Innovación 

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Claudia Gatica 

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5 Jun 2016

Branquias – Importante órgano que cumple múltiples funciones

Las branquias son el punto de contacto más importante entre los peces y el agua. No solamente son responsables del intercambio de gases respiratorios (oxígeno y dióxido de carbono), sino que también juegan un rol esencial para la mantención del equilibrio salino y la excreción. El presente documento de Skretting ha sido desarrollado como una guía para profundizar sobre este órgano clave para la vida de los peces, y cómo mantener una buena salud de las branquias que les permita desarrollar todo su potencial productivo.

Estructura de las branquias

Las branquias se encuentran en lo que se conoce como la cavidad branquial y están protegidas por una aleta ósea llamada opérculo, el cual si se levanta muestra cuatro arcos branquiales. En cada uno de estos arcos existen líneas llamadas filamentos o laminillas primarias, mientras que en la parte superior e inferior de los filamentos hay una serie de pliegues secundarios llamados laminillas secundarias, dentro de los cuales se encuentran diminutos vasos sanguíneos. Las paredes de laminillas secundarias consisten en una sola capa de células, siendo el grosor completo aproximadamente 10 micrones, lo que equivale a un poco más de la mitad del grueso del cabello humano.

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Los peces respiran a través de las branquias, que están hechas de estructuras en forma de hilo llamadas filamentos o laminillas primarias. En la parte superior e inferior de estas laminillas primarias se encuentran las laminillas secundarias, que consisten en diminutos vasos sanguíneos..

Esta estructura ramificada le da a las branquias una amplia superficie que es aproximadamente 50 veces más grande que el área de la piel que cubre el cuerpo. La superficie de las branquias disminuye a medida que aumenta el peso del pez, razón por la cual los peces más grandes son a menudo los primeros en sucumbir a la disminución de oxígeno.

Función de las branquias

Intercambio de gases

Cuando el pez abre su boca el agua ingresa, traspasa las branquias y sale del opérculo branquial en una dirección, mientras que la sangre en las branquias fluye en dirección opuesta a través de los vasos sanguíneos en la laminilla secundaria, en un proceso que se conoce como el principio de contracorriente. La combinación de esta amplia superficie branquial, el principio de contracorriente y la corta distancia entre la sangre y el agua hacen que las branquias sean muy eficientes, ya que pueden extraer hasta 80% de oxígeno disponible en el agua que pasa a través de ellas.

Control del contenido de agua del cuerpo

Las células secretoras de cloruro ubicadas en la laminilla secundaria de la branquia cumplen un rol importante en el transporte de sales desde la sangre al agua que la rodea y visceversa, en un proceso conocido como osmorregulación.

En el agua dulce, el agua se dispersará continuamente dentro del pez, por lo que este absorberá sales activamente desde el agua para recibir la cantidad suficiente de iones que su organismo necesita para funcionar correctamente. En el agua de mar este proceso se invierte y el pez tendrá una menor concentración de sales que la del agua circundante, por lo que el pez pierde agua y debe deshacerse del exceso de sales para evitar la deshidratación.

Eliminación de residuos

El proceso de obtención de energía desde el alimento produce residuos que en gran parte se manifiestan en forma de nitrógeno, el cual se combina con otras moléculas en el cuerpo para producir compuestos tóxicos como el amoníaco. Cerca del 80 al 90% de los residuos nitrogenados de los peces se excretan en forma de amoníaco a través de las branquias, mientras que el resto se elimina a través del riñón en forma de urea. Nuevamente la poca distancia entre la sangre y el agua en el sistema branquial es útil, debido a que el amoníaco puede ser transportado fácilmente desde el torrente sanguíneo a través de la monocapa de células de la laminilla secundaria.

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Principio de contracorriente: El agua fluye por la boca, traspasa las branquias y sale por el opérculo branquial. Como la sangre fluye dirección opuesta, el consumo de oxígeno es muy efectivo..

