INTRODUCCIÓN

En la actualidad el acceso humano al consumo de proteína animal consta básicamente de tres fuentes: cárnicos (bovinos y porcinos), aves y pescados y mariscos. A diferencia de las dos primeras, la proteína de pescado (derivada de peces, crustáceos y moluscos, en general), procede de la pesca de captura (extracción del medio natural) y de algún tipo de manejo o cultivo definido como acuicultura. A diferencia de la agricultura y ganadería, la acuicultura se ha desarrollado y expandido por todo el mundo de manera significativa a partir de la mitad del siglo pasado. En términos per cápita, el consumo de pescado comestible aumentó de 9.0 kg en 1961 a 20.2 kg en 2015, a una tasa media de aproximadamente un 1.5% al año (^{FAO, 2018}).

La producción de proteína de especies acuáticas, derivada de la pesca de captura y de la acuacultura (a pesar de su impresionante incremento productivo en los últimos 40 años), muestra grandes contrastes entre países desarrollados y en desarrollo en cuanto avance tecnológico, eficiencia productiva y reducción de niveles de impacto ambiental. En México (y gran parte de Latinoamérica), la pesca de captura de las especies de escama marinas más importantes, se encuentran sobreexpoltadas. Mientras la producción acuicultural se ha incrementado y mantenido en las últimas dos décadas en nuestro país, su desarrollo también presenta grandes niveles de desigualdad productiva y económica a nivel regional o estatal (^{Inzunza-Montoya, 2014}).

Los sistemas de producción acuícola (desarrollados en ambientes marinos, salobres o continentales-dulceacuícolas), poseen elementos de control que no poseen las pesquerías de captura y suelen diferenciarse en intensivos semintensivos y extensivos. Éstos, por ser más rudimentarios, suelen manejarse con bajos insumos y aporte tecnológico, a diferencia de los intensivos, que pueden involucrar selección de especies, mejora genética, aprovisionamiento de alimento mejorado, control de enfermedades etc. En México, los sistemas de repoblamiento y de subsistencia (rural), característicamente extensivos de baja intervención, son los más practicados, mientras que los sistemas comerciales o industriales de tipo intensivo representan el menor porcentaje (^{FAO, 2005}). En 2016 la producción nacional pesquera fue de 1 millón 752 mil toneladas, de los cuales 388 mil toneladas aportó la acuicultura, la cual en los últimos años, registró una tasa media de crecimiento anual de 15%, y a nivel mundial es del 6%. Este incremento tiene impacto en la mejora de la dieta de la población, se cuenta con mayor disponibilidad de alimentos con alta calidad nutricional y ayuda a la reactivación de las economías regionales (^{CONAPESCA, 2017}).

La investigación y analisis de probióticos como elementos de impulso de la acuicultura, es un campo reciente, que en el contexto de la sustentabilidad y de la produción sostenida, pretende reducir el impacto ecológico de la producción acuacultural (^{SAGARPA, 2013}). Como probióticos los microorganismos actúan beneciando al hospedero: a) por exclusión competitiva de microorganismos patógenos en el tracto digestivo; b) induciendo una respuesta inmune que puede ser efectiva contra organismos patógenos y c) aportando enzimas exógenas que coadyuvan a la digestión de los alimentos ingeridos por el hospedero (^{Balcazar et al., 2006}), además de mejorar la calidad del agua al producir oxígeno y consumir CO₂ y materia orgánica residual.

Los probióticos que favorecen el crecimiento, sobrevivencia e inmunoresistencia de organismos acuáticos (bacterias lácticas, bifidobacterias y levaduras) han sido analizados y obtenidos, principalmente a partir de cultivos de la especie humana y de otros mamíferos (^{Monroy-Dosta et al., 2012}), aunque cada vez hay más evidencia de que estos microorganismos deben ser aislados, evaluados y aplicados de la manera más específica posible a los hospederos a los que estan destinados (^{Sorroza-Ochoa, 2012}).

Considerando que esta línea de investigación y desarrollo biotecnológico es potencialmente de gran interés dada la situación de la acuacultura en el país, el objetivo de este trabajo fue analizar la información referente al uso de probióticos en esta actividad y su perspectiva actual de desarrollo en México.

PROBIÓTICOS

La primera definición de probiótico fue acuñada por ^{Parker, 1974}, en la cual, estableció que son organismos y substancias que contribuyen al balance microbiano intestinal. Posteriormente se han propuesto otras definiciones, como la de la ^{FAO/WHO (2001)}, la cual conceptualiza a los probióticos como aquellos microorganismos vivos que, cuando son administrados en cantidades adecuadas, proporcionan un beneficio a la salud del huésped.

Finalmente, y de manera general, se consideran como probióticos a los suplementos alimenticios que contienen microorganismos vivos o muertos - o ambos -. Asimismo, se refiere a los aditivos acuosos en forma de cepas individuales o múltiples o combinadas con prebióticos u otros inmunoestimulantes, los cuales se administran para mejorar la calidad del agua, para reforzar la respuesta inmune y fisiológica de animales acuáticos y, en última instancia, para reducir el uso de compuestos químicos sintéticos, así como antibióticos en la acuicultura (^{Hai, 2015}).

Los microorganismos probióticos se pueden aislar de varias fuentes, aunque la principal es el tracto digestivo (TD) de los animales acuáticos y el mucus de los peces. En particular, los probióticos pueden ser cultivos aislados o también hallarse en sedimentos de ambientes acuáticos o aislados de consorcios microbianos (^{Ferreira et al., 2015}).

