consiguiente, los inmunoestimulantes desarrollados vía ingeniería genética pueden convertirse en un importante y nuevo artículo de uso en acuicultura, y un candidato para uso en novedosas aplicaciones. En la futura investigación sobre inmunoestimulantes, la capacidad de inmunidad potencial de una sustancia dada debería ser inequívocamente establecida, seguida de estudios de su potencia y eficacia en el contexto de los inmunoestimulantes.

 

1College of Fisheries and Life Science, Dalian Ocean University, Dalian, China.

2Liaoning Province Academy of Analytic Science, Shenyang, China.

3Dalian Institute of Product Quality Supervision & Inspection, Dalian, China.

Este texto fue originalmente publicado en:

“La aplicación de inmunoestimulantes en acuicultura: conocimientos actuales y perspectivas a futuro” (julio-agosto 2017). Panorama Acuícola Magazine, 22(5), 46-50.

A partir de:

Wei Wang et al. (2017). “Application of immunostimulants in aquaculture: current knowledge and future perspectives”.Aquaculture Research, 2017, 48, 1-23.