Degradación de antibióticos utilizados en la salmonicultura mediante el uso de hongos marinos

Abstract

El sector pesca y acuicultura en nuestro país genera una importante actividad productiva, con un PIB cercano al 3,5 %. La existencia de enfermedades bacterianas es considerada el componente más perjudicial de la producción acuícola. En Chile la oxitetraciclina (OTC) es uno de los antibióticos mayormente utilizados por la industria de la salmonicultura (i.e., 157 toneladas en el 2013). Los hongos terrestres han demostrado capacidad ecológica y bioquímica para degradar residuos de productos químicos, ya sea por modificación química o influyendo en su biodisponibilidad, a través de un sistema enzimático extracelular e intracelular no específico. Dada esta especial capacidad de los hongos terrestres, el objetivo de este trabajo fue aislar, identificar y determinar la capacidad de cepas nativas de hongos para biotransformar antibióticos como la oxitetraciclina, desde muestras de sedimentos recolectadas en zonas de fiordos. El muestreo de sedimentos (28 muestras) se realizó mediante un box corer, en Julio 2014, en los centros de cultivo de salmones: Victoria 1 y Victoria 2, Provincia de Aysén, con el apoyo y coordinación de la empresa Blumar Salmones S.A., a través del proyecto PAI-CONICYT 7813110001. Las muestras fueron guardadas en frío, hasta su traslado al laboratorio de Productos Naturales en la Universidad de Concepción. En este estudio se aisló un total de 38 cepas, 22 de ellas fueron identificadas mediante microscopía electrónica de barrido y análisis de PCR en base al DNA. Se probó que 12 de ellas presentaban capacidad para degradar OTC. Las cepas aisladas e identificadas (Código Genbank®) se encuentran almacenadas en el Cepario del Laboratorio de Química de Productos Naturales de la Universidad de Concepción. En un primer estudio, en 18 días de exposición a OTC, seis cepas de Filum Ascomicetes, Penicillium commune, Aspergillus terreus, Beauveria bassiana, Trichoderma harzianum, Epicoccum nigrum y Emericellopsis alkalina demostraron ser capaces de degradar entre un 75 y 91,7 % de la OTC presente en el cultivo. Posteriormente, en 21 días de experimentación, las cepas de hongos i.e., Trichoderma deliquescens, Trichoderma harzianum, Taralomyces atroroseus y Penicilium crustosum demostraron ser capaces de degradar entre 73 a un 93 % OTC y la levadura Rhodotorula mucilaginosa de degradar un 74,2 % de la OTC presente en una solución. El análisis de la concentración intracelular de oxitetraciclina en 5 hongos, i.e., Penicillium spinulosum, Epicoccum nigrum, Penicillium solitum, Beauveria bassiana y RA201 demostraron un incremento intracelularmente en la concentración de OTC i.e., 115 mg/50 mg de micelio, para posteriormente disminuir i.e., 20 mg/50 mg de micelio. En el medio la concentración de OTC disminuyó desde 250 mg/L hasta 60 mg/L en el periodo en estudio. Paralelamente, no se detectó compuestos distintos de los observados en el medio control. El análisis del comportamiento de E. nigrum frente a estresores ambientales i.e., T°, pH y salinidad demostró que el hongo fue capaz de modificar su membrana celular i.e., contenido de ácidos grasos y esteroles; y a nivel de ultraestructura aumentar el grosor de su pared celular frente al aumento de la salinidad; además, de producir sustancias poliméricas extracelulares, frente a cambios en el pH y T° del medio. Se concluye que, la cepa E. nigrum sería la adecuada para continuar estudios que permitan el diseño de procesos biotecnológicos de remediación de OTC en sedimentos. Además, demostró ser capaz cohabitar bajo distintas condiciones de salinidad, temperatura y pH, mantener su condición heterótrofa y biodegradar OTC. Presentó un rápido crecimiento y capacidad para adaptarse a las condiciones de estrés en terreno, i.e., poca luz, salinidad y presencia de antibióticos.