Ciencias

Permanent URI for this collection

https://hdl.handle.net/10201/60

Bienvenido a la colección de Tesis Doctorales de Ciencias de la Universidad de Murcia. Este portal está dirigido a los investigadores y profesores de la Universidad de Murcia con la finalidad de aumentar la visibilidad de sus tesis doctorales pertenecientes al ámbito de las Ciencias

Browse

Now showing 1 - 20 of 21

Open Access
Análisis bioeconómico de la valorización de subproductos de la industria cervecera en dietas funcionales para una acuicultura sostenible
(Universidad de Murcia, 2022-11-28) Vílchez-Gómez, Luciano; Fernández Pérez, Virginia; Esteban Abad, María de los Ángeles; Guardiola Abellán, Francisco Antonio; Escuela Internacional de Doctorado
La presente tesis está enfocada en aportar nuevas soluciones en el campo de la alimentación en acuicultura, sin dejar de un lado la importancia que tiene realizar desde la ciencia económica una valoración de dichas soluciones respecto a su eficiencia o viabilidad. Esta investigación se ha llevado a cabo de manera multidisciplinar entre la economía y la biología. Junto con la investigación biológica se ha afrontado una necesaria revisión del concepto de sostenibilidad aplicado a la producción de alimentos para la acuicultura además de abordarse determinados aspectos económicos de la producción acuícola, y sin pretender ser una revisión exhaustiva del sector se ha puesto énfasis en aquellos aspectos que se consideran cuellos de botella para su crecimiento a futuro. Por un lado, la acuicultura como todas las producciones ganaderas es una actividad intensiva en el consumo de recursos naturales y energéticos. Si bien dentro de todos los tipos de ganadería que realizamos la acuicultura es quizás considerada la más eficiente, aunque de los costes de producción más de un 50 % corresponde al alimento y casi otro 20 % a la compra o producción de los alevines necesarios para su engorde. Por otro lado, la producción de cerveza es una actividad económica global con un volumen de producción a nivel mundial cada vez mayor, que tiene una faceta oculta por la enorme cantidad de desechos (levaduras, bagazos, o aguas residuales, etc.) que se producen durante el proceso de su fabricación. Tan solo en Europa se estiman que suponen entre ocho y nueve millones de toneladas anuales lo que conlleva un alto coste de gestión, eliminación y tratamiento para la industria, además de suponer un enorme desperdicio. Si bien, su alto grado de humedad (alrededor del 80 – 85 %) de su peso supone una limitación a su uso como materias primas y hasta la fecha no se había logrado incluir estas materias primas en cantidades significativas en los piensos, ni con unos resultados prometedores. Estos subproductos principalmente bagazos, y levaduras de desecho son producidos por la industria en cantidades suficientes como para que su uso en acuicultura sea viable. La validación de las dietas fabricadas con hasta un 89 % de subproductos del sector conservero y levaduras de desecho de la industria cervecera se han validado para la liseta o albur (Chelon labrosus), y la dorada (Sparus aurata) mediante la realización de cinco experimentos, en los cuales se ha analizado el crecimiento y el estado del sistema inmunitario de los animales. Los resultados de los experimentos biológicos y el análisis económico confirman que las levaduras de desecho de la industria cervecera son biológicamente una excelente materia prima utilizable en piensos para acuicultura, que puede utilizarse en inclusiones de hasta un 62,5 % del peso húmedo para la dorada o la liseta. Y además una opción económicamente viable, y ambientalmente son más sostenibles que el uso de otras materias primas alternativas. Contando además con el valor añadido de utilizar en su composición un 89 % de subproductos agroindustriales.
Open Access
Application of antimicrobial peptides for the control of betanodavirus in European sea bass
(Universidad de Murcia, 2024-11-22) Cervera Martínez, Laura; Chaves Pozo, Elena; Cuesta Peñafiel, Alberto; Esteban Abad, María de los Ángeles; Escuela Internacional de Doctorado
Esta Tesis Doctoral se centra en la caracterización de péptidos antimicrobianos (AMPs) de peces teleósteos y su implicación en la respuesta inmunitaria. Concretamente, nos planteamos evaluar la capacidad inmunomoduladora de los AMPs NK-lisina (Nkl), hepcidina (Hamp) y dicentracina (Dic) de lubina y su aplicación como agentes antivirales frente a nodavirus (NNV) en lubina. La primera fase de la experimentación fue comprobar la capacidad inmunomoduladora in vitro de dichos AMPs sintéticos, derivados de lubina, en leucocitos de riñón cefálico de dorada y lubina. Se estudió la capacidad fagocítica por citometría de flujo y el estallido respiratorio por quimioluminiscencia, sin detectar regulación por dichos AMPs. En cambio, se observó, mediante qPCR, el aumento significativo de la expresión de genes relacionados con la respuesta inmune antiviral en lubina y su descenso generalizado en dorada. Estos datos apuntaron a la idoneidad de los AMPs sintéticos derivados de lubina para su uso en lubina, pero no en dorada, indicando una especificidad de especie. Tras esto, se estudió la posible función y aplicación de estos AMPs en lubina mediante estudios in vivo. Al administrarlos en forma de plásmidos de expresión, estos se transcribieron en el músculo y aumentaron los niveles de dichasproteínas y la capacidad microbicida. Además, indujeron la expresión de marcadores proinflamatorios, aunque no consiguieron mejorar la supervivencia frente a infecciones con NNV. El siguiente paso fue testar los AMPs sintéticos Hamp y Dic in vivo en lubina ya que Nkl había sido previamente evaluada con resultados excelentes. Se comenzó analizando su potencial como inmunomoduladores, demostrándose una reducción en la expresión de marcadores proinflamatorios y un aumento de marcadores leucocitarios como neutrófilos, macrófagos y linfocitos B. Estas alteraciones se relacionan con una ventaja para el hospedador al luchar contra infecciones virales, por lo que se valoró su potencial como agente preventivo frente a NNV. Los resultados fueron muy satisfactorios mejorando en ambos casos la supervivencia frente al virus en un 30%. Este aumento de la supervivencia podría ser debido a la inducción de un estado antiinflamatorio en el tejido diana del virus, el cerebro, y la sobreexpresión del complejo Cxcr3/Cxcl9, que facilita la infiltración de células clave para la resolución viral como linfocitos T, neutrófilos o macrófagos. Curiosamente, la administración terapéutica de estos AMPs sintéticos tras la infección con NNV mostraron también una mejoría en la supervivencia de las lubinas tratadas con Hamp y Dic, y una inmunomodulación similar al tratamiento previo. Sin embargo, los niveles de virus no se vieron afectados, por lo que el efecto lítico directo de los AMPs sobre las partículas virales parece no ser relevante. Por el contrario, la administración de Nkl sintética solo logró retrasar la aparición de las mortalidades, pero no evitarlas, y únicamente estimuló la respuesta citotóxica, siendo esta claramente insuficiente para evitar la mortalidad por NNV. En conclusión, los péptidos sintéticos Hamp y Dic pueden ser considerados como excelentes herramientas para el control de NNV en granjas de lubina gracias a sus funciones inmunomoduladoras, tanto administrado de forma profiláctica como terapéutica.