¿Qué ocurre cuando las branquias están comprometidas?

El mismo diseño que hace que las branquias sean tan eficientes las hace también vulnerables a daños en el medioambiente que las rodea. Hay muchas amenazas potenciales para la integridad y función de las branquias, tales como infecciones bacterianas, virales, parasitarias, causas no infecciosas como Bloom de algas y zooplancton -entre otras-, además de mala calidad del agua y efectos secundarios de tratamientos.

La respuesta más común de las branquias a cualquier trastorno son inflamaciones en que la característica más distintiva puede ser un aumento en el número de células del epitelio branquial, conocido como hiperplasia, o un aumento en el volumen de tejido producto de la ampliación de sus componentes celulares, conocido como hipertrofia, además de la fusión de la laminilla, degeneración y necrosis del epitelio. Entre los trastornos circulatorios del sistema branquial se encuentran hiperemia, telangiectasia, hemorragias, trombosis y edemas.

La irritación crónica también es una causa probable de engrosamiento de la capa de mucosa. Estos síntomas inflamatorios pueden reducir significativamente el área de superficie disponible para la absorción y excreción de gases y sales, cuyos efectos sobre las poblaciones de peces de cultivo pueden reducir el apetito, generar una menor tolerancia al estrés y, en casos severos, mortalidades. Actualmente las enfermedades de las branquias son una de las causas más comunes de pérdida de producción en la acuicultura.

AGD – Ameba que desafía la salud de las branquias

Un reto cada vez más común para la salud branquial es el de la ameba parásita Paramoeba perurans, causante de la enfermedad amebiana de las branquias (AGD por sus siglas en inglés, o amebiasis) -las amebas son organismos unicelulares-. La P. perurans afecta a los peces solamente en agua de mar y fue observada por primera vez en Tasmania en 1985.

En 2015, 9 de los 12 países productores de salmón del Atlántico habían reportado casos confirmados de la enfermedad. Si bien las amebas son muy pequeñas, en comparación con los filamentos de las branquias son grandes -con una longitud de hasta 50μm-, siendo muy eficientes para afectar las branquias debido a que pueden flotar bien en el agua y moverse activamente sobre la superficie de las branquias, además de reproducirse rápida y fácilmente por división celular.

Cuando la ameba se adhiere a las branquias su presencia provoca un aumento severo en el número células (hiperplasia) dentro del tejido branquial, que a su vez provoca la fusión de las laminillas branquiales. Estas son las manchas blancas que se ven al abrir el opérculo branquial. Al revisar el daño con un microscopio se verá que las laminillas están agrupadas, razón por la que las branquias pierden su área de superficie y su capacidad llegando a la asfixia de los peces en casos severos.

La amebiasis es más común en otoño cuando la temperatura comienza a caer luego del verano, mientras que la gravedad de la enfermedad disminuye cuando la temperatura desciende a sus niveles más bajos en invierno.

Se ha demostrado que la P. perurans puede sobrevivir por lo menos 14 días en agua de mar abierto y que puede expandirse un kilómetro desde la fuente original, además de utilizar otras especies marinas como reservorio. El riesgo de enfermedad es probablemente mayor en salmón de cultivo debido a que la densidad de los peces y los nutrientes del agua son mayores.

La industria ha adoptado distintos sistemas de evaluación del estado branquial, basado en un sistema de puntuación común para monitorear las branquias y revisar si el pez ha sido infectado por la P. perurans. Una alta puntuación indica el daño más serio donde la mayor parte del tejido branquial es alterado y existe un mayor riesgo de mortalidad, por lo que es común tratar al pez antes de que la escala branquial intermedia comience a escalar. La AGD se trata en baños de agua dulce con peróxido de hidrógeno, lo que puede ser estresante para el pez y además requiere tiempo y recursos.

