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REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA - 2011
Sistema de Revisiones en Investigación Veterinaria de San Marcos
Autor:
Universidad Nacional Mayor de San MarcosFacultad de Medicina Veterinaria
Kim Lam Chiok Casimiro
Patogenicidad y Tipificación de Flavobacterium
psychrophilum en Trucha Arcoiris
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TABLA DE CONTENIDO
1.� PRESENTACIÓN ...................................................................................................... 2�2.� INTRODUCCIÓN ..................................................................................................... 2�3.� AGENTE ETIOLÓGICO ........................................................................................... 2�4.� MECANISMOS DE PATOGÉNESIS ....................................................................... 3�5.� MÉTODOS DE DIAGNÓSTICO Y TIPIFICACIÓN BACTERIANA .................... 4�6.� MEDIDAS DE PREVENCIÓN Y CONTROL ......................................................... 6�7.� ESTUDIOS EN SUDAMÉRICA ............................................................................... 7�8.� CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ......................................................... 7�9.� LITERATURA CITADA ........................................................................................... 8�
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1. PRESENTACIÓN
La presente revisión tiene por
finalidad ahondar en los estudios sobre
patogenicidad y tipificación de
Flavobacterium psychrophilum, una bacteria
de alta prevalencia a nivel mundial que
causa alta mortalidad y morbilidad en
salmónidos como la Trucha Arcoíris
(Onchorhynchus mykiss). Cuenta con las
secciones de descripción de agente
etiológico, mecanismos de patogénesis,
diagnóstico y tipificación, medidas de
control y estudios hechos en Sudamérica que
ayudarán a discernir la naturaleza de esta
bacteria que se encuentra presente en nuestro
país.
2. INTRODUCCIÓN
La Enfermedad Bacteriana del Agua
Fría o el Síndrome del Alevín de la Trucha
Arcoíris es una enfermedad altamente
prevalente a nivel mundial, que causa
grandes pérdidas económicas aún a los más
desarrollados acuacultores. Por tal motivo,
es de importancia creciente en nuestro
medio, al interferir inadvertidamente en el
crecimiento de la actividad acuícola en las
zonas altoandinas de nuestro país. Aún así,
se conoce poco acerca de las características
de esta bacteria que ayuden a diseñar
programas de prevención y control.
Tampoco existen estudios epidemiológicos
apoyados por técnicas de biología molecular
que identifiquen plenamente al agente o lo
tipifiquen genéticamente. Este conocimiento
es clave en el estudio de los mecanismos
moleculares que subyacen a las infecciones
en el campo y de mayor importancia cuando
se trata del diseño de medidas de control
racionales aplicables a nuestro medio.
3. AGENTE ETIOLÓGICO
Flavobacterium psychrophilum es el
agente causal del Síndrome del Alevín de la
Trucha Arcoíris (RTFS) o Enfermedad
Bacteriana del Agua Fría por ocurrir
comúnmente en salmónidos que residen a
bajas temperaturas (CWBD). Esta
Patogenicidad y Tipificación de Flavobacterium psychrophilum en Trucha Arcoíris
Kim Lam Chiok Casimiro ([email protected])
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enfermedad bacteriana afecta piscigranjas y
piscifactorías de truchas (Oncorhynchus
mykiss) a nivel mundial y ha sido detectado
en casi todas las especies de salmónidos y en
otras especies en menor escala donde no ha
sido asociado a enfermedad clínica (Cipriano
y Holt, 2005), sugiriendo un rol como
hospederos de transporte de los peces no
salmónidos (Lonnstrom y col., 2008). La
trucha arcoíris (O. mykiss) y el salmón Coho
(Oncorhynchus kisutch) son particularmente
susceptibles a la infección (Ramsrud y col.,
2007). Las pérdidas más severas suelen
ocurrir en peces de 0.2 a 2 g de peso donde
puede resultar una mortalidad acumulada de
hasta 90% (Crump y col., 2005), esto puede
deberse a la inmadurez inmune de estos
animales y a la vida corta de tal inmunidad
(Crump y col., 2001).
La enfermedad es producida por una
bacteria Gram negativa, filamentosa,
sicrófila, pigmentada de amarillo con forma
de vara (Elsayed y col., 2006) que fue
aislada por primera en 1948 por Borg
(1960).