Open Access
Cell-mediated citotoxicity of fish leucocytes against betanodavirus
(Universidad de Murcia, 2024-10-21) García Álvarez, Miguel Ángel; Elena Chaves Pozo, Elena; Esteban Abad, María de los Ángeles; Cuesta Peñafiel, Alberto; Escuela Internacional de Doctorado
Los peces criados en piscifactorías están sometidos a gran estrés, afectando a su sistema inmune y haciéndolos vulnerables a enfermedades. Entre los patógenos más letales se encuentran los virus, destacando el virus de la Necrosis Nerviosa Viral (NNV), causante de la enfermedad de la encefalopatía y retinopatía viral (VER). En el Mar Mediterráneo tiene prevalencia principalmente el genotipo RGNNV, siendo capaz de infectar a la lubina y a la dorada, siendo esta última resistente a VER. Sin embargo, la aparición de genotipos recombinantes (RGNNV/SJNNV y SJNNV/RGNNV) demostró que la dorada era capaz de desarrollar la enfermedad. Entre los mecanismos que presentan los peces teleósteos contra infecciones virales, destaca la citotoxicidad mediada por células (CMC), llevadas a cabos por diferentes tipos celulares, destacando las células citotóxicas no específicas (NCCs) y células semejantes a natural killer (NK-like) en el sistema innato mientras que en sistema adaptativo es llevado a cabo por linfocitos T citotóxicos (CTLs). La dorada es capaz de montar una respuesta innata efectiva contra NNV, destacado por su CMC innata, capaz de eliminar las células infectadas, mientras que en lubinas no. Por ello, el objetivo de esta Tesis Doctoral es profundizar en la dinámica de la respuesta citotóxica mediada por leucocitos de lubina y dorada frente a NNV. Para ello, en el Capítulo I se estudió se estudió la interacción de los genotipos recombinantes de NNV en larvas de dorada de diferentes edades, evaluando la mortalidad y genes implicados en las infecciones. Los resultados mostraron que ambos genotipos podían infectar larvas de diferentes edades, con mayor patogenicidad en larvas más jóvenes. El genotipo RGNNV/SJNNV produjo mayor mortalidad debido a la alta prevalencia viral y menor activación del sistema inmune. En el Capítulo II Se caracterizó el receptor CRTAM (presente en linfocitos T de mamíferos) y su ligando CADM1 en ambas especies mediante análisis bioinformático y se evaluaron sus expresiones génicas en diferentes condiciones, incluyendo una infección por NNV. El análisis identificó un gen de crtam y dos genes de cadm1 (cadm1a y cadm1b) en ambas especies. El gen crtam se expresó principalmente en tejidos inmunes, mientras que cadm1a y cadm1b se expresaron mayormente en cerebro y piel. En lubina, crtam parece expresarse en linfocitos T y participar en la infección por NNV, mientras que en dorada se expresa en NCCs o NK-like. El Capítulo III se centra en la identificación de la perforina en lubina mediante análisis bioinformático y en el estudio de su expresión génica en diferentes condiciones, así como en una infección por NNV, además de evaluar la presencia de células productoras de perforina mediante inmunohistoquímica en una infección por NNV. Se encontraron cuatro genes diferentes de perforina, prf1.2, prf1.3, prf1.5 y prf1.9, presentando todos ellos una expresión basal en diferentes tejidos y sintetizados principalmente por linfocitos T, excepto prf1.3. Además, todos los genes, excepto prf1.3, participaron en la infección contra NNV, apoyado por la generación de células productoras de PRF1.9 en cerebro, riñón cefálico y gónada. Por último, en el Capítulo IV se evaluó la CMC adaptativa usando como células efectoras leucocitos de lubinas infectadas por NNV y como línea diana células DLB-1 (provenientes de cerebro de lubina). La citotoxicidad innata no aumentó durante la infección, pero la citotoxicidad de leucocitos de peces infectados sí aumentó en fases tardías de la infección, indicando la activación del sistema inmune adaptativo. Este aumento fue específico contra los genotipos que compartían la misma cápside viral, apoyado por una posible restricción por MHC-I. En esta citotoxicidad adaptativa, se observó un aumento en las rutas de perforina/granzima y Fas/FasL, características de los CTLs, así como un aumento de la apoptosis.
Open Access
Chronotoxicity of contaminants (etanol and hezvy metales) in a freshwater teleost Dario rerio (Hamilton, 1882) and marine amphipods Gammarus aequicauda (Martynov, 1931) and Gammarus chevreuxi (Sexton, 1913) = Cronotixicidad de contaminantes (etanol y metales pesados) en el teleósteo de agua dulce Dario rerio (Hamilton, 1822) y los antípodos marinos, Gammarus aequicauda (Martynov, 1931) y Gammarus chevreuxi (Sexton, 1913)
(2015-12-01) Bello Marín, Carolina; Sánchez-Vázquez, Francisco Javier; Vera Andújar, Luisa María; Marín Atucha, Arnaldo Aitor; Facultad de Biología
Esta tesis tiene como objetivo investigar los efectos del etanol y metales pesados (cadmio y mercurio) en los patrones diarios de dos especies acuáticas clave: pez cebra (Darío rerio) y anfípodo gammarus (G. aequicauda y G. chevreuxi). La investigación se realizó en dos niveles organizativos: comportamental y molecular. Con este fin, hemos establecido cuatro objetivos específicos: 1. Investigar los efectos al etanol en el pez cebra en función en su ritmo circadiano. 2. Determinar la existencia de un ritmo diario de la toxicidad del cadmio en el pez cebra. 3. Caracterizar en Gammarus chevreuxi los efectos en la actividad locomotora debido a sedimentos contaminados con mercurio. 4. Evaluar la calidad ambiental de los sedimentos de la cuenca sur del Mar Menor influenciados por históricas actividades mineras. Por lo tanto, estos nuevos datos tiene la intención de señalar la importancia de aplicar un enfoque multidisciplinario para estudios toxicológicos, así como elevar la importancia de la elección del momento adecuado para realizar el ensayo de toxicidad Metodología Los experimentos llevados a cabo en la presente investigación siguieron la legislación española sobre protección de animales y prácticas de laboratorio y fue aprobado tanto por el Comité Nacional de Protección de los Animales y el Comité de Bioética de la Universidad de Murcia - Los muestreo de crustáceos se realizaron en las zonas próximas a la costa mediante el uso de redes de 5 µ de luz de maya. Y su trasporte con aireación y refrigeración . Los muestreos de pez cebra se realizaron en las cámaras del departamento de Fisiología animal.. - El etanol se adquirió a través de distribuidores comerciales y los sedimentos tóxicos directamente de las zonas de estudio mediante muestreos con barca. La extracción de los sedimentos se realizó utilizando cores y draga. Se almacenaran en refrigeradores a una temperatura de 4ºC. - Los test de mortalidad y comportamiento se realizaran en cámaras herméticas