CARACTERÍSTICAS DE LOS PROBIÓTICOS

Las características que debe tener un microorganismo para ser considerado como probiótico son las siguientes: (i) no dañar al huésped; (ii) ser aceptado por el huésped a través de la ingestión, colonización y posterior reproducción dentro del mismo; (iii) capacidad de llegar a los órganos meta donde deben ejercer su beneficio; y (iv) no ofrecer resistencia a los virus o genes de resistencia antibacteriana. Los probióticos deben seleccionarse con base en su actividad inhibidora contra los patógenos in vitro. De igual manera, deben evaluarse para determinar su seguridad o la patogenicidad en los huéspedes (^{Kesarcodi-Watson et al., 2008}).

Una de las características que deben tener las bacterias probióticas utilizadas en acuicultura es la actividad antimicrobiana, para así poder excluir o inhibir de forma competitiva a las bacterias patógenas presentes en diferentes especies acuáticas, entre los patógenos más importantes se encuentran: Lactococcus garvieae, Listonella anguillarum (Bergeman, 1909, McDonnell & Colwell, 1985), Aeromona hydrophila (Chester, 1901), Photobacterium damsela (McDonnell &Colwell, 1986), Vibrio anguillarum (Bergeman, 1909), Vibrio vulnificus (Reichelt, Baumann & Baumann, 1979; Farmer, 1980) Vibrio alginolitycus (Miyamoto, Nakamura & Takizawa, 1961; Sakazaki, 1968) Streptococcus iniae, Carnobacterium piscicola, y Yersinia ruckeri (^{Desriac et al., 2010}; ^{Muñoz-Atienza et al., 2013}; ^{Watts et al., 2017}).

Los probióticos son bacterias productoras de ácido láctico que se usan mucho en animales terrestres (^{Lauzon et al., 2008}), mientras que una amplia gama de microorganismos se emplea en la acuicultura, según la última Carta Nacional Acuícola publicada en 2012, se mencionan 46 especies acuícolas, 5 de especies de peces marinos (nativos), 34 dulceacuícolas (6 nativas y 28 introducidas), 3 de moluscos marinos y salobres (2 nativas y 1 introducida), 2 de crustáceos dulceacuícolas (introducidas), 1 crustaceo marino (nativo) y una especie de anfibio (introducida). De acuerdo con el ^{Anuario Estadístico de Pesca (2011)}, las principales especies cultivadas en ese orden son: camarón, mojarra, ostión, carpa, trucha, atún, bagre, charal, lobina y langostino (^{Carta Nacional Acuícola, 2012}). Tabla 1.

No sólo las bacterias pueden considerarse como probióticos porque se ha descubierto que los bacteriófagos, las microalgas y las levaduras también se utilizan comúnmente como tales en la acuicultura. De igual manera, una amplia gama de bacterias Gram-positivas se usa como probióticos en todo el mundo. Las principales aplicaciones pertenecen a los miembros del género Bacillus, formadores de endosporas (^{Hong & Cuttings, 2005}), de los cuales, el más utilizado en la acuicultura es Bacillus subtilis. Por otro lado, se ha observado que los bacteriófagos de dos familias, Myoviridae y Podoviridae, protegieron a los peces Ayu (Plecoglossus altivelis Temmick & Schlegel, 1846) contra Pseudomonas plecoglossicida, y simultáneamente mejoraron la calidad del agua debido a que redujeron los patógenos bacterianos presentes (^{Park et al., 2000}).

De igual manera que con los probióticos, la salud de los animales acuáticos se apoya, por ejemplo, en la terapia de fagos, la cual se ha considerado como una alternativa al uso de los antibióticos en la acuicultura puesto que los fagos lisogénicos tienen la capacidad de transformar las cepas bacterianas no virulentas en virulentas (^{Rao & Lalitha, 2015}). Asimismo, varias microalgas como la Dunaliella salina (Teodoresco, 1905), Dunaliella tertiolecta (Butcher, 1959) Isochrysis galbana (Parke, 1949) y Tetraselmis suecica (Butcher, 1959) han mejorado el crecimiento, la salud y la supervivencia de estos animales (^{Nass et al., 1992}; ^{Marques, et al., 2006}). Por lo que respecta a las levaduras, se ha demostrado que varias tienen efectos benéficos en los animales acuáticos; por ejemplo, se sabe que Saccharomyces cerevisiae (Hansen, 1883) tiene potencial como sustituto del alimento vivo en la producción de peces payaso, entre otros.

METABOLITOS PRODUCIDOS POR BACTERIAS PROBIÓTICAS

Algunos de los compuestos antimicrobianos sintetizados y excretados por las bacterias probióticas son: antibióticos, ácidos grasos de cadena corta (fórmico, acético, propiónico, butírico y láctico), peróxido de hidrógeno, sideróforos (compuestos quelantes) de hierro, enzimas bacteriolíticas (lisozima), proteasas, amilasas, compuestos antimicrobianos tipo bacteriocina (BLIS), y bacteriocinas (^{Gillor et al., 2008}; ^{Muñoz-Atienza et al., 2013}; ^{Ibrahem, 2015}; ^{Tan et al., 2016}; ^{Watts et al., 2017}). Aunque también existen otros metabolitos poco estudiados con alta actividad antimicrobiana, algunos de ellos son los terpenoides, alcaloides y policétidos (polímeros de subunidades acetilo y propionilo) producidos por bacterias marinas como las Pseudomonas alteromonas no pigmentadas, las cuales se encuentran asociadas con microorganismos (^{Offret et al., 2016}).

