Miglioramento della resistenza delle prime fasi della trota iridea (Oncorhynchus mykiss) con una nuova soluzione batterica

di Alexandre Brame, Responsabile Innovazione, Noolivade, Stéphane Frouel, Responsabile del progetto di acquacoltura e Maxime Hugonin, Responsabile del prodotto per l'acquacoltura, Mixscienza, Francia

Alessandro Brame, Stephane Frouel e Maxime Hugonin riferiscono di una prova sul campo in Francia per valutare il potenziale di una soluzione microbica per modulare beneficamente il microbioma nel sistema di allevamento delle trote e migliorare la resistenza e le prestazioni dalla schiusa delle uova allo stadio giovanile della trota iridea Oncorhynchus mykiss.

Tra le specie acquatiche allevate, la trota iridea è una delle più importanti. Alcuni esperti hanno previsto che il consumo mondiale di trota iridea raggiungerà i 950, 000 tonnellate metriche (mt) all'anno solo nel primo trimestre del 2020. La maggior parte di questo volume sarà fornita dall'acquacoltura, con un volume di vendita globale di trote d'allevamento che dovrebbe raggiungere circa 830, 000 tonnellate (t).

Il continuo costo relativamente alto del salmone ha visto la trota iridea affermarsi come un pesce alternativo più economico, offrendo molti degli stessi benefici per la salute. Gli specialisti prevedono un tasso di crescita annuale composto per il mercato mondiale della trota arcobaleno di circa il 5% nei prossimi 10 anni.

Però, le malattie sono un problema primario nell'acquacoltura di trote e possono avere un grave impatto sulla sua progressione economica in molti paesi. Lo sviluppo di una malattia dei pesci è il risultato dell'interazione tra agenti patogeni, ospiti e ambiente. Numerosi studi hanno riportato che i trattamenti delle acque possono essere un driver indiretto nella formazione delle comunità batteriche dell'ambiente, pelle, branchie e tratto gastrointestinale, comunemente chiamati "microbiomi", di animali acquatici.

Si ritiene che questi microbi svolgano ruoli importanti nello sviluppo dell'ospite, immunità, digestione e nutrizione. Anzi, i batteri deleteri possono svolgere un ruolo inverso. Le malattie riscontrate nella trota iridea comprendono:quelle causate da batteri (Aeromonas spp., Yersinia spp., malattia renale batterica, Flavobacterium spp., …), parassiti (Gyrodactylus, Chilodonella, Trichodina, Epistilo, Trichophrya, Ittiottirio, Ittiobodo, malattia renale proliferativa, infestazione branchiale amebica, Coleps), funghi (Saprolegnia), e virus (necrosi pancreatica infettiva, setticemia emorragica virale, e necrosi ematopoietica infettiva).

Se si verifica un disturbo che causa uno squilibrio, o disbiosi, nel microbioma commensale, il pesce può essere più vulnerabile all'infezione patogena. Infatti, il tratto gastrointestinale, oltre alla pelle, branchie e qualsiasi modifica dell'acqua ambientale, sono noti per essere le principali vie di ingresso per i microrganismi potenzialmente patogeni nei pesci.

Le pratiche di gestione progettate per prevenire l'insorgenza di malattie o il degrado della qualità dell'acqua sono fondamentali per un sistema agricolo di successo. Una forte biosicurezza/profilassi per evitare l'insorgenza di malattie è indispensabile per una produzione di successo. Tra questo, l'infezione potrebbe essere prevenuta proteggendo le uova da cova e controllando la microflora dell'acqua delle prime fasi del pesce.

L'impatto di nuovi prodotti per preservare un microbioma stabile e sano dei salmonidi d'allevamento, in particolare quelli delle soluzioni microbiche, stanno ricevendo maggiore attenzione poiché le pratiche di acquacoltura si evolvono in linea con le restrizioni sugli antibiotici e sui prodotti chimici per il trattamento dell'animale e dell'acqua.