donde se permite el control de las condiciones de fotoperiodo y temperatura. - Las condiciones del agua antes y después de las exposiciones se medió con electrodos de pH y Oxígeno. - Lo análisis de la actividad ante exposiciones subletales se realizaron en las mismas cámaras y mediante la utilización de equipos de filmación sensibles a las luces infrarrojas, permitiendo así mantener las condiciones de oscuridad en los experimento que sea necesarios. - Determinación de metales pesados en tejidos, utilizamos La Espectroscopia de Emisión en Plasma Acoplado Inductivamente (ICP-AES) con Potencia RF: 1200W, Velocidad de bomba: 30r.p.m., Flujo de gas aux.:0.5l/min, Flujo de gas de nebulización: 0.5 l/min, Flujo de gas de refrigeración: 14 l/min, Flujo de gas de purga: Normal. - Para el estudio de expresión de diferentes genes realizamos la técnica de PCR cuantitativa utilizando SYBR Green PCR Master Mix (Applied Biosystems, Foster City, CA) y un aparato ABI Prism 7500 (Applied Biosystems, Foster City, CA). Conclusiones 1. La exposición de pez cebra mediante baño a etanol a diferentes horas del día muestra un ritmo de toxicidad que refleja una mayor tasa de mortalidad en larvas durante el día comparado con los efectos durante la noche. Así mismo en adultos de pez cebra se observan efectos en su actividad natatoria y posición en la columna de agua siendo significativamente más severos durante la fase de luz. 2. La exposición de pez cebra mediante baño a cadmio durante diferentes horas del día reflejó un incremento de la mortalidad y acumulación del cadmio en tejidos durante la mitad de la fase de luz, así como una mayor reducción de la actividad locomotora cuando el pez es expuesto a concentraciones subletales, además la expresión de mt1 muestra un pico antes al final de la fase de luz. Todos estos resultados indican que el pez cebra es más vulnerable al cadmio durante la fase de luz que en la fase de oscuridad. 3. La exposición de Gammarus chevreuxi mediante sedimentos contaminados con mercurio mostró un efecto deletéreo en la actividad natatoria incluso en concentraciones consideradas no letales. Dichos efectos fueron más acusados durante el la fase de luz, que corresponde con la más activa del animal. 4. Nuestros resultados sugieren que la actividad locomotora y el número de surfacings se presentan cono una señal temprana de la interacción de los factores co-estresantes temperatura y sedimentos contaminados. Los parámetros comportamentales estudiados en Gammarus. aequicauda y Gammarus. chevreuxi tienen una conexión clara con la supervivencia de los organismos y pueden tener una relevancia ecológica. This thesis aims at investigating the effects of Ethanol and heavy metals (cadmium and mercury) on the daily patterns of two key aquatic species: zebrafish (Dario rerio) and amphipod gammarus (G. aequicauda and G. chevreuxi). The research was conducted in two organizative levels: Physiology behavior and molecular. With this purpose we have established four particular objectives: 1. To investigate time-dependent effects of ethanol exposure in zebrafish. 2. To determine the existence of a daily rhythm of cadmium toxicity in zebrafish. 3. To characterise the effects of locomotor activity to mercury-contaminated sediments in Gammarus chevreuxi. 4. To evaluate the environmental quality of the soft-bottoms from the southern basin of the Mar Menor lagoon influenced by historical mining activities. Hence, this new data intends to point out the importance of applying a multidisciplinary approach to toxicology studies, and also raise the importance of the time experimental setting of toxicity test. Methodology The experiments performed in the present research followed Spanish legislation on Animal Welfare and Laboratory Practices and was approved by both the National Committee on Animal Welfare and the Bioethics Committee of the University of Murcia. - The sampling of gammarids were conducted in the nearshore areas by using mesh of 5 μ. Their transportation was with aeration and cooling. The zebrafish samplings were performed in Animal Physiology's chambers of the department. - Ethanol was purchased by authorized distributors, and toxic sediments were extracted directly from the study areas by boat sampling. Sediments extraction was with cores and dredge. They were stored in the refrigerator at 4 ° C. - The test of mortality and behavior was conducted in chambers where control of the photoperiod and temperature conditions allowed. - Water conditions before and after exposure was measured with pH electrodes and oxygen. - The analysis of activity at sublethal exposures were conducted in the same chamber and using equipment sensitive to infrared light filming, thereby maintaining the conditions of darkness in the experiment is necessary. - Determination of heavy metals in tissues, we used emission spectroscopy Inductively Coupled Plasma (ICP-AES) RF Power: 1200W, pump speed: 30r.pm, aux gas flow: 0.5l / min gas flow. Misting: 0.5 l / min, the cooling gas flow: 14 l / min, purge gas flow: Normal. - Real-time PCR was performed using SYBR Green PCR Master Mix (Applied Biosystems, Foster City, CA) and an ABI Prism 7500 apparatus (Applied Biosystems, Foster City, CA). Conclusions 1. Exposure of zebrafish using ethanol bath at different times of day shows a rate of toxicity reflecting a higher rate of mortality in larvae during the day compared to the effects overnight. Also effects in adult zebrafish are observed in their swim and activity position in the water column to be significantly more severe during the light phase. 2. Exposure zebrafish using cadmium bath during different times of day reflected an increase in mortality and cadmium accumulation in tissues during half of the light phase and a further reduction of locomotor activity when the fish is exposed to sublethal concentrations. Expression of mt1 shows a peak before the end of the light phase. All these results indicate that zebrafish are more vulnerable to cadmium during the light in the dark phase. 3. The exposure of Gammarus chevreuxi by mercury-contaminated sediments showed a deleterious effect on the swimming activity even considered non-lethal concentrations. These effects were most pronounced during the light phase, which corresponds to the most active animal. 4. Our results suggest that the locomotor activity and the number of surfacings an early sign of the interaction of co-temperature stressors and contaminated sediments occur cone. The behavioral parameters studied in Gammarus. aequicauda and Gammarus. chevreuxi have a clear connection to the survival of organisms and can have an environmental relevance.
Open Access
Cicatrización de la piel de dorada (Sparus aurata L.)
