Efecto de probióticos sobre distintos patógenos de mellíferas

Para que una cepa bacteriana se considere con el potencial de ser utilizada como probiótico la misma debe cumplir con determinadas características.

Las abejas son los principales insectos polinizadores de diferentes especies vegetales favoreciendo la diversidad biológica, la conservación de las especies amenazadas y a la producción agrícola. Además, las abejas melíferas son importantes por la producción de miel, polen, propóleos, jalea real y apitoxina, que son ampliamente utilizados por el hombre con diversos fines. Actualmente la sanidad de las abejas conforma uno de los problemas más grandes a los cuales se enfrentan los apicultores. Existe una variedad de patógenos que pueden afectar las abejas melíferas aumentando la mortandad de las colonias, entre ellos se destacan, el microsporidio Nosema ceranae, el ácaro Varroa destructor y diversos virus ARN. El uso de antibióticos y acaricidas en la apicultura no es recomendado ya que su utilización trae aparejadas diversas desventajas, entre ellas la generación de cepas bacterianas resistentes, el desbalance de la homeostasis de la abeja y residuos que pueden permanecer en la miel afectando su calidad para el consumo.

La administración de probióticos como aditivos en alimentos es una estrategia ampliamente utilizada para mejorar la salud tanto en humanos como en animales.

Comunidad microbiana intestinal de la abeja

Los microorganismos que forman parte de la comunidad microbiana del intestino de un individuo son esenciales para mantener su correcta nutrición, salud e inmunidad.

En insectos se ha demostrado experimentalmente los efectos beneficiosos de las comunidades bacterianas nativas de los mismos. Cuando se utilizan antibióticos o tratamientos térmicos que causan la pérdida de simbiontes, se ha observado una disminución del crecimiento, supervivencia y pérdida de las capacidades reproductivas. Además, los simbiontes bacterianos, en algunos casos permiten que su hospedador tenga la disponibilidad de nutrientes que están ausentes en la dieta o no se encuentran disponibles para su asimilación.

En el caso de las abejas, las mismas poseen un sistema digestivo sencillo, con una comunidad microbiana estable en diferentes regiones geográficas. Los microorganismos que forman parte de la comunidad microbiana intestinal pueden proveer protección a su hospedero mediante tres mecanismos:

1) pueden producir compuestos químicos con efectos directos sobre microorganismos antagónicos

2) colonizar nichos vulnerables en o sobre los hospedadores, excluyendo competitivamente a los patógenos

3) pueden interaccionar con el sistema inmune y potenciar la resistencia frente a patógenos o parásitos.

Los huevos, las prepupas, las pupas y las abejas adultas recién emergidas generalmente no poseen una microbiota asociada. Las larvas adquieren los microorganismos que están asociados con las adultas, el polen o el cuadro. Previo al comienzo de la metamorfosis las pupas eliminan estos microorganismos mediante las deyecciones. Luego de que emergen, en los primeros cuatro días su intestino es recolonizado al ingerir polen y néctar que intercambian con las abejas mayores. La microbiota intestinal de las abejas puede variar según la edad, la época del año y algunas veces con la localización geográfica, pero los grupos filogenéticos permanecen estables. El grupo de mayor importancia que ha sido aislado de abejas melíferas son las bacterias del ácido láctico (BAL) así como cepas de Shingomonas y Escherichia coli cuya abundancia puede variar dependiendo de los diferentes tipos de néctar que se encuentren disponibles.

En abejas de colmenas que sufrieron episodios de despoblación, se observó una importante disminución en la abundancia de Firmicutes y α-Proteobacteria (principalmente representados por BAL y bacterias del ácido acético respectivamente) en comparación a las colmenas sanas. Esta observación sugiere que el desbalance en la distribución de especies de la comunidad microbiana, especialmente la baja presencia de BAL, influencian de forma negativa la salud de las abejas.

Probióticos

Los probióticos son microorganismos vivos que, cuando se administran en cantidades apropiadas, confieren al hospedero un beneficio para la salud.

Para que una cepa bacteriana se considere con el potencial de ser utilizada como probiótico la misma debe cumplir con determinadas características. El o los microorganismos que se van a administrar no deben ser potencialmente patógenos y deberían formar parte del nicho ecológico sobre el cual se pretenderá influir y preferentemente ser aislados del huésped destinatario.

En el caso de las abejas melíferas, se han realizado varios estudios de la microbiota intestinal, con el fin de identificar y caracterizar las bacterias que se podrían utilizar como probióticos.

Ensayos in vitro han demostrado que las bacterias aisladas de la colmena y la microbiota intestinal pueden inhibir el crecimiento de patógenos, tales como Paenibacillus larvae, Melissococcus plutonius o Ascosphaera apis, agentes causales de la Loque Americana, Loque Europea y Ascosferiosis (pollo encayolado).

Se han realizado estudios in vivo, donde se observó que la administración de diferentes cepas de Lactobacillus y Bifidobacterium, a larvas infectadas con P. larvae (Loque Americana), redujeron de manera significativamente la mortalidad de las mismas. Se observaron resultados similares en el caso de infección con el patógeno bacteriano M. plutonius (L. Europea). La administración de cepas de L. kunkeei en abejas adultas consiguió disminuir el número de esporas de N. ceranae, demostrándose así un posible efecto antiparasitario (Arredondo et al, 2018).