Specie di Bacillus sp. sono batteri sporigeni resistenti a condizioni fisiche e chimiche aggressive. Varie specie mostrano caratteristiche fisiologiche insolite che consentono loro di sopravvivere in varie condizioni ambientali tra cui acque dolci, sedimenti marini, sabbie del deserto, sorgenti termali, suoli artici e il tratto gastrointestinale di pesci e crostacei.

Applicazione di Bacillus spp. poiché i probiotici nei mangimi o per il biorisanamento dell'acqua di allevamento hanno un grande potenziale per l'acquacoltura sostenibile. Specie di Bacillus spp. può svolgere un ruolo desiderabile nel mantenere la qualità e l'equilibrio dell'acqua ottimali, il che significa una riduzione dello stress, portando ad un migliore equilibrio immuno-fisiologico, maggiore equilibrio intestinale, migliore crescita e maggiore sopravvivenza negli animali acquatici bersaglio.

Nella presente ricerca, abbiamo dimostrato il potenziale di una soluzione microbica basata su Bacillus sp. ceppi (Nolivade, Francia) applicato direttamente nell'acqua di allevamento delle prime fasi della trota iridea.

Poiché è stato ipotizzato che l'integrazione dell'acqua di allevamento con una soluzione microbica avrebbe modulato la struttura del microbiota intestinale, l'obiettivo primario di questo studio era quello di caratterizzare il microbiota intestinale della trota iridea d'allevamento con o senza soluzione microbica nel sistema di produzione. Perciò, l'obiettivo secondario di questa ricerca è stato quello di valutare la capacità dei batteri benefici di prevenire la mortalità o la perdita di prestazioni zootecniche durante una sfida sanitaria (batteri patogeni, funghi o virus).

Prova in pista di trote

La prova con la trota iridea è stata effettuata in piste al coperto da 1300 litri (l) in un allevamento privato di trote in Francia. È stato applicato un flusso d'acqua continuo (con un carico medio di 0,6 l/s). Tutte le canaline sperimentali sono state collegate ad un'unità comune di decantazione progettata per filtrare meccanicamente l'acqua. Temperatura, salinità, e i livelli di ossigeno erano basati sulle condizioni ambientali del fiume collegato alla fattoria. Sono state utilizzate quattro piste per il controllo (CTRL) e altre quattro per il prodotto sperimentale Nolivade (EXP).

Prima della schiusa, 50, 000 uova di trota sono state depositate su appositi scaffali spediti in ogni pista. Inizialmente, le uova sono state immerse per un giorno in una soluzione contenente la soluzione microbica (2g di prodotto diluito in 10l di acqua), e poi è stato applicato sotto la sua forma originale in polvere, direttamente in acqua dal primo giorno dopo la schiusa al giorno 60. Questa soluzione microbica è stata applicata ad una dose equivalente a 1,10e5 CFU/l di acqua della pista.

Al giorno 60, per l'analisi del microbiota, 12 giovani giovani sono stati campionati per gruppo, sciacquato con acqua sterile e poi frantumato per estrarre il DNA al fine di dimostrare i cambiamenti nella struttura del microbiota della trota iridea.

I campioni sono stati conservati in congelatore a -80º C fino all'elaborazione. Per l'estrazione totale del DNA, il kit commerciale QIAamp® DNA Stool Mini (QIAGEN) è stato utilizzato secondo le istruzioni del produttore. Quindi, la regione V4 del gene della subunità ribosomiale 16S è stata amplificata con primer contenenti regioni sovrapposte con primer della piattaforma Illumina.

Dopo la verifica della qualità degli ampliconi, i campioni sono stati sequenziati utilizzando la piattaforma Illumina MiSeq (libreria paired-end) con il kit V2 da 250 cicli. L'analisi bioinformatica è stata eseguita tramite il software MOTHUR v.1.36.1. La classificazione tassonomica è stata ottenuta utilizzando il Database SILVA.

Finalmente, sono stati misurati la mortalità cumulativa e le prestazioni di crescita. La diagnosi veterinaria è stata effettuata durante tutta la sperimentazione per identificare le malattie che si sono verificate nell'allevamento durante il periodo sperimentale e per osservare come colpiscono i pesci.