(Universidad de Murcia, 2023-10-26) Albaladejo Riad, Nora; Cuesta Peñafiel, Alberto; Esteban Abad, María de los Ángeles; Escuela Internacional de Doctorado
Esta Tesis Doctoral se enfoca en el estudio del proceso de cicatrización de la piel de la dorada (Sparus aurata), una especie con gran importancia económica en el Mediterráneo. La investigación se divide en dos partes: la Parte I (Capítulos 1 y 2) se centra en el estudio celular del proceso de cicatrización de heridas cutáneas, estableciendo modelos in vitro para analizar el proceso de re-epitelización y la liberación de trampas extracelulares. Por otro lado, la Parte II (Capítulos 3 y 4) se enfoca en el uso de productos naturales, como inyecciones cutáneas o suplementos dietéticos, con el objetivo de mejorar la cicatrización de heridas en la piel de la dorada in vivo. En el Capítulo 1 se llevaron a cabo estudios microscópicos y genéticos del proceso de cicatrización de heridas en la piel de dorada in vitro. El explante de piel de aleta caudal de dorada presenta características de migración celular colectiva durante la fase inicial de cultivo de 3 días, caracterizada por la preservación de las uniones célula-célula y el movimiento celular dirigido. Los hallazgos presentados en este estudio proporcionan evidencia convincente de un proceso de Transición Epitelial-Mesenquimal (EMT) que ocurre durante un período de cultivo de 7 días de explantes de piel de aleta caudal de dorada, lo que lo convierte en un buen modelo in vitro para estudios de cicatrización de heridas. En el Capítulo 2 se investigó la formación de trampas extracelulares (ETs) por parte de los leucocitos del riñón cefálico de la dorada. Se usaron diferentes estimulantes (β-glucano de Saccharomyces cerevisiae (BG), lipopolisacárido de Escherichia coli (LPS), ionóforo de calcio A23187 (ICa), forbol 12-miristato 13-acetato (PMA) y ácido poli-inosínico:poli-citidilico (Poli I:C)) y se observó la liberación de ETs, los cuales son estructuras fibrosas formadas por ADN, histonas y proteínas antimicrobianas. Todos los estimulantes usados en este estudio han inducido la liberación de trampas extracelulares y actividad mieloperoxidasa por parte de leucocitos de riñón cefálico de dorada, y cada estimulante ha generado una respuesta específica, siendo el más eficiente entre los usados el PMA (500 ng/mL) tras 1 hora de incubación. Además, las trampas extracelulares liberadas por los leucocitos de riñón cefálico de dorada exhibieron actividad mieloperoxidasa asociada. En el Capítulo 3, se evaluaron los efectos de los ácidos grasos de cadena corta (AGCC) en la respuesta inflamatoria en la piel. Se encontró que el ácido acético era el AGCC más efectivo en la reducción de la inflamación inducida por carragenina, lo que sugiere su potencial uso como agente anti-inflamatorio en la cicatrización de heridas en peces. En el Capítulo 4, se estudió la suplementación dietética con micropartículas de fibroína de seda para mejorar la cicatrización de heridas en la piel de la dorada. Se observó que la dieta enriquecida con SF mejoraba la proporción de cierre de las heridas y promovía la proliferación celular, la fase inflamatoria y la expresión de genes relacionados con la reparación de tejidos. Estos hallazgos sugieren que la fibroína de seda podría tener potencial terapéutico en la mejora de la cicatrización de heridas en peces.
Open Access
Clove essential oil nanoencapsulated in β-cyclodextrins improves the welfare at slaughter in different farm fish species : parameters of stress and innate immune response
(Universidad de Murcia, 2020-09-08) López Cánovas, Amanda Esperanza; Chaves-Pozo, Elena; Cabas Sánchez, Isabel; García Ayala, Alfonsa; Escuela Internacional de Doctorado
El objetivo principal de esta tesis fue mejorar el bienestar de cinco especies de peces de cultivo (dorada, salmón Atlántico, tilapia del Nilo, lubina europea y trucha arcoiris) en el momento del sacrificio mediante el uso de aceite esencial de clavo nanoencapsulado en β-ciclodextrinas (CEO+β-CD). El complejo anestésico se comparó con el método de aturdimiento más utilizado en acuicultura (enfriamiento con hielo picado y agua de mar). Se estudió un rango de concentraciones de CEO+β-CD (de 5 a 60 mg/kg), temperaturas (de -8.0 a 29.0 °C), tipos de hielo (líquido y triturado) y condiciones de cultivo (experimental e industrial). Además, se estudió un manejo innovador bajo condiciones de cultivo industrial, utilizando una dosis baja de CEO+β-CD en peces que nunca habían sido anestesiados durante su ciclo productivo. Además, se comparó una dosis baja de eugenol nanoencapsulado en β-CD en agua de mar con eugenol o aceite de clavo solo. El primer objetivo fue reducir los tiempos de inducción de la anestesia durante la pérdida total de equilibrio y la pérdida de actividad refleja. En todos los peces de cultivo estudiados, el CEO+β-CD disminuyó los tiempos de inducción de anestesia, permitiendo el uso de dosis bajas de CEO en condiciones de cultivo experimental e industrial a diferentes temperaturas en mar y agua dulce. La nanoencapsulación de eugenol en β-CD también redujo los tiempos de inducción de la anestesia, en comparación con eugenol o CEO. El segundo objetivo fue determinar el nivel de estrés inducido por el complejo anestésico durante el proceso de aturdido. Para ello, se analizaron los niveles de glucosa, lactato, cortisol, pO2, pCO2, HCO3, TCO2, SO2, exceso de base y pH, tanto en plasma como en moco de la piel. También se estudió el nivel de expresión del gen RyR3 en el músculo de dorada. Se llegó a la conclusión de que el método de aturdido menos estresante para la dorada es usando 15 mg de CEO+β-CD/kg inducido en hielo picado (-0.2 °C), en agua de mar. Curiosamente, se obtuvo una conclusión similar para las muestras de dorada que nunca habían sido anestesiadas durante su ciclo productivo. Además, en todas las especies estudiadas se encontró que una dosis baja de CEO+β-CD utilizada para mantener el control o reducir la alteración metabólica inducida por la respuesta al estrés, fue suficiente para suponer que los peces no sufrirían lesiones irreversibles. Por lo tanto, 40 mg CEO+β-CD/L agua, 60 mg CEO+β-CD/L agua, 5 mg CEO+β-CD/kg hielo, 5 mg CEO+β-CD/kg hielo son las dosis óptimas que desencadenaron la respuesta al estrés más baja en el salmón Atlántico, tilapia del Nilo, lubina europea y la trucha arcoiris, respectivamente. Cuando EU+β-CD se probó en dorada, los datos sugirieron una fuerte respuesta al estrés, conduciendo a posibles alteraciones fisiológicas. El tercer objetivo fue estudiar la respuesta inmune innata inducida por el complejo anestésico durante el proceso de aturdido. Se analizó el nivel de expresión de il-1β, tfg-β y Hsp70 en el riñón cefálico de dorada. Además, varias actividades inmunes innatas (peroxidasa, bactericida, anti-proteasa y proteasa) fueron analizadas en el plasma y en el moco. Las dosis de CEO+β-CD mencionadas anteriormente para cada especie alteraron algunos parámetros inmunes innatos en el plasma y en el moco. Sin embargo, el deterioro de la respuesta inmune puede descartarse ya que la actividad bactericida no se vio afectada en la mayoría de las especies. La excepción fue la tilapia del Nilo, en la que observamos un efecto de inmunodepresión a la dosis óptima de CEO+β-CD. Las muestras de dorada tratadas con EU solo o EU+β-CD mostraron inmunosupresión, lo que no se observó en muestras tratadas con CEO solo o CEO+β-CD.