Por otro lado, las bacterias probióticas podrían actuar de forma indirecta sobre los patógenos mediante la estimulación de la respuesta inmune innata. Esto también es importante para el control de N. ceranae y V. destructor, ya que estos patógenos, son capaces de deprimir la respuesta inmune de la abeja.

La investigación, que presentamos de manera periodística, se llevó a cabo en el vecino país de Uruguay, los autores Bach. Guillermo Añón, Dra. Karina Antúnez, Mag. Daniela Arredondo y resaltamos los datos concluyentes.

Los autores plantearon como hipótesis de este trabajo, que la aplicación de una mezcla de microorganismos con potencial probiótico puede mejorar la fortaleza y estado sanitario de colmenas de producción.

El objetivo general fue evaluar el efecto de la administración de un probiótico, obtenido previamente por el grupo de investigación, sobre aspectos sanitarios y productivos de colmenas en el campo.

Mientras que los objetivos específicos fueron:

• Analizar el efecto de la administración del probiótico en la población de abejas adultas, cría y cantidad de miel de colmenas de producción.
• Analizar el efecto de la administración del probiótico en el nivel de infestación con V. destructor, N.ceranae y distintos virus ARN en colmenas de producción.

Discusión

En dicho trabajo se estudió la acción de un probiótico compuesto por cuatro cepas diferentes de L. kunkeei sobre los principales patógenos que afectan a las abejas melíferas en Uruguay en colmenas de producción. Las características de estas cepas se examinaron previamente por Arredondo et al, (2018), quienes evaluaron la capacidad de inhibir el crecimiento de patógenos, la capacidad de sobrevivir en distintas concentraciones de acidez, temperatura y azúcar. La administración de estas cepas fue segura para larvas y abejas adultas en condiciones controladas de laboratorio. Por otro lado, el probiótico consiguió disminuir la mortalidad ocasionada por P. larvae en larvas y disminuir el número de esporas de N. ceranae en abejas adultas.

En esta investigación, se encontró que las colmenas que recibieron el probiótico presentaron menor nivel de infestación por el ácaro V. destructor que los grupos control y vehículo.

Entre los mecanismos que podrían estar involucrados, se destaca la producción de compuestos químicos. La producción de compuestos antimicrobianos es la forma más común mediante la cual los microorganismos participan en la protección de los insectos.

Como V. destructor es un ectoparásito que se alimenta de la hemolinfa de la abeja, una posible hipótesis del mecanismo de acción de este probiótico podría ser que, los microorganismos produzcan, o induzcan la producción de alguna sustancia. Las sustancias producidas pueden ser transportadas por medio de la hemolinfa y ocasionar el desprendimiento del ectoparásito.

Por otro lado, la adición de bacterias que promuevan una mejora en la salud de las abejas podría llegar a mejorar los comportamientos higiénicos (como el aseo) y de esta forma potenciar que las abejas se quiten los ácaros entre ellas mismas.

Por otro lado, también se encontró que el probiótico disminuye el nivel de infección por N. ceranae. Resultados similares se obtuvieron por Corby-Harris et al, quienes estudiaron el efecto de Parasaccharibacter apium como posible probiótico, y observaron una disminución en el nivel de infestación por este microsporidio.

El mecanismo de inhibición de patógenos por parte de las bacterias del ácido láctico en el caso de las abejas sigue siendo desconocida. En otros estudios de inhibición de crecimiento de patógenos, como Paenibacillus larvae y Ascosphaera apis (Cría Encalada)por ejemplo, se ha hipotetizado que se debe a la participación de ácidos orgánicos, así como de péptidos antimicrobianos y ácidos grasos.

Por otro lado, los microorganismos podrían estar interactuando con el sistema inmune del hospedador y estimulando una mayor respuesta. Estudios realizados por Evans y López, mostraron que la administración de bacterias del ácido láctico en la dieta de las larvas estimula la transcripción de los genes implicados en la respuesta inmune. Sería interesante evaluar qué efectos puede tener el probiótico sobre el sistema inmune en el caso de la infección con Nosema spp, ya que se ha observado que el microsporido es capaz de suprimir el sistema inmune.

Una posible hipótesis del mecanismo por el cual las bacterias probióticas pueden reducir el nivel de infestación por N. ceranae, es que las mismas podrían estar alterando la fisiología del intestino de la abeja, formando un biofilm que no permite la interacción del microsporido con el intestino. Otro posible mecanismo es que estas bacterias del ácido láctico, secreten compuestos antifúngicos, como el ácido acético o láctico lo que podría dañar directamente a Nosema.

En cuanto a los virus ARN, el probiótico no tuvo un efecto en su nivel de infección, encontrando una alta variabilidad en la carga viral independientemente del grupo. Esta variabilidad puede estar vinculada con las condiciones ambientales, y no se encontrarían relacionadas al tratamiento. Las abejas no poseen respuesta inmune adaptativa, pero aun así se sabe que los virus persisten en colonias aparentemente sanas como infecciones latentes, por lo que las abejas poseen algún mecanismo que les permite resistir la multiplicación de las infecciones virales.

Por último, el probiótico no tuvo un efecto sobre la fortaleza de la colmena (población adulta, cría y reservas de miel). Sin embargo, estos resultados no son categóricos ya que Audisio, utilizó una cepa de Lactobacillus johnsonii aislada del intestino de abeja como probiótico y observó que el área de cría, población adulta y almacenamiento de miel fueron significativamente mayores en los grupos tratados.