4. MECANISMOS DE PATOGÉNESIS
La investigación acerca de la
patogénesis de la enfermedad ha sido
impedida debido a la dificultad de reproducir
la enfermedad en condiciones de laboratorio
mediante infección por contacto
(Nematollahi y col., 2003). Se ha observado
que hasta el 67% de bacterias libres en agua
de río son capaces de adherirse a la
superficie de huevos no fertilizados
correlacionándose con una alta
hidrofobicidad (52%), demostrándose su
capacidad para lograr transmisión vertical y
convirtiéndose en fuente de diseminación de
la enfermedad a partir de huevos o cuerpos
de agua contaminados (Vatsos y col., 2001).
La bacteria puede sobrevivir por
periodos largos en agua de río adoptando
formas distintas como mecanismo para
sobrevivir a la falta de nutrientes. Por tanto,
el estado fisiológico de la bacteria juega un
rol importante para su transmisión (Vatsos y
col., 2001). La adherencia de las bacterias
parece depender en gran medida de la cepa
bacteriana y la temperatura de reto, es
común observar abundantes estructuras
bacterianas altamente patogénicas en la
superficie de las branquias a temperatura de
12°C. Existen múltiples reportes señalando
diferencias en patogenicidad y virulencia de
acuerdo a las cepas involucradas. Asimismo,
se ha demostrado correlación importante
entre virulencia y capacidad de adhesión
(Nematollahi y col., 2003).
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La enfermedad se caracteriza por
oscurecimiento, erosiones y ulceraciones en
piel, necrosis de aletas y branquias. Los
casos severos exhiben descamación
completa de la aleta caudal con exposición
abierta de la espina en el área del pedúnculo
caudal. En peces muy jóvenes pueden
observarse signos nerviosos como nado
errático y movimientos espiralados (Elsayed
y col., 2006). También se observan
deformaciones espinales en peces que
sobreviven a la infección a la bacteria
(Madsen y col., 2001).
Por otro lado, factores de virulencia
propios de la bacteria tienen que ver con su
supervivencia dentro de los macrófagos. Se
ha demostrado que muchas bacterias
sobreviven al complejo fagolisosoma (donde
permanecen fuera del alcance de células y
proteínas del sistema inmune) en animales
de menos de cinco meses de edad.
Posteriormente, se pueden hallar más
bacterias a nivel extracelular donde se hallan
expuestas a otros mecanismos efectores del
sistema inmune como las proteínas de
complemento (Decostere y col., 2001).
Muchos autores sugieren que el LPS de
F.psychrophilum es fuertemente
inmunógeno (Crump y col. 2001).
5. MÉTODOS DE DIAGNÓSTICO
Y TIPIFICACIÓN BACTERIANA
La epidemiología de la enfermedad es
poco entendida ya que se san
desarrollado diversos métodos para la
tipificación de las cepas bacterianas.
Estos incluyen estudio bioquímicos y
fisiológicos, serología, RAPD-PCR, perfil
de plásmidos, ribotipificación (Madetoja
y col., 2001). Según Bernardet y col.
(1989) deben emplearse las siguientes
pruebas de caracterización bacteriana:
catalasa, citocromo oxidasa, absorción
de Rojo Congo, presencia o ausencia
del pigmento flexirrubina, producción de
ácido a partir de glucosa, fructosa,
galactosa, manosa y glicerol, producción
de amilasa y caseinasa, hidrólisis de
tirosina, reducción de nitratos y
producción de sulfuro de hidrógeno
usando tiras de papel embebidas en
acetato de plomo.
La caracterización serológica contiene
dos tipos de clasificación, donde Izumi y
Wakabayashi (1999) definieron tres
serotipos mediante el uso de
anticuerpos policlonales hechos en
conejo denominados O-1, O-2 y O-3 en
cepas europeas, japonesas y
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americanas, respectivamente, mientras
que Lorenzen y Olesen (1997)
identifican tres serotipos de aislamientos
europeos denominándolos serotipos Fpt,
Fd y Th. Se ha comprobado que F.
psychrophilum forma un grupo
fenotípico homogéneo (Madetoja y col.,
2001). Por tal motivo se han
desarrollado técnicas moleculares
altamente sensibles para su detección
en tejido como la técnica de PCR en
distintas versiones (Del Cerro y col.,
2002).
De esta manera, existen fuertes
reacciones cruzadas entre los distintos
serotipos debido a la existencia de
proteínas de membrana inmunogénicas
comunes a las distintas cepas de la
bacteria. El aislamiento de la bacteria
puede hacerse en medio Anackel Ordall
modificado e incluso TYES. Se emplean
células de embrión de salmón Chinook
(CHSE), donde el efecto citopático
(CPE) puede observarse de siete a 14
días post inoculación (Valdebenito y
Avendaño-Herrera, 2009).
