Bacterias lácticas del estuario de Bahía Blanca : evaluación de sus propiedades probióticas para su potencial uso en el cultivo de trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss)

Abstract

Una de las áreas de estudio que ha crecido significativamente como medida alternativa para el control y prevención de enfermedades infecciosas en acuicultura, así como para el incremento de peso y mejoramiento del estado de salud en los peces, es el de los probióticos. En nuestro país, el estudio de microorganismos probióticos, en especial las bacterias lácticas, ha tenido un destacado desarrollo para su aplicación en humanos y en animales terrestres; sin embargo, el estudio de sus aplicaciones en la acuicultura es limitado. El objetivo general de esta tesis fue estudiar el potencial probiótico de cepas de BAL provenientes de peces y sedimentos de estuario de Bahía Blanca a fin de considerar su aplicación en el cultivo de trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss). A partir de muestras de sedimentos y del tracto gastrointestinal de peces que cumplen su ciclo de vida completo o gran parte de él en el estuario de Bahía Blanca, se aislaron 22 cepas pertenecientes a los géneros Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus, Weissella y Enterococcus, que fueron identificadas por sus características fenotípicas y por secuenciación del ADNr 16S. Para realizar una primera selección, se estudió la capacidad inhibitoria de las cepas BAL aisladas sobre el crecimiento de tres patógenos bacterianos de mayor incidencia en el cultivo de salmónidos: Yersinia ruckeri, Aeromonas salmonicida y Lactococcus garvieae. En función de su potencialidad antagónica frente a estos patógenos indicadores, se seleccionaron 12 cepas a las que se continuó estudiando a fin de conocer su potencial como probióticos. En cada una de las cepas se estudiaron las características de superficie celular como hidrofobicidad, autoagregación y coagregación; la capacidad de adhesión a diferentes superficies (acero inoxidable, vidrio y mucus superficial de trucha arcoíris); capacidad de competir con los patógenos de salmónidos por los sitios de adhesión al mucus, la resistencia al pH gástrico y a la bilis de trucha arcoíris. Para evaluar su seguridad se determinó la resistencia a los antimicrobianos y su capacidad hemolítica. La mayoría de las cepas estudiadas mostraron características promisorias ya que presentaron buena capacidad de adhesión, estabilidad frente a la bilis de trucha arcoíris, baja ocurrencia de resistencia adquirida a antimicrobianos y ausencia de actividad hemolítica. Además, todas ellas exhibieron la capacidad de excluir competitivamente a alguno de los patógenos por competencia, exclusión y/o desplazamiento. Por la estabilidad a la bilis y la tolerancia al pH gástrico de las truchas, la buena capacidad de adhesión, por altos índices de inhibición demostrados sobre la adhesión de Y. ruckeri y A. salmonicida a superficies cubiertas con mucus de trucha y por la ausencia de resistencia adquirida a los antimicrobianos, se selecciona la cepa F2, para realizar ensayos in vivo en un cultivo de juveniles de trucha arcoíris. Esta cepa mantuvo su capacidad de adhesión a mucus en el agua de cultivo, tanto en condiciones estáticas como en condiciones de flujo laminar y fue capaz de sobrevivir, al menos 24 h, en el agua del sistema de cría. La administración de la cepa F2 no produjo efectos negativos en los peces. La adición de esta cepa al agua de cultivo o como suplemento de la dieta base durante los ensayos de engorde de juveniles, produjo cambios significativos en la tasa específica de crecimiento y ganancia de peso promedio. Sin embargo, la mejora en la eficiencia de la conversión alimentaria, solo se puso de manifiesto cuando la cepa F2 fue administrada con el alimento, concluyendo que la dosis y el modo de administrar el probiótico son importantes para obtener un beneficio en el crecimiento. Este estudio es el primer reporte sobre el aislamiento de BAL a partir de sedimentos y peces del estuario de Bahía Blanca y sobre el estudio de sus propiedades probióticas para su potencial uso en acuicultura. Se puede concluir que la cepa F2, Lactobacillus paracasei subsp tolerans, aislada de intestino de Ramnogaster arcuata, especie que cumple su ciclo de vida completo en el estuario de Bahía Blanca, muestra buenas perspectivas para su aplicación en el cultivo de trucha arcoíris. Este estudio además demuestra que BAL provenientes de un ambiente acuático con alta influencia marina presentan potencialidad probiótica para ser utilizadas en el cultivo de una especie de agua dulce.

