La terapia con fagos permite un tratamiento bacteriano dirigido

Una posible alternativa a los antibióticos para prevenir la vibriosis de los crustáceos

Los fagos son virus que reconocen bacterias seleccionadas (izquierda) y las destruyen rápidamente, dando efectos similares a los de los antibióticos sobre el crecimiento bacteriano (derecha).

Durante muchos años, los antibióticos se han utilizado con éxito para controlar las bacterias patógenas en la acuicultura. Sin embargo, durante los últimos diez años, las autoridades sanitarias y ambientales han identificado los efectos negativos de los antibióticos y han impuesto restricciones sobre su uso. La terapia con fagos, el uso de bacteriófagos, bacterias que matan bacterias, es uno de los métodos emergentes para controlar las bacterias patógenas.

Bacteriófagos

Los bacteriófagos son los organismos más numerosos en la tierra: se pueden encontrar alrededor de 100 mil millones de partículas de virus en un litro de agua. Desempeñan un papel fundamental en la dinámica de los océanos, eliminando del 20 al 40 por ciento de las poblaciones bacterianas del mundo todos los días. Los fagos tienen una gama limitada de bacterias hospedadoras y, por lo tanto, la infección de un fago en particular no afecta a toda la comunidad microbiana, sino a subpoblaciones específicas.

Desde su descubrimiento en 1917, los fagos se han utilizado para el tratamiento y control biológico de bacterias patógenas. Se han desarrollado tratamientos exitosos para tratar infecciones en humanos y ganado, pero se han olvidado un poco cuando los antibióticos se comercializan ampliamente.

Terapia de fagos en acuicultura

En acuicultura, la terapia con fagos se evaluó por primera vez a principios de la década de 1980 para controlar la septicemia aeromónica y Edward celulosa ordeño y posteriormente para el control de la vibriosis en el pescado lechero, así como problemas en otras especies.

Esta terapia se está evaluando actualmente para la prevención de la vibriosis de los crustáceos, Streptcoccus iniae barramundis y Aeromonas hydrophila gallineta nórdica rayada. La mayoría de los estudios se han realizado en peces juveniles o adultos en los que se inyectaron o administraron fagos con alimentos. La terapia con fagos es más importante en los criaderos de peces o en el cultivo de invertebrados, donde actualmente no es posible la vacunación.

¿Mejor que los antibióticos?

La terapia con fagos es muy específica y ofrece un rápido efecto bactericida. Los fagos autorreplicantes son estables, con baja toxicidad y bajos costos de producción (Tabla 1).

Díaz, ventajas y desventajas del uso de fagos, Tabla 1

Características Ventajas prácticas Problemas potenciales

Alta especificidad No hay efectos adversos sobre las bacterias beneficiosas o los sistemas de filtración biológica. Compatible con probióticos y bacterias de biorremediación. Las bacterias patógenas deben estar claramente identificadas. El tratamiento de las infecciones mixtas es ineficaz.
Alta estabilidad Protección permanente. El uso de algunas sustancias químicas puede afectar la estabilidad.
Efecto bactericida rápido Elimine las bacterias objetivo, incluidas las cepas resistentes a los antibióticos, en cuestión de minutos. Los efectos pueden verse influidos por el grado de progresión de la enfermedad o la disponibilidad de bacterias diana.
Repetitivo, autolimitante Efectos a largo plazo y necesidad de dosis bajas. No se ha evaluado la persistencia en los sistemas de acuicultura.
Sin efectos tóxicos o alérgicos en humanos,
animales o plantas
Seguro de usar en acuicultura. No se ha completado una evaluación de la interacción entre fagos líticos y lisogénicos en términos de intercambio de genes y riesgos potenciales.
Barato Más barato que los antibióticos.
Naturalmente rico y diverso
ambiente
Excelentes fuentes de nuevos aislamientos. Se necesitan más investigaciones sobre los efectos fagos de los sistemas de acuicultura.

Cuadro 1. Ventajas y desventajas del uso de fagos en acuicultura para controlar bacterias patógenas.