Los metabolitos antimicrobianos con mayor potencial para ser utilizados como biocontroladores de patógenos en la acuicultura son las bacteriocinas, y algunos metabolitos producidos por el género Streptomyces como los antibióticos. ^{Aponte-Ubillus et al. (2015)} reportaron a Streptomyces eythrogriseus cepa M10-77 como un productor de metabolitos antibacterianos de alta potencia y con actividad sinérgica con antibióticos de referencia médica. ^{Evangelista-Martínez et al. (2017)} encontraron que actinobacterias aisladas de suelos en México poseen una alta actividad antimicrobiana contra bacterias y hongos fitopatógenos. Otros antibióticos reportados producidos por el género Streptomyces son: terpenos, terpenoides, policétidos, péptidos, caprolactonas, butenolidas, xantonas policiclicas, piericidinas, quinonas, macrólidos, alcaloides, ésteres, estreptocordina, lactamas e inhibidores enzimáticos (^{Solanki et al., 2008}; ^{León et al., 2016}).

Bacteriocinas. Las bacteriocinas son definidas por algunos autores (^{Desriac et al., 2010}; ^{Cheng et al., 2014}; ^{Ibrahem, 2015}) como péptidos antimicrobianos sintetizados en los ribosomas de bacterias y algunas arqueas (organismos unicelulares carentes de núcleo), los cuales presentan actividad antimicrobiana contra cepas estrechamente relacionadas con el microorganismo productor, en su mayoría son compuestos estables a temperaturas menores a 10 °C y a pHs ácidos y neutros.

Las bacteriocinas se han considerado como un arma eficiente para proteger y defender nichos ecológicos en los criaderos utilizados en acuicultura, además la capacidad de producir bacteriocinas con alta actividad contra patógenos acuáticos y un espectro específico son consideradas como criterios de selección de probióticos, ya que no es rentable utilizar las bacteriocinas puras en este tipo de ecosistemas. Además, son una alternativa para el uso de antibióticos en acuicultura, para lo cual se recomienda seleccionar cepas bacteriogénicas de origen marino con alta actividad antimicrobiana contra patógenos acuáticos (^{Desriac et al., 2010}), y evaluar que las cepas seleccionadas no presenten genes de resistencia a antibióticos, ya que se puede presentar un problema de seguridad en los criaderos (^{Cheng et al., 2014}).

Las bacteriocinas se clasifican en dos grandes grupos: las que son producidas por bacterias Gram positivas y las producidas por Gram negativas (^{Álvarez-Cisneros et al., 2017}). Existen pocas publicaciones dedicadas a la producción de bacteriocinas por bacterias marinas. Algunas de las bacteriocinas identificadas y aisladas de bacterias presentes en nichos marinos son principalmente aisladas de corales blandos (Sarcophyton glaucum Quoy & Gaiward, 1833) (^{EIahwany et al., 2015}), trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss Walbaum, 1792) (^{Lobos et al., 2017}), pez negro japonés (Sparus macrocephalus Basilewsky, 1855) (^{Zhang et al., 2013}) e invertebrados marinos (ostras, briozoos, moluscos, tunicados, erizos de mar, algas y esponjas de mar) (^{Christensen & Martin, 2017}; ^{Desriac et al., 2010}). Entre las bacterias aisladas de fuentes marinas y con capacidad de producir compuestos antimicrobianos se encuentran: Bacillus subtilis, Aeromona hydrophila, Clostridium butyricum, Vibrio fluvialis, Vibrio mediterranei (Pujalte & Garay, 1986), Actinobacterias (^{Gillor et al., 2008}; ^{Desriac et al., 2010}) y bacterias del ácido láctico (BAL) presentes en la microbiota gastrointestinal de los peces como son: Lactobacillus acidophilus, Streptococcus, Carnobacterium maltaromaticum, Carnobacterium divergens, Leuconostoc lactis, Lactococcus lactis y Enterococcus faecium (^{Zhang et al., 2013}; ^{Gómez-Sala et al., 2015}; ^{Lobos et al., 2017}), teniendo este grupo de bacterias una mayor capacidad de ser utilizadas como parte de un método de bioconservación por su categoría GRAS (Generally Recognize As Safe, por sus siglas en inglés).

^{Gómez-Sala et al. (2015)} realizaron un estudio en el cual aislaron bacterias de peces, mariscos y productos de origen marino, encontrando que el género Enterococcus tiene una presencia del 72% entre las diferentes fuentes de aislamiento, los genes estructurales de bacteriocinas identificados entre las cepas aisladas son entL50A-entL50B y entP, son pocos los estudios de bacteriocinas obtenidas de bacterias acuáticas que son caracterizadas de forma bioquímica y molecular. Otros estudios, se han enfocado a la aplicación de bacteriocinas producidas por BAL previamente caracterizadas, en productos de importancia económica en la acuicultura como parte de un método de bioconservación para así sustituir los antibióticos sintéticos. ^{Lyapparaj et al. (2013)} realizaron estudios para optimizar la producción de una bacteriocina producida por Lactobacillus sp. MSU3IR con un alto efecto inhibidor contra patógenos de camarón (S. aureus, P. aeruginosa, A. hydrophila, V. harveyi Johnson & Shunk, 1936, y V. parahaemolyticus Sakazaki, Iwanawi & Fukumi, 1963) y bajo las condiciones utilizadas para el crecimiento de camarones, pero aún faltan estudios de aplicación, principalmente de bacteriocinas producidas por bacterias acuáticas. En la tabla 2 se resumen los principales metabolitos producidos por bacterias probióticas.