Open Access
Daily rhythms of physiological processes in fish : synchronization to light and feeding cycles and effects on the molecular clock, epigenetics and welfare
(Universidad de Murcia, 2024-09-06) Samorì, Elisa; López Olmeda, José Fernando; Sánchez Vázquez, Francisco Javier; Bertolucci, Cristiano; Escuela Internacional de Doctorado
Objetivos del Estudio 1. Investigar la presencia de un ritmo diario en la respuesta al estrés en la lubina europea y cómo la temporada del año modula la respuesta. 2. Explorar la presencia de un ritmo diario en los genes involucrados en la regulación de la alimentación y la digestión en la lubina europea. 3. Estudiar la presencia de un ritmo diario en los mecanismos epigenéticos y su conexión con los genes del reloj biológico en la lubina europea. 4. Comprender cómo la combinación de diferentes factores estresantes (privación de alimento y densidad) puede afectar los genes del reloj biológico y los genes relacionados con los mecanismos epigenéticos en la lubina europea. 5. Investigar el ritmo diario de la respuesta al estrés del pez cebra knockout para el receptor de glucocorticoides (gr-/-) y la influencia del momento de la alimentación. Metodología 1. Los peces se han mantenido en condiciones naturales antes del muestreo. Durante el muestreo, los peces de control se han muestreado directamente, mientras que los peces tratados han sido expuestos al aire durante 1 minuto y muestreados 1 hora después. El muestreo se ha realizado en un ciclo de 24 horas con 7 puntos de muestreo donde se han recolectado muestras de plasma e hígado, y los experimentos se han repetido en diciembre y junio. 2. Los peces se han mantenido en condiciones naturales y se les ha alimentado en dos momentos diferentes del día. Se han recolectado hipotálamo e hígado en un muestreo de 24 horas en 7 puntos de muestreo diferentes para analizar los factores que regulan el apetito y la digestión. 3. Los peces se han mantenido en condiciones naturales y se les ha alimentado en dos momentos diferentes del día. Se han recolectado hígado e hipotálamo en un muestreo de 24 horas en 7 puntos de muestreo diferentes para verificar la presencia de un ritmo diario en los genes del reloj biológico o factores involucrados en procesos epigenéticos. 4. Los peces se han mantenido en condiciones naturales y se han dividido en 4 grupos con diferentes condiciones de densidad y alimentación. Para probar el efecto crónico del estrés, los muestreamos en diferentes días durante el día o durante la noche. Se recolectaron muestras de hígado para probar la respuesta de los genes del reloj biológico y genes epigenéticos. 5. Los peces mutantes y de tipo salvaje se han alimentado respectivamente en ML o MD y después de un mes se muestrearon en un ciclo de 24 horas para recolectar cerebro. Se realizó un análisis de Q-PCR para analizar el ritmo de los genes del reloj biológico y los genes epigenéticos. Conclusiones 1. La lubina europea es particularmente sensible al estrés, pero la respuesta cambia no solo durante el día sino también durante el año. 2. El momento de la alimentación es un fuerte sincronizador y es importante que coincida con la fase de actividad del animal. Alimentar a la lubina europea en un momento que altera su fase de descanso ha llevado en la mayoría de los casos a una pérdida del ritmo. 3. Los genes del reloj biológico y los genes epigenéticos se expresan rítmicamente en el cerebro y el hígado de la lubina europea, y el momento de la alimentación tuvo un efecto mayor en el hígado, promoviendo la pérdida del ritmo de los genes epigenéticos cuando los peces se alimentaron durante la fase de descanso. 4. La densidad y la restricción calórica pueden afectar de manera diferente los genes del reloj biológico y los genes epigenéticos en la lubina europea, pero los procesos de metilación son los más afectados. 5. El sistema de glucocorticoides y el momento de la alimentación ejercen un fuerte efecto sobre los genes del segundo bucle de los genes del reloj biológico en el cerebro del pez cebra. Por el contrario, el efecto sobre los genes epigenéticos fue menor.
Open Access
Desarrollo de piensos formulados y requerimientos nutritivos del pulpo de roca (octopus vulgaris).
(2013-07-01) Sánchez Morillo-Velarde, María Piedad; Cerezo Valverde, Jesús; García García, Benjamín; Facultad de Biología
Objetivos: - Analizar las variaciones en la composición lipídica y el contenido de carbohidratos del músculo y de la glándula digestiva de O. vulgaris durante un periodo corto de ayuno, como aproximación a sus requerimientos nutricionales. - Conocer la aceptabilidad y crecimiento de O. vulgaris alimentado con dietas formuladas con diferentes ingredientes de origen vegetal y animal. - Elaborar piensos formulados en base a los resultados previos de aceptabilidad y comprobar su rendimiento en O. vulgaris mediante ensayos de engorde y digestibilidad. - Estimar los requerimientos lipídicos de O. vulgaris después de suministrar dietas con distinto contenido en aceite de pescado, comprobando los cambios que se producen en el crecimiento, aprovechamiento nutritivo y digestibilidad de la dieta. - Determinar la composición nutricional de O. vulgaris después de suministrar dietas formuladas con distinto contenido en aceite de pescado. - Estudiar los cambios que se producen en el crecimiento, composición nutricional, aprovechamiento nutritivo y digestibilidad de la dieta de O. vulgaris después de suministrar dietas formuladas que incluyen carbohidratos simples o complejos. Metodología: -Ensayos de ayuno: Se configuraron 5 grupos experimentales (n = 4). Cuatro grupos se sacrificaron a los días 1, 2, 4 y 8 después de suministrar la última comida y un grupo control fue alimentado durante los 8 días de duración del experimento. El día del sacrificio los animales se diseccionaron separando el tejido muscular y la glándula digestiva. Se determino el contenido de carbohidratos, los lípidos totales, y las clases lipídicas mediante HPTLC. -Aceptabilidad de ingredientes: Se prepararon diferentes dietas formuladas con un ingrediente a testar (30%), gelatina como aglomerante (20%), y agua (50%). Los ingredientes de la dieta se mezclaron al Baño María a 45ºC y se dejaron enfriar a 4ºC. Se utilizaron grupos experimentales de entre 6 y 8 individuos (887,0 ± 274,2 g) y se le suministró la dieta entre 3 y 15 días. Se calcularon las tasas de alimentación y crecimiento y el índice de eficacia alimentaria de cada dieta. -Ensayos de engorde: Se probaron 8 piensos diferentes elaborados con ingredientes secos o liofilizados. La duración de los ensayos fue de 42 a 56 días con ejemplares subadultos (700-800 g) mantenidos a 18ºC en recirculación con control de la temperatura. Se realizaron análisis de composición corporal (humedad, proteína, grasa, cenizas y MELN) de los animales, las heces y en las dietas suministradas. Con los datos obtenidos se calcularon las tasas de alimentación, crecimiento y digestibilidad. Resultados y Conclusiones En los animales sometidos a un periodo de ayuno se detectó un aumento en los monoglicéridos y el colesterol en el músculo y se movilizó un promedio de 0,23 g de lípidos por día de ayuno, principalmente ácidos grasos libres, ésteres de esterol y triglicéridos procedentes de la glándula digestiva. Los lípidos contribuyeron con un 26% y los carbohidratos con un 9,9% al gasto energético diario durante el ayuno en el pulpo de roca. Los piensos elaborados con liofilizados de pescado y la yema de huevo en polvo ofrecieron los mejores resultados, con tasas de alimentación y crecimiento similares a las obtenidas para dietas naturales a base de pescado. Las dietas artificiales semihúmedas basadas en una mezcla de ingredientes secos o liofilizados, que emplearon pota (T. sagittatus) como ingrediente principal, mostraron buenas tasas de alimentación, crecimiento, aprovechamiento nutritivo y digestibilidad, igualando o superando las dietas naturales a base de pescado. Se sugieren tasas óptimas de ingesta de lípidos para el pulpo en torno a 1 g al día, con porcentajes apropiados de grasa para dietas formuladas entre el 13-14% en sustancia seca, aunque estos porcentajes pueden variar en futuros estudios según las proporciones de lípidos polares y neutros de la dieta. La dieta mejor aceptada incluía almidón al 5%, aunque los mejores índices de aprovechamiento nutritivo se observaron en la dieta con glucosa al 5%, destacando un PPV del 72% e índices de conversión inferiores a 1. Aims: - To analyse the variations in lipid composition and carbohydrates content