Soule y col. (2005) identificaron dos
linajes genéticos claramente
diferenciados correspondiendo a los
linajes I (aislamientos de salmón del
Pacífico) y II (alelo CSF 259-93,
asociado a trucha arcoíris), provenientes
de Norteamérica, Sudamérica y Europa
mediante la técnica de hibridación
substractiva y microarrays en 103
fragmentos de ADN. Se identificaron
dos alelos con un polimorfismo de seis
pares base en la región variable 3 del
gen 16S ARNr, concluyendo que el
linaje I contiene ambos alelos y el linaje
II contiene un solo alelo. Ramsrud y col.
(2007) diseñaron oligonucleótidos
independientes para PCR convencional
para la identificación de estos dos alelos
en 77 cepas aisladas, teniendo 100% de
correlación con la técnica de Soule y
col. (2005). No se ha establecido si esta
asociación es especie específica o se
debe a asociaciones ecológicas.
Asimismo, el alelo identificado como
CSF (cepa modelo de F. psychrophilum)
es más proclive a la resistencia
intrínseca a tetraciclinas (Soule y col.,
2005).
Por otra parte, Hesami y col. (2008)
emplearon una aproximación similar en
cepas aisladas en Canadá, encontrando
al menos cuatro linajes distintos según
patrones de corte obtenidos mediante
enzimas de restricción.
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Los análisis hechos mediante PFGE
(Pulse Field Gel Electrophoresis)
resultan útiles para caracterizar perfiles
genéticos individuales en muestras
particulares, generando perfiles de ADN
bacteriano que ayudan en la
identificación de bacterias durante
brotes. La generación de perfiles
genéticos ayuda en la discriminación
mediante diversidad genética que ayude
a discernir transmisión horizontal o
dilucidar el rol controversial de la
transmisión vertical (Chen y col., 2008).
Duchaud y col (2007) determinaron y
analizaron la secuencia genómica
completa de la cepa (JIP O2/86) de
esta bacteria, encontrando genes para
resistencia a antimicrobianos y al menos
13 proteasas (metaloproteasas y
colagenasas) responsables de la
capacidad invasiva y destrucción de
tejidos.
6. MEDIDAS DE PREVENCIÓN Y
CONTROL
Actualmente, no existen vacunas
comerciales y se ha reportado
resistencia creciente hacia
antibacterianos (Ramsrud y col., 2007).
Se han empleado bacterinas obtenidas
mediante inactivación con formalina o
calor inyectadas con adyuvante oleoso
que parecen disminuir la mortalidad
asociada a la infección experimental
(Madetoja y col., 2006). Sin embargo, el
crecimiento lento y fastidioso ha
impedido la producción de bacterinas,
las que resultan no protectivas, por lo
que las vacunas subunitarias
recombinantes se encuentran en
evaluación para varios antígenos de
superficie como el FspA (Crump y col.,
2005).
La desinfección o baños tratados
con cloramina T o formalina es un
método eficiente para controlar las
bacterias presentes en la superficie de
los huevos e incluso ayudan en el
tratamiento de animales con lesiones
epiteliales visibles (Lonnstrom y col.,
2008). El tratamiento antibiótico es
favorable en algunos casos, aunque la
legislación y la preocupación por
residuos químicos en los animales de
consumo resultan desfavorables para su
empleo, asimismo se ha observado un
patrón atípico de resistencia contra
drogas antibacterianas en varias cepas
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patógenas de F. psychrophilum (Crum y
col., 2001).
7. ESTUDIOS EN SUDAMÉRICA
Chile es el segundo productor de
salmón cultivado a nivel mundial, por lo
que el aislamiento de F. psychrophilum
por primera vez en 1993 ha
representado el inicio de la expansión
de este agente a otras especies no
salmónidas y su introducción en granjas
del sur de Chile donde la mortalidad
alcanza hasta el 70% en alevines. La
caracterización de las cepas aisladas ha
revelado homogeneidad y similitud a la
cepa modelo ATCC 49418t,
compartiendo la misma sensibilidad a
antibióticos. En este caso, las cepas
aisladas no demostraron evidencia de
enzimas involucradas con hidrólisis de
carbohidratos. La genotipificación de
estas cepas las ubica en el linaje II, sin
importar la especie afectada
(Valdebenito y Avendaño-Herrera,
2009).