BACILLUS COMO PROBIÓTICO EN ACUICULTURA

El género Bacillus se ha convertido en los últimos años en un probiótico usado en humanos, productos de origen animal y acuicultura, ya que es reconocido como un microorganismo con potencial antimicrobiano por la diversidad de metabolitos que produce, como son: glucopéptidos, lipopéptidos, péptidos cíclicos, policétidos, enzimas líticas, péptidos no ribosomales y bacteriocinas (^{Phelan et al., 2012}; ^{Álvarez-Cisneros et al., 2017}; ^{Kuebutornye et al., 2019}). Además, también es utilizado como probiótico para mejorar el crecimiento y captación de nutrientes por su capacidad de sintetizar enzimas digestivas, puede tener efectos inmunorreguladores y de estimulación de la microflora intestinal beneficiosa mejorando así la inmunidad innata y adaptativa del huésped (^{Van Hai, 2015}; ^{Kuebutornye et al., 2019}). Algunos mecanismos de inhibición de patógenos reportados por Bacillus sp. utilizados como probióticos en acuicultura son: a) despolarización celular por formación de poros en la membrana celular, b) inhibición del crecimiento por competencia en sitios de adhesión, c) inhibición de la expresión de genes de virulencia (quorum sensing), d) producción de enzimas líticas (proteasas, quitinasas, celulasas, β-1,3-glucanasas), e) inducción de antioxidantes como superóxido dismutasa (SOD), catalasa (CAT) y glutation peroxidasa (GPx) y f) activando los genes de los moduladores de la inmunidad humoral que pueden actuar a nivel de suero como antibacterianos, por ejemplo la lisozima, peroxidasas, SOD, CAT, proteasas y mieloperoxidasas (MPO), que al aumentar su actividad en el huésped, incrementan la respuesta inmune; o a nivel de la mucosa donde juegan un rol vital en la defensa contra bacterias infecciosas induciendo moléculas que participan en el sistema inmunológico como son: almodulina, interferon, lectina, immunoglobulinas, agglutinina C, péptidos antimicrobianos, enzimas proteolíticas, y vitelogenina (^{Kuebutornye et al., 2019}; Figura 1).

Figura 1 Características que presenta el género Bacillus para ser utilizado como probiótico en acuicultura (modificada de ^{Kuebutornye et al., 2019}). 

Las principales especies de Bacillus utilizadas como probióticos en acuicultura son: B. subtilis, B. licheniformis, B. pumilus y B. amyloliquefacien asiladas principalmente de suelo, agua de estanque, tracto intestinal de peces, algas marinas, esponjas de mar (^{Prieto et al., 2012}; ^{Yi et al., 2018}).

^{Prieto et al. (2012)} aislaron cepas de Bacillus sp. a partir de algas marinas, arena de mar y agua de mar en Irlanda; identificando a las bacterias marinas como una importante fuente de compuestos antimicrobianos, en particular se identificó la bacteriocina lichenicidina producida por Bacillus licheniformis WIT 562, 564 and 566, aisladas de algas (Polysiphonia lanosa Tandy, 1931, Ulva sp. y Ulva lactuca Linnaeus, 1753, respectivamente).