of muscle and digestive gland of O. vulgaris during short-term starvation as approximation to its nutritional requirements. - To determine the acceptability and growth of O. vulgaris fed formulated diets with different ingredients of vegetal and animal origin. - To prepare formulated diets based on the previous results of acceptability and check its efficiencies on O. vulgaris by means of ongrowing and digestibility experiments. - To estimate the lipid requirements of O. vulgaris after supplying diets with different content in fish oil, comparing the changes that take place in the growth, feed efficiency and digestibility of diet. - To determine the proximate and lipid classes composition of O. vulgaris after supplying formulated diets with different content in fish oil. - To study the changes that produce in the growth, nutritional composition, feed efficiency and digestibility of diet in O. vulgaris after supplying formulated diets including simple or complexes carbohydrates. Methodology: -Experiment of starvation: We configured 5 experimental groups (N = 4). Four groups were sacrificed 1, 2, 4 and 8 days after the last meal and a group control was fed throughout the 8 day experimental period. The day of the sacrifice the animals were dissected separating the muscular and the digestive gland. We determined the content of carbohydrates, total lipids, and lipid classes by means of HPTLC. -Acceptability of ingredients: We prepared different formulated diets with an ingredient to test (30%), gelatine as binder (20%) and water (50%). The ingredients of the diet were mixed at 45ºC and cool to 4 ºC. Each diet was tested in experimental groups of between 6 and 8 individuals (887.0 ± 274. g) during a period between 3 and 15 days. The feeding and growth rates and feed efficiency indices of each diet were calculated. -Ongrowing experiments: Eight different formulated diets including dry or freeze-dried ingredients were tested. The length of the experiments was of 42 to 56 days with subadults (700-800 g) kept to 18ºC in a recirculation seawater system with control of the temperature. The proximate composition (moisture, protein, lipid, ash and MELN) of the animals, the faeces and the diets supplied were analysed. The feeding and growth rates and digestibility were calculated with the data obtained. Results and Conclusions In the animals subjected to a starvation period detected an increase in the monoacylglycerols and the cholesterol in the muscle and 0.23 g of lipids by day of starvation, mainly free fatty acids, steryl esters and triacylglycerols were mobilized from the digestive gland. The lipids contributed with 26% and the carbohydrates with a 9.9 % of the energy costs of the animals during starvation in octopus. The elaborated diet based on freeze-dried fish and egg yolk powder offered the best results, with feeding and growth rates similar to the obtained for natural diets based on fish. The semi-moist formulated diets based on a mixture of dried or freeze-dried ingredients, composed of squid (T. sagittatus) as the main ingredient, showed good feeding and growth rates, feed efficiency and digestibility, similar or surpassing the natural diets based on fish. We propose optimal lipid feeding rates of around 1 g day-1, with appropriate percentages of lipid for formulated diets between the 13-14% dry matter, although these percentages can vary in future studies according to the proportions of polar and neutral lipids of the diet. The best acceptability was detected in the diet formulated with 5% of starch, although the best feed efficiency was observed in the diet with 5% of glucose, highlighting a productive protein value of 72% and a food conversion ratio lower than 1.
Open Access
Effects of environmental cycles (light and temperature) on daily rhythms and its application to fish aquaculture
(Universidad de Murcia, 2024-12-18) Conti, Francesca; Sánchez-Vázquez, Francisco Javier; López-Olmeda, José Fernando; Bertolucci, Cristiano; Escuela Internacional de Doctorado
Objetivos, Metodología y Resultados: 1. Diseñar y testar una solución de registro automatizado, bajo coste y fácil manejo para estudiar las preferencias térmicas y la actividad locomotora en peces de interés comercial, tanto diurnos como nocturnos, e investigar si esta preferencia térmica diaria está impulsada o no por relojes circadianos endógenos (Capítulos Exp 1.1 y 1.2). Para ello, se mantuvo a los peces durante un periodo de 28 días en un tanque multicámara personalizado en el que se creó un gradiente térmico. Durante estos 28 días, se sometió a los peces a tres condiciones fóticas diferentes (LD, DL y DD) y se grabó en vídeo su comportamiento. El análisis de vídeo mostró que todas las especies investigadas (diurnas y nocturnas) exhibían un ritmo diario de preferencia térmica que persiste incluso en condiciones DD constante y que, por tanto, está regulado endógenamente por el reloj circadiano. 2. Evaluar la posible preferencia térmica diaria en especies de peces cueva ciegos señalando las variaciones de temperatura como un Zeitgeber factible para estos animales que han evolucionado en ambientes de condiciones constantes y si estos ritmos son endógenos o no (Capítulo Exp 1.2). La metodología aplicada ya se describió en la sección 1. Las dos especies cavernícolas analizadas mostraron un ritmo diario de preferencia térmica, pero éste no persistió en condiciones DD. 3. Delinear si los peces pueden exhibir ritmos diarios de selección de luz y determinar si estos ritmos son endógenos, se probaron diferentes longitudes de onda (blanca y roja) en el modelo experimental de pez cebra (Capítulo Exp 2.1). Para ello, los peces fueron libres de elegir un compartimento (iluminado u oscuro) durante un periodo de 7 días, tras la aclimatación, probando tanto la luz blanca como la roja. Bajo la condición de luz blanca, los peces exhibieron un ritmo endógeno circadiano significativo, eligiendo el compartimento iluminado durante las horas subjetivas del día y el compartimento oscuro durante las horas subjetivas de la noche. 4. Determinar y caracterizar la sincronización fótica a largo plazo de la actividad locomotora y la ritmicidad circadiana endógena en el tetra ciego Mexicano e investigar una posible expresión relativa diaria de genes seleccionados de opsinas no visuales en el cerebro de esta especie (Capítulo Exp 2.2). Se registró la actividad locomotora de los peces a largo plazo y se les mantuvo en diferentes condiciones fóticas (LD, cambio de 6 horas de LD, DD y LLdim). Se tomaron muestras del cerebro de los peces durante 24 horas (cada 4 horas) y posteriormente se procesaron (extracción de ARN y retrotranscripción de ADNc) para estudiar la expresión génica de las opsinas no visuales mediante qPCR en tiempo real. Astyanax mexicanus mostró una significativa sincronización fótica diaria de la actividad locomotora. La persistencia de este ritmo en DD y LLdim confirma su naturaleza endógena y que está controlado por el reloj circadiano. 3 de 6 genes de opsinas no visuales mostraron un ritmo diario de expresión. 5. Describir los posibles efectos en la fisiología de los peces de las dietas con ingredientes emergentes, centrándose en los mecanismos centrales que regulan la ingesta de alimentos en la tilapia del Nilo y la dorada (Capítulo Exp 3). Se alimentó a los peces con tres dietas diferentes (una de control y dos experimentales que contenían ingredientes alternativos al aceite y la harina de pescado) durante 60 días. Al final del ensayo, se tomaron muestras de los cerebros y se procesaron posteriormente para estudiar la expresión de los genes cerebrales de control de la ingesta de alimentos. La tilapia del Nilo aceptó negativamente una dieta experimental (con altos niveles de inclusión de espirulina y quinoa) mientras que la dorada aceptó positivamente las tres dietas probadas. 6. Determinar una posible aplicación de los tratamientos con extractos de microalgas en la cría de peces en cautividad, investigando in vitro la proliferación celular y la actividad migratoria del pez cebra, implicadas en el proceso de cicatrización, y ensayar si estos tratamientos pueden ser dependientes del tiempo (día o noche) en el proceso de cicatrización (Capítulo Exp 4). Para ello, se realizó la técnica de cicatrización de heridas en una línea celular de fibroblastos de aleta caudal de pez cebra y se ensayó un extracto de microalgas (diferentes diluciones y durante diferentes tiempos). La herida tratada durante 30 minutos con una dosis de 1:32 se cerró significativamente antes.