Las investigaciones de Skretting han demostrado que la combinación de varios de nuestros ingredientes funcionales que ya han sido evaluados, tienen la capacidad de apoyar y mejorar la estructura, función, calidad y cantidad de mucus de las branquias.

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Foto microscópica de una ameba..

Proceso de Desarrollo de una Dieta Funcional

El riguroso proceso de desarrollo de alimentación funcional en Skretting comienza con una revisión de las sustancias en el laboratorio para establecer el potencial específico de los ingredientes que actúan en el pez de diversas maneras afectando directamente a los patógenos, potenciando el sistema inmune, incrementando la capacidad antioxidante, generando una mayor tolerancia al estrés y acelerando la cicatrización y regeneración de tejidos, entre otras. A medida que estas innovadoras sustancias se agregan en la formulación de alimentos, los ingredientes con potencial son posteriormente evaluados en estabilidad, rendimiento y biodisponibilidad en el alimento como producto terminado (entre otros aspectos), así como la validación de la dieta funcional ya diseñada mediante estudios in vivo en condiciones controladas en centros experimentales.

Desarrollando Protec Gill

El rol que cumplen los ingredientes en los alimentos funcionales para apoyar la salud de los peces de cultivo y para mantener una producción sustentable y económica ha sido uno de los focos principales de Skretting Aquaculture Research Centre (ARC) durante los últimos 25 años. En 1992, Skretting lanzó Response, su primera dieta funcional, cuyos ingredientes fueron diseñados para fortalecer el sistema de defensa inmune de los peces. Desde ahí, nuestros investigadores han descubierto más ingredientes funcionales que han sido agregados al alimento y que trabajan sinérgicamente para mejorar la salud del pez. Con estos avances, el nombre de la dieta fue cambiado a Protec, que actualmente es la solución usada para varias especies en el mundo y que es efectiva en la preparación del pez para los próximos desafíos y situaciones de estrés que se generan en condiciones de cultivo, tales como la manipulación, vacunación y enfermedades.

Luego de una amplia variedad de estudios en laboratorio y ensayos de infección se ha desarrollado Protec Gill, una nueva dieta que entrega más soporte para la salud y recuperación de las branquias durante los desafíos generados por el ambiente, los tratamientos y enfermedades. Tal como supone su nombre, contiene todos los beneficios de Protec, pero con componentes adicionales que aseguran una mejor salud branquial. Protec Gill ha producido mayores tasas de supervivencia en tres pruebas controladas de infección con amebas, y los análisis de estos resultados han mostrado que los peces alimentados con Protec Gill tuvieron tasas de mortalidad significativamente más bajas.

Los ensayos que utilizaron Protec Gill contra infecciones de AGD se replicaron en tres oportunidades para confirmar los resultados, llegando a tasas de supervivencia de 42,4%. Por otro lado, los exámenes de sangre de los peces mostraron que gracias a Protec Gill tuvieron mayor capacidad branquial y excretaron sodio de manera más efectiva que los peces del grupo de control, lo que indica una recuperación de la funcionalidad branquial.

Recomendaciones de Skretting para mantener una buena salud branquial

Soluciones de alimentación probadas como Protec deben ser incluidas como parte de un enfoque estructurado para el óptimo manejo de la salud y rendimiento de los peces, junto con otras estrategias como vacunación, control de enfermedades y bioseguridad.

Cuando se desarrollan causas conocidas de estrés para las branquias se recomienda el uso de la versión Protec Gill, que enfocará los beneficios de los nutrientes funcionales hacia la recuperación de la estructura y funcionalidad de las branquias.

Recomendaciones de uso de Protec Gill

Se recomienda su uso continuo por seis semanas, principalmente en situaciones de mayor exposición de agentes externos que afecten a las branquias, ya sea de tipo biológicos, como por ejemplo amebas o floraciones de algas, o químico, como altas dosis de antiparasitarios, desinfectantes u otras sustancias irritantes presentes en el medioambiente marino.

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