Las aplicaciones de Bacillus pumilus AQAHBS01 aislada de granjas de tilapia del Nilo como probióticos se han estudiado tanto en laboratorio como en granja. La alimentación de peces (aproximadamente 50 g) con pienso que contenía B. pumilus viable a concentraciones de 1X10⁷-10⁹ UFC/k de dieta elevó la respuesta inmune de los peces, de acuerdo a la evaluación de su actividad fagocítica y sus niveles de anión superóxido. La tilapia del Nilo también mostró resistencia contra Streptococcus agalactiae. Lo cual demostró la aplicación efectiva de B. pumilus como probiótico para la resistencia a estreptococosis en condiciones de laboratorio y cultivo en campo (^{Srisapoome & Areechon, 2017}). Cuando se utilizó una mezcla probiótica comercial constituida por Bacillus subtilis y Bacillus licheniformis con el fin de mejorar el crecimiento, la respuesta inmune y la resistencia a las enfermedades en tilapia Oreochromis niloticus, se encontró que con concentraciones en el rango de 3 a 10 g/k de la mezcla probiótica y durante 4 semanas, el aumento de peso, la tasa de crecimiento específico y la proporción de conversión alimenticia se mejoraron. La lisozima, proteasa, antiproteasa, las actividades de superóxido dismutasa y el nivel de inmunoglobulina M fueron significativamente (P <0.05) altos sobre todo a la mayor concentración, tanto en suero como en moco cutáneo. Se mejoró la actividad catalasa y se observaron actividad sérica y mieloperoxidasa tanto en el suero como en el moco de la piel. Se encontró expresión de C-lisozima, proteína de choque térmico 70 y β-defensina. En conclusión, ^{Abarike et al., 2018}; consideraron que la aplicación de la mezcla probiótica a 10 g/k puede utilizarse para mejorar el crecimiento y estado inmunológico en el cultivo de tilapia. La administración del probiótico de G. candidum encapsulado se ha propuesto como una estrategia nutricional, como suplemento alimenticio, para mejorar el rendimiento del crecimiento y estado inmune de alevines de Labeo rohita (^{Amir et al., 2019}). Los alevines se alimentaron con una dieta basal suplementada con 10⁹ UFC/g de G. candidum encapsulado durante once semanas. Los resultados indicaron una mejora significativa en la velocidad de crecimiento y un incremento en las actividades intestinales enzimáticas (proteasa, amilasa y celulasa) e índices hematoinmunológicos. Debido al efecto pronunciado de G. candidum encapsulado sobre el crecimiento, estado de salud e inmunidad de L. rohita los autores sugieren su aplicación como aditivo en piensos para la alimentación de peces. En la literatura se ha publicado el efecto probiótico de Bacillus subtilis, aislado del intestino sano de peces, sobre el esturión de Dabry (Acipenser dabryanus). Las cepas aisladas de B. subtilis BSth-5 y BSth-19 exhibieron efecto antimicrobiano in vitro contra cuatro bacterias patógenas para el esturión, en las que se incluyen: Aeromonas hydrophila, A. veronii, A. media y Streptococcus iniae. Un grupo de esturiones de Dabry se alimentaron con una dieta control y dos grupos se alimentaron con dietas que contenían 2.0 × 10⁸ UFC / g BSth-5 (grupo T1) o BSth-19 (grupo T2) durante 8 semanas. Después de ese lapso se observó una mejora en la tasa de supervivencia después de la infección por Aeromonas hydrophila. La capacidad antoxidante en suero aumentó debido a un incremento en la actividad de la superóxido dismutasa y los niveles de IgM se incrementaron con respecto al grupo control. Los niveles séricos de malondialdehído disminuyeron desde la cuarta semana. La suplementación dietética con las cepas probióticas BSth-5 y BSth-19 propiciaron una mayor resistencia a las enfermedades en A. dabryanus (^{Di et al., 2019}). ^{Yang et al. (2019)} evaluaron los efectos de la suplementación dietética de Bacillus cereus como probióticos en el crecimiento, calidad de filete, parámetros bioquímicos séricos e histología intestinal de la carpa de Pengze (Carassius auratus var. Pengze). Las carpas se alimentaron con dieta básica (grupo control) y tres dietas suplementadas con B. cereus en dosis de 10⁷, 10⁹ y 10¹¹ UFC / kg durante 70 días. Durante el experimento se observó que la suplementación de B. cereus 10⁹ UFC/kg mejoró significativamente el crecimiento comparado con el del grupo control. Se mejoró la textura del músculo, así como la dureza y la sensación de masticabilidad. También se observó un incremento en la inmunidad y la capacidad antioxidante, esto debido a que en suero se aumentó la presencia de la fosfatasa alcalina, glutatión peroxidasa, glutatión reducido y catalasa. A su vez también se observó una reducción significativa en malondialdehído. Una suplementación dietética de B. cereus podría promover el crecimiento, elevar la inmunidad y el estado antioxidante de la carpa, y mejorar significativamente la textura del filete de pescado.

Otra área importante de la acuicultura en la que se emplean B. subtilis y B. licheniformis como probióticos es para la críanza de camarón (Litopenaeus vannamei y Penaeus monodo).^{Laranja et al. (2017)} demostró con técnicas de Q-PCR, la capacidad probiótica de Bacillus sp. JL47 productor de un biopolímero poli-beta-hidroxibutirato (PBH) para sobreinducir los genes (proPO y TGase) relacionados con el sistema inmune del camarón tigre en su estado post-larvario (Penaeus monodo) después de ser infectados con Vibrio campbellii. Algunos otros estudios relacionados con el sistema inmune en camarones, se ha realizado con mezclas de cepas de Bacillus licheniformis MAt32, B. subtilis MAt43 y B. subtilis subsp. subtilis GAtB1, aisladas de moluscos bivaldos (Anadara tuberculosa) y suministrados como probióticos inmunoestimuladores en camarones jóvenes (Litopenaeus vannamei) en concentraciones de 1 x 10⁶ a 6 x 10⁶ UFC/ g de alimento, y se obtuvieron mayores tasas de crecimiento a comparación del control conforme aumentaba la concentración de la mezcla de probióticos, además se observó una sobreinducción de los genes proPO (propenoloxidasa) y LvToll (receptor Toll) responsables del sistema inmune en camarón (^{Sánchez-Ortiz et al., 2015}). Por otra parte ^{Madani et al. (2018)} evaluaron el efecto de una mezcla de probióticos comerciales (Bacillus subtilis y Bacillus licheniformis) en larvas de camarón (Litopenaeus vannamei) en concentraciones de 1x10⁴ a 1x10⁸ UFC/ g de alimento y los resultados obtenidos demostraron que la administración oral de la mezcla comercial tuvo efecto en el crecimiento (peso, tamaño y velocidad específica de crecimiento), composición química con respecto a la concentración de proteína (5.7 g/dL) e inmunoglobulinas (156 mg/dL), y parámetros inmunológicos (hematocitos); obteniendo los mejores resultados en la concentración más alta de la mezcla de Bacillus. En la tabla 3 se resumen algunos de los estudios más recientes usando al género Bacillus como probióticos.

