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INVESTIGACIÓN
La Fagoterapia
provee tratamiento contra
bacterias específicas
Bacteriófagos
Los fagos son virus que reconocen bacterias selectivas (izquierda) y las eliminan rápidamente, dando
un efecto similar al de los antibióticos sobre el crecimiento bacteriano (derecha).
E
l uso de fagos es una alternativa a los antibióticos en el
control de bacterias patógenas. La Fagoterapia ofrece
a bajo costo, un tratamiento con baja toxicidad y un
rápido efecto bactericida. Sin embargo, los fagos afectan
únicamente a patógenos específicos, y sus efectos dependen del grado de progresión de la enfermedad. Cercano a
la comercialización, la fagoterapia será importante en las
granjas de peces o el cultivo de especies invertebradas,
donde la vacunación actualmente no es posible.
Desde hace varios años, los antibióticos se han utilizado
con éxito para el control de bacterias patógenas en la
acuacultura. Sin embargo, durante la última década, las
agencias ambientales y de salud han detectado efectos
negativos de los antibióticos y han impuesto restricciones
para su uso. La fagoterapia - la utilización de bacteriófagos,
virus que eliminan bacterias - es uno de los métodos emergentes para el control de bacterias patógenas.
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Los bacteriófagos son los organismos más abundantes en
la tierra - alrededor de 100 mil
millones de partículas virales se
pueden encontrar en un litro de
agua. Desempeñan un papel fundamental en la dinámica del océano,
debido a la eliminación diaria
del 20% al 40% de la población
total de bacterias en la tierra. Los
fagos tienen un rango limitado
de bacterias hospederas, y por lo
tanto la infección por un fago en
particular no actúa en el conjunto
microbiano total, sino más bien en
sub-poblaciones específicas.
Desde su descubrimiento en
1917, los fagos se han utilizado en
terapias y control biológico de bacterias patógenas. Los tratamientos
exitosos se han desarrollado para
tratar infecciones en humanos y
ganado, pero se olvidaron de ellos
un poco cuando los antibióticos
se comercializaron ampliamente.
Fagoterapia en la acuacultura
En la acuacultura, la fagoterapia se evaluó por primera vez en
la década de 1980 para controlar
la septicemia (por Aeromonas) y
Edwardsiellosis en lochas (peces), y
más tarde para controlar la vibriosis
en chanos, así como problemas en
otras especies.
Actualmente, esta terapia está
siendo evaluada para prevenir la
vibriosis en crustáceos, Streptcoccus iniae en la perca gigante y
Aeromonas hydrophila en la lobina
rayada. La mayoría de los estudios
se han llevado a cabo con peces
juveniles o adultos, donde los fagos
son inyectados o administrados en
alimentos.
CARACTERÍSTICA
VENTAJA PRACTICA
PROBLEMA POTENCIAL
Alta especificidad
Ningún efecto perjudicial sobre las
bacterias benéficas o sistemas de
filtración biológica. Compatible con
probióticos y bacterias biorremediadoras.
Las bacterias patógenas deberán
estar identificadas claramente. El
tratamiento no es efectivo en
infecciones mixtas.
Gran estabilidad
Protección persistente.
La estabilidad podría verse
afectada durante el uso de algunas
sustancias químicas.
Rápido efecto bactericida
Elimina bacterias específicas –
incluyendo cepas resistentes a
antibióticos – en minutos.
Los efectos podrían verse afectadas
por el grado de la progresión de la
enfermedad o la accesibilidad de la
bacteria objetivo.
Autoreplicable, Autoregulable
Efecto a largo plazo y requerimiento de dosis bajas.
La persistencia en los sistemas de
acuícolas no ha sido evaluada.
No hay efectos tóxicos o alérgenos
en humanos, animales o plantas.
Bajo costo
Seguro su uso en la acuacultura.
Menos costoso que los antibióticos.
No se han realizado evaluaciones
de las interacciones entre los fagos
líticos y lisogénicos en términos de
intercambio de genes y riesgos
potenciales.
Naturalmente abundantes y muy
diversos en el ambiente.
Grandes fuentes para nuevos
aislamientos.
Se necesita más investigación sobre
los efectos de fagos en los sistemas
de acuicultura.
Tabla 1. Ventajas y desventajas sobre el uso de fagos para el control de bacterias patógenas
en acuacultura.
Sobrevivencia (%)
100
80
60
40
20
0
Control
Vibrio
Vibrio + Fago
Tratamiento
Figura 1. Sobrevivencia de Artemia franciscana desafiada con Vibrio parahaemolyticus después de una
dosis sencilla de fagos.
100
Sobrevivencia (%)
90
80
70
60
50
40
30
Control
0
0.25
.12
Dosis de fagos (millones/mL)
.25
2.5
Figura 2. Sobrevivencia de A. franciscana desafiada con V. parahaemolyticus después de diferentes dosis de fagos.
La fagoterapia será importante
en las granjas de peces o el cultivo
de especies invertebradas, donde
la vacunación actualmente no es
posible.