Impatto della soluzione microbica sul microbiota intestinale, resistenza alle malattie e prestazioni della trota

Le basi tassonomiche complete dei taxa microbici possono fornire una buona panoramica dello stato di salute della trota iridea. Si presume che i generi batterici che si trovano comunemente nell'intestino dei pesci, compreso Vibrione, Aeromonas, Clostridio, Flavobatterio, edwarsiella, Pseudomonas, Fotobatterio, Renibatterio, Serratia, Yersinia, sono ceppi in grado di causare malattie.

Molti di questi microbi spesso comprendono componenti minori del microbioma intestinale ed emergono come opportunisti solo quando il pesce è stressato o quando il suo sistema immunitario è compromesso. Gran parte della letteratura fa spesso riferimento a squilibri o perturbazioni nella microflora intestinale dei pesci e ai potenziali effetti negativi che possono derivarne.

In questo studio, dopo 61 giorni di trattamento, la biodiversità intestinale e l'abbondanza di intestino di trota sono state chiaramente modulate dalla soluzione microbica e sono emerse differenze tra i gruppi CTRL ed EXP.

Batteri del genere Aeromonas, Clostridium e Serratia erano significativamente o almeno numericamente più presenti nel gruppo di controllo, indicando che lo stato di salute delle trote del gruppo di controllo era potenzialmente alterato e che i pesci erano più suscettibili di essere sfidati da stress esterni che si verificavano durante il periodo di crescita.

Un importante evento sanitario si è verificato tra il giorno 23 e il giorno 30 dell'esperimento, quando è stata diagnosticata nell'intestino del gruppo di controllo un'importante presenza di Saprolegnia spp associata ad un'elevata presenza di Aeromonas. Questi agenti patogeni il più delle volte diventano patogeni per i pesci solo quando i pesci sono stressati, ferito, in cattivo stato nutrizionale, scossa di temperatura, o altrimenti debilitato.

Un certo numero di fattori predisponenti è coinvolto nello sviluppo dell'infezione fungina nei pesci:i fattori influenzano sia il pesce che il fungo, e una combinazione di fattori piuttosto che una singola condizione alla fine porta all'infezione. Da tempo si crede che i funghi responsabili della Saprolegnasi siano patogeni secondari, e le lesioni sono comunemente osservate dopo la manipolazione e dopo danni traumatici alla pelle che potrebbero essere causati da condizioni di sovraffollamento o in combinazione con inquinamento o infezioni batteriche o virali. Le lesioni cutanee e branchiali sono di gran lunga le più frequenti, ma sono stati segnalati casi di infezione degli organi interni.

L'utilizzo della soluzione microbica sulle uova e direttamente in acqua durante le prime fasi di sviluppo della trota ha avuto un effetto protettivo contro l'infestazione dei giovani da Saprolegnia e Aeromonas poiché i pesci erano meno feriti e la sopravvivenza era significativamente migliore alla fine del processo. Così, alla fine del periodo dell'asilo, la mortalità media è stata del 14,3% per le piste sperimentali mentre ha raggiunto il 21,1% per le piste di controllo, il che significa un miglioramento relativo del 33 percento.

Questa protezione dei pesci da parte della soluzione microbica ha avuto effetti positivi sulla performance di crescita finale poiché il peso finale del gruppo sperimentale era leggermente superiore al controllo. Il peso medio finale individuale del gruppo di controllo era 1,58 g contro 1,65 g per il gruppo sperimentale, il che significa un miglioramento relativo del 4,2 percento.

Conclusione

Se il pesce viene attaccato da funghi associati a batteri opportunisti, è possibile utilizzare una varietà di disinfettanti esterni. Includono l'uso di verde malachite, solfato di rame, Permanganato di Potassio, e formalina. Tutti questi prodotti sono controversi poiché possono avere un effetto negativo sull'ambiente.

Questo prodotto microbico sviluppato da Nolivade sembra essere un percorso nuovo e promettente come soluzione preventiva nei sistemi di allevamento delle trote. Questo studio ha dimostrato l'efficacia nel ridurre la suscettibilità del pesce durante le prime fasi della sua vita, quando affronta cambiamenti ambientali e in caso di alta pressione patogena.