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Respuestas de crecimiento y perfil lipídico de camarones blancos del Pacífico juveniles en baja salinidad

Maoxian Huang Yangfan Dong, Ph.D. Yan Zhang, Ph.D. Qinsheng Chen, Ph.D. Jia Xie, Ph.D. Chang Xu, Ph.D. Qun Zhao, Ph.D. Erchao Li, Ph.D.

A baja salinidad, los camarones exhibieron un crecimiento inhibido y diferentes perfiles de lípidos

lipídico
Los resultados de este estudio muestran que L. vannamei juveniles cultivados a 3 ppt de salinidad tenían crecimiento inhibido y diferentes perfiles de lípidos en relación con camarones cultivados a 30 ppt de salinidad. Estos hallazgos ayudan a explicar las estrategias fisiológicas de L. vannamei para adaptarse a aguas de baja salinidad y proporcionan nuevos conocimientos sobre la importancia de los lípidos para la osmorregulación del camarón. Foto de Darryl Jory.

El camarón blanco del Pacífico (Litopenaeus vannamei) se considera una especie osmorreguladora [una que puede regular su equilibrio iónico interno] altamente eficiente que puede tolerar una amplia gama de salinidades de 0,5 a 50 ppt. Los animales acuáticos requieren más energía para la osmorregulación a niveles bajos de salinidad, y se ha reportado que L. vannamei necesita energía adicional significativa (20 a 50 por ciento de la energía metabólica total) para los procesos osmorreguladores, incluido el aumento de la tasa metabólica, la modificación de los componentes de la membrana celular, alteraciones en la actividad de la enzima de transporte de iones, concentración de ácidos grasos altamente insaturados (HUFA), concentración de aminoácidos libres (FAA), permeabilidad al agua de las branquias, y síntesis de ciertos aminoácidos no esenciales bajo estrés por baja salinidad.

Los investigadores han demostrado que aumentar el nivel de lípidos en la dieta del 6 al 9 por ciento puede aliviar la presión osmorreguladora de L. vannamei bajo estrés por baja salinidad. Sin embargo, la información es limitada sobre las funciones fisiológicas de lípidos específicos y metabolitos de ácidos grasos para mejorar la eficiencia osmorreguladora del camarón en condiciones de baja salinidad.

La lipidómica es un campo científico basado en espectrometría de masas [técnica analítica de laboratorio para separar los componentes de una muestra por su carga eléctrica y masa] para explorar la estructura, composición e incluso la cantidad de lípidos en sistemas biológicos como células, órganos y cuerpo fluidos. En los camarones, las branquias son el órgano principal responsable de la osmorregulación de la hemolinfa [un fluido análogo a la sangre en los vertebrados y que circula dentro de los cuerpos de insectos y crustáceos] y el músculo es el depósito de material o reserva de nutrientes. Sin embargo, se sabe poco sobre las respuestas lipídicas en las branquias o en el músculo de L. vannamei en condiciones de baja salinidad.

Este artículo, adaptado y resumido de la publicación original (Huang, M. et. al., 2019. Growth and Lipidomic Responses of Juvenile Pacific White Shrimp Litopenaeus vannamei to Low Salinity. Front. Physiol. 10:1087 – reporta sobre un estudio que investigó las diferencias significativas en los metabolitos de lípidos entre camarones cultivados en salinidades de 3 y 30 ppt usando análisis de cromatografía líquida-espectrometría de masas [una técnica de química analítica que identifica la mayoría de los compuestos orgánicos].

Configuración del estudio

Se adquirieron juveniles sanos de L. vannamei de una operación de cría de camarones en Danzhou (Hainan, China) y se aclimataron en el laboratorio durante una semana a 30 ppt de salinidad. Los camarones aclimatados (0,75 ± 0,03 gramos) se sembraron al azar en tanques separados, con cuatro repeticiones para cada grupo de salinidad (3 y 30 ppt), con 20 animales por tanque. Durante los períodos de aclimatación y experimentación, los camarones fueron alimentados tres veces al día con un alimento comercial y las raciones diarias se ajustaron a un nivel de alimentación ligeramente superior al de saciedad. El fotoperiodo fue de 12 horas de luz y 12 horas de oscuridad. El pH del agua (7,5 a 7,9), la temperatura (26 a 28 grados-C), el oxígeno disuelto (4,8 a 6,4 mg por litro) y la concentración total de nitrógeno amoniacal (<0,02 mg por litro) se controlaron dos veces por semana y se mantuvieron durante todo el experimento. 

Después de ocho semanas, todos los camarones se mantuvieron en ayunas durante 24 horas antes del muestreo. Los camarones en cada tanque se pesaron y contaron a granel, y se recolectaron muestras de hepatopáncreas, branquias y tejidos musculares. Se pesaron los hepatopancreas para determinar el índice hepatosomático. Las branquias y los músculos de cuatro individuos en cada tanque se juntaron como una muestra y se congelaron en nitrógeno líquido inmediatamente, y luego se mantuvieron a -80 grados-C para el análisis lipidómico.

Para obtener información detallada sobre el diseño y la configuración experimentales; cría de camarones y recolección de muestras; extracción de lípidos, identificación y análisis de laboratorio; y análisis estadísticos, consulte la publicación original.