Open Access
Engineering biorefineries of RAS effluents to combine marine aquaculture and algae production
(Universidad de Murcia, 2026-02-11) Perché, Sarah Armelle Lucia; Sánchez Vázquez, Francisco Javier; López Olmeda, José Fernando; Letelier-Gordo, Carlos Octavio; Sin departamento asociado; Escuela Internacional de Doctorado
La acuicultura actual es uno de los sectores de producción alimentaria con mayor crecimiento mundial, superando a la pesca extractiva. A pesar de su potencial estratégico en la seguridad alimentaria global, su crecimiento acelerado plantea preocupaciones de sostenibilidad, particularmente con relación al uso del agua y su contaminación. Los sistemas de recirculación (RAS) marinos ofrecen una alternativa más eficiente en recursos al reducir y controlar el consumo hídrico y la descarga de efluentes. No obstante, los RAS producen dos efluentes ricos en nutrientes sujetos a estrictas regulaciones: agua de rebose (OW) y lodo. Esta tesis, enmarcada dentro del programa doctoral industrial EASYTRAIN, investiga una tecnología integrada para valorizar los efluentes del RAS mediante un enfoque de biorrefinería, evaluando la combinación de OW y el sobrenadante del tratamiento anaerobio de lodos marinos como sustrato nutritivo adecuado para Ulva sp. (macroalga comercial). Los objetivos fueron optimizar la recuperación de nutrientes, reducir la dependencia de insumos sintéticos y promover la circularidad en RAS marinos. La tesis se basa en cinco objetivos principales: I.Caracterización de nutrientes - Determinación del requerimiento nutricionales de Ulva sp. y evaluación de lodos como sustituto del medio de crecimiento comercial. II.Optimización de biorreactores - Identificación de las condiciones redox óptimas para solubilizar los nutrientes de los lodos y establecer parámetros escalables de biorreactor. III.Potencial de cultivo algal - Evaluación del rendimiento de crecimiento de Ulva sp. con OW solo, con suplementación de sobrenadante derivado de lodo, y con sobrenadante y suplementación química de trazas. IV. Evaluación económica - Comparación del costo operativo del tratamiento de biorrefinería integrada de efluentes marinos frente al proceso de tratamiento convencional. V.Construcción de laboratorio de investigación - Construcción de un laboratorio húmedo en Landing Aquaculture B.V. para facilitar la investigación aplicada en valorización de lodos y cultivo algal. Capítulo I: Recuperación de nutrientes de lodos mediante procesos de tratamiento impulsados por condiciones redox. La digestión anaerobia fue la más efectiva en solubilizar nutrientes (e.g., nitrógeno, fósforo). El subsiguiente sobrenadante de lodo fermentado (FSS) se mezcló con OW y se probó en ensayos de crecimiento de Ulva sp. FSS+OW alcanzó la mayor tasa de crecimiento específico (9,07 ± 1,49 %/día) que OW solo y el tratamiento enriquecido con oligoelementos, demostrando que los efluentes son capaces de sostener el crecimiento algal independientemente de aditivos sintéticos. Capítulo II: Comparación del tratamiento convencional de efluentes, basado en desnitrificación y coagulación química, con el enfoque de biorrefinería propuesto. Mientras que el sistema convencional tiene altos costos operativos anuales (>1,1 millones euros), principalmente debido a insumos químicos, el modelo innovador reduce los costos operativos a menos de 63 500 euros/año y ofrece hasta 17 600 euros/año de ingresos potenciales por biomasa algal y biogás derivado de lodos. Además de ahorrar costos, el modelo elimina el uso de químicos externos y mantiene la circularidad, alineándose con la política de la UE sobre recuperación de nutrientes. Capítulo III: Planificación y construcción con recursos internos de un laboratorio húmedo polivalente de 14 m2 en una instalación existente, con áreas dedicadas a experimentación en digestión de lodos, análisis de agua y crecimiento algal. El laboratorio es una ubicación clave para la colaboración académico-industrial y la investigación aplicada en acuicultura sostenible. En términos globales, esta tesis propone un enfoque novedoso para cerrar los ciclos de nutrientes en RAS marinos. Mediante la integración del cultivo algal con la digestión anaerobia de lodos, el proceso reduce el impacto ambiental y la dependencia química. Aunque se requiere más investigación para evaluar la escalabilidad a largo plazo y las cuestiones regulatorias, la investigación establece las bases para una acuicultura marina circular que apoya la producción de alimentos y bioproductos.