En el Perú, se ha demostrado la
presencia de esta bacteria (y la
enfermedad causada por ésta) en el
centro piscícola El Ingenio, Junín en un
brote ocurrido en el año 2003 afectando
alevines de trucha arcoíris. En este
establecimiento, la temperatura del agua
se detectó en 10°C y se observaron
características típicas como
esplenomegalia, anemia, ascitis y
lesiones externas en piel con exposición
de vértebras en la aleta dorsal. Las
bacterias fueron identificadas mediante
aislamiento y técnicas microbiológicas
estándar como tinción Gram, bioquímica
y análisis de producción de enzimas
extracelulares (León y col., 2009).
8. CONCLUSIONES Y
RECOMENDACIONES
Si bien se ha establecido
mediante técnicas tradicionales que F.
psycrophilum está presente en el medio,
aún quedan por dilucidarse muchos
factores epidemiológicos y
microbiológicos de las cepas que
aquejan la industria acuícola nacional.
Las publicaciones revisadas coinciden
acerca de las características
microbiológicas homogéneas de la
bacteria; aunque la existencia de
diversos métodos de tipificación dificulta
la existencia de un método
estandarizado que simplifique este
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procedimiento. En la actualidad, se
consideran al menos dos linajes
genéticos de esta bacteria, pero esta
clasificación está evolucionando
constantemente a la par de las técnicas
de biología molecular que son
empleadas para este fin. De tal modo,
aún hay discusión sobre la tipificación
verdadera de esta especie bacteriana, si
en efecto se trata de dos, cuatro o más
linajes genéticos asociados a especie
hospedera o región geográfica. Es
necesario ampliar tales estudios para
discernir entre las distintas
observaciones emitidas por distintos
grupos de estudio. Este objetivo está
cada vez más cerca de cumplirse al
existir la secuencia completa del
genoma de esta bacteria de gran
impacto económico.
9. LITERATURA CITADA
1. Bernardet JF,Grimont PAD. 1989.
Deoxyribonucleic acid relatedness
and phenotypic characterization of
Flexibacter columnaris sp. nov.,
nom. rev., Flexibacter psychrophilus
sp. nov., nom. rev. and Flexibacter
maritimus. International Journal of
Systematic Bacteriology, 39: 346-
354.
2. Borg AF. 1960. Studies on
myxobacteria associated with
diseases in salmonid fishes. J Wildl
Dis, 8: 1–85.
3. Chen YC, Davis MA, LaPatra SE,
Cain KD, Snekvik KR, Call DR.
2008. Genetic diversity of
Flavobacterium psychrophilum
recovered from commercially raised
rainbow trout, Oncorhynchus mykiss
(Walbaum), and spawning coho
salmon, O. kisutch (Walbaum).
Journal of Fish Diseases, 31: 765–
773.
4. Cipriano RC, Holt RA. 2005.
Flavobacterium psychrophilum,
cause of bacterial cold-water disease
and rainbow trout fry syndrome. Fish
Disease Leaflet 86. United States
Department of the Interior, US
Geological Service, National Fish
Health Research Laboratory,
Kearneysville, WV.
�
�
�������� ��� � ���� ����� ��������
5. Crump EM, Perry MB, Clouthier SC,
Kay WW. 2001. Antigenic
Characterization of the Fish Pathogen
Flavobacterium psychrophilum.
Applied and environmental
microbiology, 67(2): 750–759.
6. Crump EM, Burian J, Allen PD, Kay
WW. 2005. Identification and
expression of a host-recognized
antigen, FspA, from Flavobacterium
psychrophilum. Microbiology, 151:
3127–3135.
7. Decostere A, Haese ED, Lammens
M, Nelis H, Haesebrouck F. 2001. In
vivo study of phagocytosis,
intracellular survival and
multiplication of Flavobacterium
psychrophilum in rainbow trout,
Oncorhynchus mykiss (Walbaum),
spleen phagocytes. Journal of Fish
Diseases, 24: 481- 487.
8. Del Cerro A, Marquez I, Guijarro JA.
2002. Simultaneous Detection of
Aeromonas salmonicida,
Flavobacterium psychrophilum, and
Yersinia ruckeri, Three Major Fish
Pathogens, by Multiplex PCR.
Applied and environmental
microbiology, 68 (10): 5177–5180.
