Selección de extractos vegetales como inhibidores de bacterias patógenas de peces y utilización en acuicultura

Abstract

El uso abusivo de antibióticos en la acuicultura produce un impacto negativo en el medio ambiente, además de generar patógenos resistentes a los antibióticos. En este sentido, y para minimizar los efectos de estos quimioterápicos sobre los peces cultivados, el medio ambiente y los consumidores, se han evaluado otras terapias alternativas, entre las que se encuentra el uso de extractos de plantas con capacidad antimicrobiana. El objetivo del presente estudio consistió en evaluar el potencial antimicrobiano de algunas sustancias naturales, como método de control de enfermedades bacterianas en la acuicultura. Se realizó una primera selección de sustancias en base a su capacidad de inhibición de tres patógenos de peces: Vibrio harveyi, Photobacterium damselae subsp. piscicida y Aeromonas hydrophila. Seguidamente se calculó la toxicidad potencial de las sustancias mediante la observación de la disminución de la bioluminiscencia de Vibrio fischeri, siendo el aceite de clavo la sustancia más tóxica, con una concentración efectiva 50 (EC50) de 0,059 μL mL-1. Posteriormente se determinó la capacidad de las sustancias de interferir el fenómeno quorum sensing, por la que algunas bacterias patógenas coordinan la expresión de ciertos factores de virulencia. Los resultados obtenidos mostraron que, excepto el aceite de citronella, todas las sustancias ensayadas tuvieron capacidad de inhibición del quorum sensing.

Tras estos procesos selectivos se eligió seguir con los ensayos con el ajo y el aceite de clavo. Para conocer si mantenían sus propiedades antimicrobiana tras los procesos de extracción y almacenamiento, se realizaron ensayos de viabilidad a distintas temperaturas (63, 37, 22 y 4 °C) y tiempos de almacenamiento (1, 3 y 7 días). El ajo disminuyó su capacidad antimicrobiana con el tiempo, y a 63 °C perdió su capacidad inhibitoria a partir del tercer día. No se observó variación en la estabilidad del aceite de clavo a lo largo del tiempo en las distintas temperaturas de almacenaje. También se añadió el ajo y el aceite de clavo los piensos de los peces, para comprobar si esta mezcla hacía perder sus propiedades antimicrobianas. Los resultados mostraron que, a una concentración de 20 mg mL-1 de ajo y de 40, 20 y 10 μL mL-1 de aceite de clavo, las sustancias conservaban su capacidad de inhibición del crecimiento bacteriano y de la bioluminiscencia de V. fischeri.

En resumen, las sustancias ensayadas en experimentos in vitro poseen actividad antimicrobiana, aunque se hace necesario realizar experimentos in vivo con peces para comprobar si el potencial antimicrobiano de las sustancias se mantiene sin generar efectos adversos en los peces.

The abusive use of antibiotics in aquaculture produces a negative impact on the environment, in addition to generating antibiotic-resistant pathogens. In this way, to minimize the effects of these chemotherapeutics on farmed fish, the environment and the consumers, other alternative therapies have been evaluated, including the use of plant extracts with antimicrobial capacity. The aim of this study was the evaluation of the antimicrobial potential of some natural substances as method of control of bacterial diseases in aquaculture. A first selection of substances was made based on their ability to inhibit three fish pathogens: Vibrio harveyi, Photobacterium damselae subsp. piscicida and Aeromonas hydrophila. The potencial toxicity of the substances was calculated by the observation of the decrease of the bioluminescence of Vibrio fischeri, being the clove oil the most toxic substance, with an effective concentration 50 (EC50) of 0.059 μL mL-1. Afterwards, the ability of the substances to interfere the mechanism of quorum sensing, by which some pathogenic bacteria coordinate the expression of virulence factors, was determined. Results showed that, except the lemongrass oil, all of the tested substances had the capacity to inhibit the quorum sensing.

After these selective processes, garlic and clove oil were chosen to continue with the trials. Viability assays were carried out to see if they kept their antimicrobial properties after the extraction and storage processes at 63, 37, 22 and 4 °C during 1, 3 and 7 days. Garlic decreased its antimicrobial capacity over time, and at 63 °C it lost its inhibitory ability from the third day. There was no variation in the stability of the clove oil over time at different storage temperatures. Also garlic and clove oil were added to the feed diets of fishes, to check if in this mix they could lose their antimicrobial properties. Results showed that, at a concentration of 20 mg mL-1 of garlic, and 40, 20 and 10 μL mL-1 of clove oil, they remain the capacity to inhibit the bacterial growth and the bioluminescence of V. fischeri.

In summary, the substances tested in the in vitro assays have antimicrobial activity, although it is necessary to carry out in vivo trials with fish to check if the antimicrobial potential of the substances is maintained without generating adverse effects to the fish.