Resultados y discusión

Esta es la primera investigación que examina el efecto del estrés de baja salinidad en L. vannamei utilizando análisis lipidómicos. En nuestro estudio, los juveniles de L. vannamei se criaron a dos salinidades diferentes, 3 y 30 ppt (control) durante ocho semanas, y luego se realizó un análisis lipidómico basado en cromatografía líquida (LC) y espectrometría de masas (MS) para revelar diferencias en el perfil lipídico en branquias y músculos.

Nuestros resultados mostraron que el camarón L. vannamei cultivado a 30 ppt de salinidad tuvo un mejor crecimiento que el camarón criado a 3 ppt de salinidad (Fig. 1). Como especie eurihalina [capaz de adaptarse a un amplio rango de salinidad], varios investigadores han reportado que L. vannamei tiene un rango de salinidad óptimo de 20 a 25 ppt para el crecimiento. Nuestros L. vannamei a baja salinidad tuvieron menor ganancia de peso y factor de condición [relación entre la longitud corporal y el peso] que el camarón de control a 30 ppt, pero no se encontraron diferencias en la supervivencia y el índice hepatosomático [que refleja la condición fisiológica de los animales]. Además, los camarones cultivados a 3 ppt de salinidad requirieron más energía que a 30 ppt.

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Fig. 1: Aumento de peso (%), supervivencia (%), índice hepatosomático (%) y factor de condición (%) de L. vannamei a 30 y 3 ppt de salinidad. Los datos se presentan como la media ± SEM (n = 4). Dos asteriscos (∗∗) indican una diferencia altamente significativa (P <0.01) entre dos salinidades.

Los datos de nuestra investigación indicaron que los camarones que tenían un mejor rendimiento de crecimiento a 30 ppt de salinidad estaban más cerca de su punto isotónico [donde hay un equilibrio entre la concentración de agua dentro y fuera del animal] de hemolinfa, y también confirmaron que el agua ambiental a 3 ppt fue definitivamente estresante para L. vannamei.

Determinamos que los componentes lipídicos en los tejidos branquiales obtenidos de nuestro camarón experimental eran muy similares a los del músculo, independientemente de las salinidades ambientales, y los fosfolípidos eran los principales lípidos. Pero se identificó un mayor número de metabolitos de lípidos diferenciales en las branquias que en el músculo a 3 ppt de salinidad en relación con el camarón de control a 30 ppt de salinidad; estos metabolitos de lípidos pertenecían a varias clases de lípidos. Y de estos lípidos, la fosfatidilcolina (PC), el fosfatidilinositol (PI), el ácido fosfatídico (PA), la fosfatidiletanolamina (PE) y los triglicéridos (TG) fueron los principales lípidos tanto en las branquias como en el músculo del camarón, independientemente de las salinidades.

La osmorregulación es un proceso dependiente de energía, y los animales acuáticos se ven obligados a gastar más energía adicional para modular y estimular los mecanismos de transporte de iones [partículas, átomos o moléculas con carga eléctrica neta] cuando se enfrentan al estrés por salinidad. Varios investigadores han reportado que el consumo de oxígeno y los cocientes respiratorios [la relación entre el dióxido de carbono producido por el cuerpo y el oxígeno consumido por el cuerpo] son ​​buenos indicadores para evaluar la utilización de energía; para nuestro camarón, estos indicadores a 3 ppt fueron significativamente más altos que los del camarón a 17 y 32 ppt.

Nuestros datos también mostraron que la composición y abundancia relativa de ácidos grasos en la misma posición de la clase de lípidos específicos fue similar en L. vannamei independientemente de la salinidad ambiental o los tejidos, lo que indica que la distribución de ácidos grasos en los lípidos estaba lejos de ser aleatoria, y la utilización de clases de lípidos es muy específica en L. vannamei. Y ácidos grasos importantes como el ácido eicosapentaenoico (EPA) y el ácido docosahexaenoico (DHA) mostraron correlaciones genéticas significativamente positivas, lo que sugiere que sus altos valores tienen potencial para la mejora genética.

En general, los resultados de nuestro estudio muestran que las variaciones lipídicas determinadas están estrechamente relacionadas con varios procesos fisiológicos (estructura de la biomembrana, función mitocondrial, suministro de energía y otros) que pueden mejorar la capacidad osmorreguladora de L. vannamei en condiciones de baja salinidad.

Perspectivas

Nuestros resultados mostraron que el rendimiento del crecimiento en L. vannamei se inhibe cuando los camarones se cultivan a una salinidad de 3 ppt. Los cambios sustanciales en el perfil de lípidos que determinamos estaban relacionados con la utilización de ácidos grasos, el suministro de energía y otros procesos que pueden mejorar la capacidad osmorreguladora del camarón. Este notable cambio en el perfil de lípidos es una estrategia fisiológica significativa desarrollada y utilizada por el camarón L. vannamei para hacer frente al estrés por baja salinidad.

Este estudio ayuda a explicar las estrategias fisiológicas utilizadas por L. vannamei para adaptarse a aguas de baja salinidad y proporciona nuevos conocimientos sobre la importancia de los lípidos para la osmorregulación en esta especie de camarón.


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