9. Duchaud E, Boussaha M, Loux V,
Bernardet JF, Michel C, Kerouault B,
Mondot S, Nicolas P, Bossy R,
Caron C, Bessie`res P, Gibrat JF,
Claverol S, Dumetz F, Le He´naff M,
Benmansour A. 2007. Complete
genome sequence of the fish
pathogen Flavobacterium
psychrophilum. Nature
biotechnology, 25(7): 763-769.
10. Elsayed EE, Eissa AE, Faisal M.
2006. Isolation of Flavobacterium
psychrophilum from sea lamprey,
Petromyzon marinus L., with skin
lesions in Lake Ontario. Journal of
Fish Diseases, 29: 629–632.
11. Hesami S, Allen KJ, Metcalf D,
Ostland VE, MacInnes JI, Lumsden
JS. 2008. Phenotypic and genotypic
analysis of Flavobacterium
psychrophilum isolates from Ontario
salmonids with bacterial coldwater
disease. Can. J. Microbiol, 54: 619–
629.
�
�
�������� ��� � ���� ����� ���������
12. Izumi S, Wakabayashi H. 1999.
Further study on serotyping of
Flavobacterium psychrophilum. Fish
Pathology, 34: 89-90.
13. León J, Ávalos R, Ponce M. 2009.
Flavobacterium psychrophilum y su
patología en alevines de
Onchorhynchus mykiss del centro
piscícola El Ingenio, Huancayo. Rev.
peru. biol. 15(2): 117- 124.
14. Lonnstrom LG, Hoffrén ML,
Wiklund T. 2008. Flavobacterium
psychrophilum associated with
mortality of farmed perch, Perca
fluviatilis L. Journal of Fish Diseases,
31: 793–797.
15. Lorenzen E, Olesen NJ. 1997.
Characterization of isolates of
Flavobacterium psychrophilum
associated with coldwater disease or
rainbow trout fry syndrome II:
serological studies. Diseases of
Aquatic Organisms, 31: 209-220.
16. Madetoja J, Hänninen ML, Hirvelä-
Koski V, Dalsgaard I, Wiklund T.
2001. Phenotypic and genotypic
characterization of Flavobacterium
psychrophilum from Finnish Fish
farms. Journal of Fish Diseases, 24:
469 – 479.
17. Madetoja J, Lonnstrom LG,
Bjorkblom C, Ulukçy G, Bylund G,
Syvertsen C, Gravningen K,
Norderhus EA, Wiklund T. 2006.
Efficacy of injection vaccines against
Flavobacterium psychrophilum in
rainbow trout, Oncorhynchus mykiss
(Walbaum). Journal of Fish Diseases,
29: 9–20.
18. Madsen L, Arnbjerg J, Dalsgaard I.
2001. Radiological examination of
the spinal column in farmed rainbow
trout Oncorhynchus mykiss
(Walbaum): experiments with
Flavobacterium psychrophilum and
oxytetracycline. Aquaculture
Research, 32: 235-241.
19. Nematollahi A, Decostere A,
PasmansxF, Ducatelle, Haesebrouck.
2003. Adhesion of high and low
virulence Flavobacterium
psychrophilum strains to isolated gill
arches of rainbow trout
�
�
�������� ��� � ���� ����� ���������
Oncorhynchus mykiss. Dis Aquat
Org. 55: 101–107, 2003.
20. Ramsrud AL, LaFrentz SA, LaFrentz
BR, Cain KD, Call DR. 2007.
Differentiating 16S rRNA alleles of
Flavobacterium psychrophilum using
a simple PCR assay. Journal of Fish
Diseases, 30: 175–180.
21. Soule M, LaFrentz S, Cain K,
LaPatra S, Call DR. 2005.
Polymorphisms in 16S rRNA genes
of Flavobacterium psychrophilum
correlate with elastin hydrolysis and
tetracycline resistance. Dis Aquat
Org, 65: 209–216
22. Valdebenito S, Avendaño-Herrera R.
2009. Phenotypic, serological and
genetic characterization of
Flavobacterium psychrophilum
strains isolated from salmonids in
Chile. Journal of Fish Diseases, 32:
321–333.
23. Vatsos IN, Thompson KD, Adams A.
2001. Adhesion of the Fish pathogen
Flavobacterium psychrophilum to
unfertilized eggs of rainbow trout
(Oncorhynchus mykiss) and n-
hexadecane. Letters in Applied
Microbiology, 33: 178-182