ADMINISTRACION DE PROBIÓTICOS

La administración de los probióticos se realiza de manera oral o diluidos en el agua o como aditivos alimenticios, por ejemplo, a los camarones se les administra oralmente (^{Huang et al., 2006}). Sin embargo, el método más comúnmente utilizado en la acuicultura es diluídos en agua (^{Hai et al., 2009}) ya que la mayoría de los probióticos están diseñados para mezclarse con el alimento (^{Gomes et al., 2009}). Los probióticos como aditivo alimenticio, por ejemplo (Lactobacillus rhamnosus), mejoraron la fecundidad del pez cebra (Danio rerio) (^{Gioacchini et al., 2010}). Por lo regular los probióticos se pueden agregar directamente al agua (^{Gram et al., 1999}; ^{Hai et al., 2009}) como aditivos para ésta (^{Cha et al., 2013}), o en suspensión bacteriana (Gram et al., 1999). Finalmente, el método de inmersión también es útil (^{Itami et al., 1998}).

Los probióticos pueden aplicarse de manera individual o combinados. Se ha observado que los probióticos basados en una sola cepa son menos efectivos que aquellos basados en variedades mixtas (^{Verschuere et al., 2000}; ^{Hai et al., 2009}). Por otra parte, los probióticos de múltiples cepas mejoran la protección contra la infección de patógenos. Asimismo, se ha utilizado una combinación de probióticos con prebióticos, inmunoestimulantes o productos vegetales naturales (^{Hai & Fotedar, 2009}). La aplicación combinada de probióticos y prebióticos es conocida como producto simbiótico, puesto que se basa en el principio de proporcionar un probionte con ventaja competitiva sobre poblaciones endógenas competitivas, además de mejorar la supervivencia y la implantación de un suplemento dietético con microorganismos vivos en el tracto digestivo del huésped (^{Gibson & Roberfroid, 1995}). La alimentación simbiótica de Enterococcus faecalis y oligosacáridos de manano mostró una mejor relación de conversión alimenticia que la probiótica individual o la aplicación prebiótica sola. Toda vez que las aplicaciones de probióticos, prebióticos y simbióticos han elevado el índice de supervivencia de los animales acuáticos, la salud de estos animales fue mejor en el tratamiento con probióticos, seguido de los que se alimentaron solo con prebióticos o simbióticos.

La encapsulación de los probióticos vivos para la alimentación de los animales acuáticos es una propuesta interesante porque los probióticos pueden permanecer viables o incluso proliferar en la alimentación en vivo (^{Gatesoupe, 1994}). Por lo tanto, el huésped puede adquirir los probióticos de manera directa y efectiva. La concentración de probióticos, por ejemplo, en Artemia (^{Gatesoupe 1994}; ^{Hai et al., 2010}; ^{Daniels et al., 2013}), rotíferos (^{Gatesoupe, 1997}) y copépodos (^{Sun et al., 2013}) podría ser un excelente vehículo para su administración en animales acuáticos (^{Sun et al., 2013}; ^{Daniels et al., 2013}). Por ejemplo, se ha encapsulado en Artemia nauplii una combinación de Pseudomonas synxantha y Pseudomona aureoginosa para langostinos gigantes, Paneus latisulcatus (^{Hai et al., 2010}). Copépodos (Pseudodiaptomus annandale) es un vector adecuado para probióticos Bacillus spp. en larvas de mero Epinephelus coioides (^{Sun et al., 2013}).

FUNCIONES DE LOS PROBIÓTICOS

La utilización de probióticos en la acuicultura se ha realizado desde hace varios años, algunas funciones que han sido reportadas son: estimular la respuesta inmune (^{Nayak, 2010}), establecer un ambiente sano en el tracto gastrointestinal (^{Pandiyan et al., 2013}); aumentar significativamente la sobrevivencia de larvas (^{Luis-Villaseñor et al., 2013}); aumentar la resistencia a enfermedades mediante competencia e inmunomodulación, aumentar el apetito y mejorar la conversión alimenticia (^{Newaj-Fyzul et al., 2014}) en reproducción, aumentando la síntesis vitelogenina e induciendo la maduración de los folículos (^{Banerjee & Kumar, 2017}).

Los mecanismos de acción que se le atribuyen a los probióticos son dos fundamentales: 1) la síntesis de moléculas antibacterianas como las bacteriocinas y 2) la exclusión competitiva, bien mediante la inhibición de la adhesión a las células epiteliales intestinales (CEIs) de bacterias potencialmente patógenas o bien bloqueando la unión de toxinas (^{Romero y Menchan, 2013}). Los probióticos también influyen en el ecosistema intestinal al afectar los mecanismos inmunológicos de la mucosa, interactuando con microorganismos comensales o potencialmente patógenos, generando productos metabólicos finales, como ácidos grasos de cadena corta, y comunicándose con las células del huésped utilizando señales químicas. Estos mecanismos pueden conducir al antagonismo de patógenos potenciales (^{Guarner et al., 2017}).

Los probióticos participan en la prevención y tratamiento de enfermedades infecciosas agudas digestivas, enfermedades crónicas intestinales y hepáticas, actúan sobre la función inmune del huésped y la homeostasis intestinal, y pueden modular la microbiota intestinal (^{Castañeda Guillot, 2018}).

^{Vendrell et al. (2008)} analizaron el efecto de la suplementación con probióticos sobre el control de la lactococosis en trucha arcoíris, los probióticos se administraron en forma oral por 30 días en una concentración de 10⁷ CFU g de alimento. Los resultados mostraron que la suplementación con probióticos redujo la mortalidad de los peces de 78% en el control a 46-54% en los grupos suplementados con probióticos.