The use of probiotics is an area of study that has grown exceptionally as an alternative for the control and prevention of infectious diseases in aquaculture, as well as for weight gain and improvement of health status in fish. In our country, the study of probiotic microorganisms, especially lactic acid bacteria, has had a significant development for application in humans and terrestrial animals; however, the study of their applications in aquaculture is limited. The objective of this thesis was to evaluate the potential probiotic of LAB strains from fish and sediments from Bahía Blanca estuary to consider its application in rainbow trout culture (Oncorhynchus mykiss). From samples of sediments and gastrointestinal tract of fish that spend their life cycle completely or partly in the Bahía Blanca estuary, 22 strains belonging to the genera Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus, Weissella and Enterococcus were isolated and identified by their phenotypic characteristics and 16S rDNA sequencing. To make a first selection of probiotic bacteria, the inhibitory capacity of these strains on the growth of three bacterial pathogens of greatest impact on salmonid culture: Yersinia ruckeri, Aeromonas salmonicida and Lactococcus garvieae was studied. Based on their antagonistic potential against these pathogens, 12 strains were selected to continue studying their probiotic properties. Each strain was evaluated according to the cellular surface characteristics such as hydrophobicity, autoaggregation and coaggregation, the ability to adhere to different surfaces (stainless steel, glass and surface mucus of rainbow trout), the ability to inhibit the adhesion of pathogens of salmonids to mucus and the resistance to gastric pH and bile of rainbow trout. To evaluate its safety to be applied as probiotics, the antimicrobial resistance and hemolytic capacity were determined. Most of the strains studied showed promising characteristics as their adhesion capacity to the three surfaces assayed, stability to rainbow trout bile, low occurrence of acquired resistance to antibiotics and no hemolytic activity. Furthermore, all strains showed the ability to competitively exclude Y. ruckeri and A. salmonicida from the mucus-coated surfaces, at least in one of the test: competition, exclusion and / or displacement. Because of the good tolerance to gastric pH and rainbow trout bile, the good adhesion, the excellent ability to inhibit the adhesion of Y. ruckeri and A. salmonicida to surfaces coated with rainbow trout mucus and the absence of acquired resistance to antibiotics, the strain F2 was selected for in vivo study in a culture of juvenile rainbow trout. Furthermore, the strain F2 maintained its ability to adhere to mucus in the presence of water of trout farming system, both under static and laminar flow conditions and it was able to survive at least 24 h in this water. There was no evidence of any harmful effects caused by the administration of F2 strain during the culture of juvenile rainbow trout. The addition of F2 to the farming water or as a supplement of the basal diet produced significant changes in the specific growth rate and average weight gain. However, the improvement in the efficiency of food conversion was detected only when the strain F2 was provided in food, concluding that the dose and mode of administering a probiotic are important to obtain a benefit in the growth of animals. This study is the first report on the isolation of LAB from sediments and fish from Bahia Blanca estuary and their probiotic properties for potential use in aquaculture. From the experiments it may be concluded that the strain F2, Lactobacillus paracasei subsp tolerans, isolated from gastrointestinal tract of Ramnogaster arcuata, species that comply the full life cycle in the Bahía Blanca estuary, shows good prospects for application in rainbow trout farming. Further, this study demonstrates that LAB isolated from an estuary with a high marine influence, posses probiotic potential to be used in the culture of a freshwater species.