Mejor que los antibióticos?
La fagoterapia es altamente específica y ofrece un rápido efecto
bactericida. Los fagos autoreplicables son estables, presentan baja
toxicidad y tienen un bajo costo de
producción (Tabla 1).
Estos atributos hacen que la
fagoterapia sea una tecnología muy
atractiva para la acuacultura. Aunque,
teniendo en cuenta que los fagos están
autorizados por la Administración
de Alimentos y Medicamentos (FDA)
de los Estados Unidos para prevenir
la contaminación bacteriana en los
alimentos humanos, es probable
encontrar algunas restricciones legales para su uso. Esta tecnología
se encuentra cerca de ser aplicada
comercialmente.
Una investigación con larvas de
camarón tigre negro, Penaeus monodon, mostró que el uso de fagos Vibrio harveyi mejoró la supervivencia
de las larvas por casi el doble de la
registrada para camarones tratados
con una mezcla de antibióticos. Estos
resultados son muy alentadores, pero
la reproducibilidad dependerá de
las condiciones particulares de cada
granja. La mayoría de los fagos sólo
infectan a un tipo de bacterias, por
lo que si otras bacterias aparte de la
especie objetivo están implicadas en
la mortalidad, la terapia con fagos no
funcionará. Una posibilidad podría
ser el uso de mezclas de fagos.
En un estudio reciente con Artemia
desafiada con V. parahaemolyticus,
la fagoterapia efectivamente redujo
la mortalidad causada por la bacteria
(Figura 1), incluso cuando la dosis de
fagos se redujo críticamente (Figura
2). Al parecer, los efectos benéficos
dependen del grado de progresión
de la enfermedad. La mortalidad de
Artemia se controló por completo
cuando los fagos se añadieron en
las primeras etapas de la infección,
mientras que en otros casos, los resultados fueron variables (Figura 3).
Por el contrario, en el mismo estudio, el antibiótico oxitetraciclina
no se vio afectado por el grado de
progresión de la enfermedad.
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Sobrevivencia (%)
100
80
Oxitetraciclina
60
Tratamiento con fagos
40
20
0
0
5
10
15
20
Retraso del tratamiento (horas)
25
30
Figura 3. Efectos del retraso en la aplicación de la fagoterapia u oxitetraciclina
RETOS
La investigación actual está evaluando fagoenzimas codificadas que destruyen las paredes
celulares de las bacterias o las proteínas que
utilizan los fagos para controlar el metabolismo
bacteriano. El éxito de la fagoterapia depende
de la capacidad de los fagos para llegar hasta
las bacterias objetivo, por lo que si las bacterias
penetran en los tejidos o se establecen en biopelículas, será más difícil acceder a ellos, y la
fagoterapia no funcionará.
Además, una mezcla de fagos que es eficaz para
tratar las infecciones en una región puede no
ser eficaz para el tratamiento de la misma infección en otra parte. Hay dos explicaciones para
este fallo. Las bacterias patógenas de diferentes
lugares podrían tener diferentes patrones de
susceptibilidad a los fagos, o diferentes especies
de bacterias patógenas podrían estar implicadas. Para la fagoterapia, es importante conocer
las bacterias patógenas específicas con el fin de
seleccionar un tratamiento específico de fagos.
Esto no ocurre con los antibióticos, ya que en
general tienen un efecto de amplio espectro.
Para la mayoría de los mariscos, el diagnóstico
bacteriológico tradicionalmente consiste en el
uso de placas con medios para evaluar la abun-
dancia de vibrios patógenos en el ambiente del
cultivo. Esto se hace más complicado cuando la
capacidad de los vibrios para inducir una mortalidad es menos definida. En la mayoría de los
casos, cuando existen interacciones sinérgicas
entre comunidades microbianas, en lugar de
que un solo patógeno sea la causa del problema, es mas difícil reducir la mortalidad de los
organismos mediante el uso de la fagoterapia.
Por ejemplo, la fagoterapia no fue eficaz en el
tratamiento de la forunculosis en el salmón del
Atlántico, pero factores como el crecimiento de
bacterias resistentes o los efectos del sistema
inmunológico para inactivar los fagos fueron
implicados. En algunos casos, el uso de fagos en
la acuacultura probablemente será considerado
como un tratamiento de control biológico preventivo en vez de una terapia correctiva.
Otros aspectos que requieren atención son los
aspectos legales sobre el uso de los fagos, los
efectos de las condiciones de producción que
involucran al ozono, luz ultravioleta, formalina
o cloro, y el riesgo de una transmisión de fagoa-fago de los genes no deseados durante una
co-infección.
Ph. D. Sergio F. Martínez
Laboratorio de Microbiología y Biología Molecular
Departamento de Desarrollo y Tecnología
Centro Interdisciplinario de Ciencias Marinas, Playa el Conchalito S.N. La Paz Baja California
Sur, México; [email protected]
Este artiulo fué publicado originalmente en GLOBAL AQUACULTURE ADVOCATE en Enero – Febrero del
2010 y se reprodujo con su autorización.
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