La técnica de hibridización fluorescente in situ (FISH por sus siglas en inglés) ha sido empleada para ennumerar bacterias probióticas y patógenas en el intestino de tilapia (Oreochromis niloticus Linnaeus, 1758) cultivadas en un sistema de acuicultura. ^{Del´Duca et al. (2013)} aislaron 2 bacterias que identificaron como Bacillus sp. y Enterococcos sp. las cuales inhibieron un gran número de bacterias patógenas (Aeromonas hydrofila, Enterococcus faecalis, Edwardsiella tarda, Pseudomonas fluorescens y Pseudomonas putida aisladas también del sistema de acuicultura). Al final de 30 días Bacillus sp. y Enterococcos sp. estuvieron presentes en gran número en el estómago de los peces, sus resultados mostraron que esta técnica demostró un gran potencial para caracterizar bacterias probióticas y mostrar su eficiencia contra bacterias patógenas.

^{Vieira et al. (2013)} aislaron cepas del tracto digestivo de camarones marinos que tuvieran características de un probiótico ideal, como son presentar una máxima velocidad de crecimiento, inhibición de patógenos marinos, resistencia de las cepas a NaCl (1.5 y 3%) y resistencia a pH y sales biliares (6-9 y 5% respectivamente). 10 cepas fueron aisladas e identificadas bioquímicamente como Lactobacillus plantarum (3), L. brevis (3), Weissella confusa (2), Lactococcus lactis (1), y L. delbrueckii (1). Las 3 cepas de Lactobacillus plantarum mostraron un gran potencial para ser usadas como probióticos en camarones marinos debido a su amplio espectro de inhibición de patógenos tanto Gram positivos como Gram negativos.

^{Luis-Villaseñor et al. (2013)} aislaron 44 colonias diferentes de bacterias del estómago de camarones y ostras, de las cuales solo 2 demostraron tener una actividad citotóxica y una alta tolerancia a la sal, las cepas fueron identificadas como Burkholderia ceparia (estómago de camarones) y Pseudomonas aeruginosa (estómago de ostras). Cuando se adicionó la mezcla de las 2 cepas en un cultivo de larvas de camarones L. vannamei (Boone, 1931) la sobreviviencia de las larvas aumentó en un 50.15% comparado al 20% del control.

^{Pannu et al. (2014)} estudiaron el efecto de probióticos y extractos de plantas sobre 11 bacterias patógenas de peces, las cuales eran resistentes a antibióticos, todo esto se realizó in vitro utilizando el método de difusión. Aunque sí se observaron halos de inhibición del rango de 1.1 a 2.433 cm, los autores concluyeron que se necesitan más estudios tanto in vivo como in vitro para poder conocer el efecto y dosis para ser usados en las granjas de peces.

^{Sánchez-Ortiz et al. (2015)} aislaron e identificaron bacterias del tracto gastrointestinal de adultos de almejas “pata de mula” con potencial probiótico para el cultivo de camarón Litopenaeus vannamei, se seleccionaron siete bacterias, tres con alto grado de hidrofobicidad (>60% de adherencia a p-xileno) y cuatro con hidrofobicidad media, concluyendo que las cepas aisladas de A. tuberculosa tuvieron un efecto benéfico sobre el crecimiento y respuesta inmune de L. vannamei, por lo que tienen potencial como probióticos en la acuicultura de organismos marinos.

^{Kaktcham et al. (2017)} aislaron e identificaron bacterias lácticas del intestino de la carpa común y la tilapia del Nilo en Camerún, encontrando que las bacterias lácticas poseen una potente actividad antimicrobiana extracelular, ésto por la producción de ácidos orgánicos y bacteriocinas. La especie predominante encontrada fue Lactococcus lactis subsp. lactis 42.85%. Posteriormente, estos mismos autores evaluaron las características probióticas de estas bacterias encontrando que las cepas son tolerantes a pH bajo, sobreviven en la presencia de bilis y en jugo gástrico simulado, no tienen actividad hemolítica, no producen aminas biogénicas y no muestran resistencia a antibióticos lo que confirma su aplicación como probióticos en la acuicultura (^{Kaktcham et al., 2018}).

En los últimos años se ha utilizado a los probióticos en una nueva área que es la de reproducción, ha sido reportado que los probióticos aumentan la reproducción de los peces debido a que aumentan la síntesis vitelogenina, inducen la maduración de los folículos e incrementan el índice GSI, sin embargo, los mecanismos no son claros. Es necesario seguir investigando en este campo (^{Banerjee & Kumar, 2017}).

Una de las tecnologías que se está utilizando actualmente es la del biofloc, la cual junto con los probióticos tiene el objetivo de aumentar la sobrevivencia de animales acuáticos debido a que se evita la contaminación del agua siendo amigable con el medio ambiente, aunque su acción no es conocida todavía, se cree que evita la reducción de microorganismos patógenos (^{Daniel & Nageswari, 2017}).

GÉNERO STREPTOMYCES. PHYLLUM ACTINOBACTERIA

Los actinomicetos son bacterias filamentosas prolíficas Gram positivas que se encuentran ampliamente dispersas en el ambiente, como puede ser suelo, agua estancada y estiércol, aunque recientemente es muy frecuente su aislamiento en ecosistemas marinos (^{Quiñones-Aguilar et al., 2016}); tienen similitud con los hongos, por su morfología, tipo de reproducción y crecimiento en cultivos sólidos y líquidos ya que presenta crecimiento micelar filamentoso formado por hifas enramadas no septadas en medios sólidos y líquidos (^{Martínez et al., 2017}; ^{León et al., 2016}). Principalmente el género Streptomyces sp. es de interés en biotecnología por su potencial de producir diversos metabolitos secundarios con actividad antimicrobiana (antibióticos), antitumoral, inmunoestimulante, antiparasitaria, sideróforos, y exoenzimas, entre otros, los cuales en un medio acuático contribuyen en la reducción de patógenos como: Vibrio sp., Aeromonas hydrophila, Edwarsiella tarda y Aeromonas sobria; y de la materia orgánica (^{León et al., 2016}; ^{Tan et al., 2016}). La principal fuente de aislamiento de Streptomyces es el sedimento marino, pero recientemente ^{León et al. (2016)} aislaron 3 cepas potenciales como probióticos en acuicultura a partir de Argopecten purpuratus Lamarck, 1819 (pectínidos o vieiras).