Estas propiedades hacen que la terapia con fagos sea una tecnología muy atractiva para la acuicultura. Además, dado que la Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU. Ha permitido que los fagos eviten la contaminación bacteriana en los alimentos para humanos, es probable que se encuentren pocas restricciones legales sobre su uso. La tecnología está ahora próxima a la aplicación comercial.

Estudios con larvas de langostino tigre negro, Penaeus monodon, mostró que Vibrio harveyi los fagos mejoraron la supervivencia de las larvas casi dos veces más en comparación con los camarones tratados con antibióticos. Estos resultados son muy alentadores, pero la reproducibilidad dependería de las condiciones específicas de cada criadero. La mayoría de los fagos infectan solo un tipo de bacteria, por lo que la terapia con fagos no funciona si otras bacterias que no sean las especies objetivo están involucradas en la mortalidad. Una posibilidad podría ser utilizar mezclas de fagos.

Un estudio reciente sobre la artritis desafió V. parahaemolyticusLa terapia con fagos fue eficaz para reducir la mortalidad bacteriana (Figura 1), incluso si la dosis de fagos se redujo críticamente (Figura 2). Aparentemente, sus efectos beneficiosos dependen del grado de progresión de la enfermedad. Mortalidad Artemia la adición de fagos en una etapa temprana de la infección se controló por completo, mientras que en otros casos los resultados fueron variables (Figura 3). Por el contrario, en el mismo estudio, la tasa de progresión de la enfermedad no afectó al antibiótico oxitetraciclina.

Figura 1: Supervivencia de Artemia franciscana infectada con Vibrio parahaemolyticus después de la dosificación de un solo fago. Figura 2: Supervivencia de A. franciscana infectada con V. parahaemolyticus después de diferentes dosis de fagos. Figura 3: Efectos de la terapia retardada con fagos o el uso de oxitetraciclina.

Desafíos

Los estudios actuales evalúan las enzimas codificadas por fagos que destruyen las paredes de las células bacterianas o las proteínas que utilizan los fagos para controlar el metabolismo bacteriano. El éxito de la terapia con fagos depende de la capacidad de los fagos para alcanzar las bacterias diana, de modo que cuando las bacterias invaden los tejidos o viven en las biopelículas, es más difícil acceder a ellas y la terapia con fagos no funciona.

Además, es posible que una mezcla de fagos que sea eficaz para tratar infecciones en un área no trate la misma infección en otro lugar. Hay dos explicaciones para este fracaso. Las bacterias patógenas de diferentes sitios pueden tener diferente susceptibilidad a los fagos o pueden estar asociadas con diferentes especies de bacterias patógenas. Para la terapia con fagos, es importante conocer las bacterias patógenas específicas para seleccionar un tratamiento con fagos en particular. Este no es el caso de los antibióticos, ya que generalmente tienen un amplio espectro de actividad.

Para la mayoría de los crustáceos, el diagnóstico bacteriológico implica tradicionalmente el uso de un medio de placa para evaluar la abundancia de vibrios patógenos en los medios de cultivo. Esto se vuelve más complicado cuando la capacidad de los vibrios para causar mortalidad está menos definida. En la mayoría de los casos, es probable que se produzcan interacciones sinérgicas de comunidades microbianas, en lugar de un solo patógeno, lo que dificulta la reducción de la mortalidad animal mediante la terapia con fagos.

Por ejemplo, la terapia con fagos fue ineficaz en el tratamiento de la furunculosis del salmón del Atlántico, pero se incluyeron factores como el crecimiento de bacterias resistentes o el efecto del sistema inmunológico sobre la inactivación de los fagos. En algunos casos, es probable que el uso de fagos en la acuicultura en lugar de un tratamiento correctivo se considere un tratamiento preventivo para el control biológico.

Otros aspectos que deben abordarse incluyen los patrones de uso de fagos, los efectos del ozono, la radiación ultravioleta, las condiciones de producción que contienen formalina o cloro y el riesgo de propagación de genes no deseados entre fagos durante la coinfección.

(Nota del editor: este artículo se publicó originalmente en la edición de enero / febrero de 2010 de ).

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