^{Dharmaraj & Dhevendaran (2010)} realizaron el primer estudio utilizando el género Streptomyces aislado de esponjas marinas como probiótico para aumentar el crecimiento del pez ornamental Xiphophorus helleri (Heckel, 1848). Después de 50 días del experimento, los parámetros de crecimiento, tasa de crecimiento, crecimiento relativo y eficiencia de conversión del alimento fue significativamente más alta en los animales alimentados con probióticos teniendo unos animales más grandes que el control. Ellos concluyeron que las aplicaciones de Streptomyces como probiotico deberían jugar un papel importante en la nutrición en la acuicultura. Se ha determinado también el potencial antimicrobiano de actinomicetos marinos frente a cepas S. aureus meticilino-resistentes (MRSA) y E. faecalis vancomicina-resistentes (VRE) encontrando que los porcentajes inhibitorios fueron superiores a 85% para ambos patógenos con halos de inhibición mayores a 69 y 78 mm de diámetro para MRSA y VRE respectivamente (^{León et al., 2011}).

^{García-Bernal et al. (2015)} aislaron 3 actinomicetos de sedimentos marinos que mostraron buenas características probióticas utilizando técnicas in vitro que pueden ser fácilmente implementadas en diferentes instituciones alrededor del mundo.

El género Streptomyces ha demostrado tener efectos probióticos entre los cuales se encuentra la producción de compuestos antagonistas, actividad antivirulencia, actividad antiviral, secreción de exoenzimas, aumenta el crecimiento de los peces, tienen una tolerancia a pH bajos y resisten enzimas intestinales, protección contra patógenos, etc. Sin embargo, se menciona que también tienen 2 grandes limitaciones: la primera es que producen 2 compuestos terpenoides los cuales producen olores y sabores desagradables que tienen un efecto negativo en la acuacultura, pero se ha demostrado que un tratamiento con ozono es un buen removedor de olores, por lo que podría ser una alternativa. La segunda es que existe un riesgo de transferencia de genes resistentes a antibióticos, el cual es un argumento contra el uso de Streptomyces en la acuicultura. Sin embargo, ha sido reportada la resistencia a antibióticos de cepas de Lactobacillus, Bifidobacterium y Bacillus comúnmente usadas como probióticos (^{Tan et al., 2016}).

^{Yang & Sun (2016)} desarrollaron el primer agente anti-Vibrio debido a que éste es el patógeno más serio en la acuacultura marina. El extracto crudo de seis Streptomyces sp. NHF165 inhibe drásticamente el crecimiento celular de 2 especies de Vibrio, la actinonina fue identificada como el componente funcional y que su efecto es dependiente de la dosis empleada. Los autores concluyeron que los Streptomyces sp. de origen marino pueden producir actinonina con actividad anti Vibrio.

La actividad antimicrobiana contra cepas de Vibrio sp. se debe principalmente a la presencia de sideróforos, los cuales son agentes quelantes que pueden competir en ambientes acuáticos por hierro, provocando así una reducción en la tasa de crecimiento de las cepas patógenas que necesitan hierro como parte de sus requerimientos nutricionales (^{Ahmed & Holmstrom, 2014}). ^{Prakashwadekar & Dharmadhikari (2015)}, reportaron el potencial de 5 actinomicetes productores de bacteriocinas que mostraron un amplio espectro de actividad antibacterial contra patógenos. En la última década se han resaltado otros posibles usos de actinomicetos marinos, como es la producción de antibióticos para ser incorporados en alimentos de camarones para controlar al virus causante de la mancha blanca (WSSV, por sus siglas en inglés), control de biopelículas causantes de vibriosis, incorporación en alimento para aumentar la sobrevivencia de Artemia nauplii y Penaeus monodon Fabricius, 1798 (langostino jumbo) (^{Tan et al., 2016}).

CONCLUSIONES

El recambio de las unidades de producción hacia una mayor tecnificación y control tendientes a la sustentabilidad y pesca responsable, incluye la investigación y aplicación de líneas biotecnológicas que promuevan la calidad y cantidad de la producción acuícola. Una alternativa probada para incrementar la sanidad y la producción acuícola de alimentos inocuos, es el desarrollo, investigación y aplicación de probióticos.

La investigación y utilización de especies nativas, no sólo debe considerarse en el ámbito de producción alimentaria y económica, sino también como procesos integrados a la conservación de la biodiversidad.

Para el caso de México, el potencial acuacultural con base en la aplicación de probióticos debe considerarse como crucial en función de que:

a) promueve el manejo y la utilización racional de los recursos acuáticos, la rehabilitación ambiental y la conservación ecológica y b) disminuye y amortigua el impacto ambiental que generan los procesos de producción y fomenta la producción de alimentos en calidad y disponibilidad en el contexto de la seguridad alimentaria. Sin embargo, es necesario realizar más investigaciones sobre este tema.