Open Access
Improving welfare assessment in fish : behavioural stress indicators and daily rhythms for precision aquaculture
(Universidad de Murcia, 2025-05-23) Pintos, Santiago; Bertolucci, Cristiano; Vera, Luisa María; Sánchez-Vázquez, Francisco Javier; Escuela Internacional de Doctorado; Escuela Internacional de Doctorado
En los últimos años, el bienestar animal ha recibido mayor atención tanto en la sociedad como en la investigación científica, impulsado por preocupaciones crecientes acerca de las implicaciones éticas en las prácticas de cultivo animal. Esta inquietud ha conllevado a regulaciones más estrictas, a una mayor demanda por parte de los consumidores por productos certificados y a una conciencia social más amplia acerca de las condiciones de vida de los animales. Aunque se han logrado avances significativos en animales terrestres, el bienestar de animales acuáticos sigue sin ser abordado adecuadamente. De hecho, a pesar de la robusta evidencia que respalda la capacidad de los peces para experimentar dolor, estrés y malestar, el bienestar de los peces no está aún garantizado en las prácticas de cultivo. Esta tesis doctoral tuvo como objetivo mejorar la evaluación del bienestar animal en peces mediante el desarrollo de indicadores no invasivos de estrés y el análisis de los ritmos diarios en las respuestas al estrés. Además, se exploraron estrategias para potenciar el bienestar de los peces a través de la optimización de prácticas de manejo que tengan en cuenta la hora del día, la etapa del desarrollo, las interacciones sociales y el impacto de piensos acuícolas sostenibles. Mediante una serie de experimentos, esta tesis evaluó las respuestas especie-específicas al estrés en especies modelo y de cultivo —incluyendo la tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus), la tenca (Tinca tinca), la carpa koi (Cyprinus carpio), el rodaballo (Scophthalmus maximus), la dorada (Sparus aurata) y el pez cebra (Danio rerio). El Capítulo 1 se centró en identificar indicadores comportamentales de estrés en especies de cultivo de importancia económica que han recibido poca atención en la investigación científica sobre bienestar. Los resultados evidenciaron marcadores de estrés específicos para cada especie, resaltando la importancia de desarrollar protocolos de bienestar adaptados que aseguren evaluaciones precisas y mejoren la calidad de vida de los animales. Además, este capítulo exploró el rol de los individuos de la misma especie en la reducción de las respuestas al estrés en especies de cultivo. El Capítulo 2 investigó la presencia de ritmos diarios en las respuestas al estrés de especies modelo y de cultivo, tanto diurnas como nocturnas, revelando que estas respuestas varían no solo según la hora del día, sino también de acuerdo con los patrones de actividad particulares de cada especie. Asimismo, los resultados mostraron que la modulación diaria del estrés depende de otros factores, como la edad de los individuos y el entorno social. En el Capítulo 3 se evaluaron los efectos de dietas sostenibles que incorporan fuentes alternativas de alimentación, como la quinoa y la espirulina, sobre el bienestar de la tilapia del Nilo. Aunque estas dietas demostraron potenciales beneficios para la resiliencia al estrés, también se observaron dificultades en cuanto a la palatabilidad y el rendimiento en el crecimiento. El Capítulo 4 trasladó la investigación a un contexto industrial al examinar las variaciones diarias en la calidad del agua dentro de un sistema acuapónico desacoplado a gran escala. Finalmente, la discusión general integró los hallazgos de los estudios experimentales e industriales, apoyando el uso de indicadores comportamentales de estrés y pruebas de comportamiento para evaluar el bienestar de los peces, al tiempo que destacó la necesidad de prácticas de manejo específicas para cada especie, orientadas a minimizar el estrés y mejorar las condiciones de vida animal. En conjunto, esta tesis ofrece valiosos conocimientos sobre la investigación del bienestar animal en peces, al mejorar las evaluaciones existentes y explorar estrategias innovadoras para potenciar el bienestar. Así, esta tesis pretende apoyar el desarrollo de prácticas más precisas y éticamente responsables en acuicultura.
Open Access
Incorporación de conservantes naturales en los piensos para peces:optimización de la calidad y vida útil de la dorada
(2014-11-24) Hernández Contreras, Ángel; Hernández Llorente, Mª Dolores; García García, Benjamín; Facultad de Biología
El objetivo principal que se planteó en la presente Tesis Doctoral fue estudiar la incorporación de conservantes naturales en el pienso de dorada, como estrategia para incrementar la estabilidad oxidativa del pienso y posiblemente la del pescado. El estudio del efecto protector de conservantes naturales en el pienso se llevó a cabo simulando las condiciones industriales tanto en la producción como en el almacén de piensos para peces. Se prepararon cinco piensos extruidos diferentes, un pienso basal o control, un pienso con un antioxidante sintético (butil-hidroxitolueno) y los tres restantes con extracto de romero, aceite esencial de tomillo -quimiotipo carvacrol- o aceite esencial de tomillo -quimiotipo timol-. Se almacenaron durante 24 semanas en refrigeración o a temperatura ambiente. Durante este periodo se midió la oxidación lipídica y la susceptibilidad a la misma (TBARS y TBARS-i). Para determinar la dosis óptima de conservantes naturales en la mejora de la calidad y la conservación de la dorada se realizaron dos experimentos de engorde con pienso con distintas dosis de aceite esencial de tomillo -quimiotipo timol- o de extracto de romero. Se analizaron parámetros de rendimiento y parámetros físico-químicos, microbiológicos y sensoriales de frescura. Además de esto, en el experimento con romero se analizó la histología del hígado y la bioquímica sanguínea, mientras que en el experimento con aceite esencial de tomillo se estudió la histología del intestino e índices biométricos. La adición de conservantes naturales al pienso demostró ser una buena alternativa a los conservantes sintéticos para protegerlo frente a la oxidación lipídica. La actividad antioxidante del romero fue similar a la del butil-hidroxitolueno durante el procesado del pienso y durante su almacén a temperatura ambiente y en refrigeración. Los aceites esenciales de tomillo (quimiotipo timol y quimiotipo carvacrol), aunque tienen una demostrada actividad antioxidante, no fueron capaces de equiparar al butil-hidroxitolueno durante el secado del pienso e incluso el timol mostró cierta actividad pro-oxidante. Durante el periodo de almacén los piensos se mantuvieron sin grandes cambios en cuanto a oxidación lipídica, validando estas condiciones de almacén durante el tiempo que suelen permanecer en la empresa de acuicultura. El uso de conservantes naturales provenientes de plantas aromáticas en el pienso mejoró propiedades sensoriales del pescado fresco como el olor, el color de las agallas y el índice de calidad. Los parámetros fisicoquímicos utilizados no mostraron grandes diferencias aunque la oxidación lipídica fue inferior en peces alimentados con dietas suplementadas con extracto de romero. El aceite esencial de tomillo -quimiotipo timol- y extracto de romero añadidos al pienso han demostrado un efecto beneficioso sobre la conservación del pescado. Ambos tuvieron un efecto dosis dependiente sobre parámetros fisicoquímicos del deterioro, siendo proporcional a la dosis en caso del tomillo y con una dosis óptima de 600 mg/kg en el caso del romero. La calidad sensorial siguió tendencias similares y en ambos casos se tradujo en un incremento de un día en la vida útil en términos sensoriales con cualquier dosis. Los aceites esenciales y extractos de plantas aromáticas también ejercen ciertos efectos en la fisiología de los peces modulando, entre otros aspectos, el metabolismo lipídico y la respuesta inmune. El extracto de romero fue capaz de modular el metabolismo lipídico, reduciendo la esteatosis hepática de los peces que se suele producir durante la alimentación con dietas de alta energía y mejorando parámetros de bioquímica sanguínea. El aceite esencial de tomillo produjo un aumento de la inflamación aparente en el intestino de dorada a dosis bajas y una reducción a dosis altas. En ambos casos se observó una respuesta bifásica, algo común en fitoquímicos añadidos a la dieta. The main objective that was raised in the present thesis was to study the incorporation of natural preservatives in the feed of gilthead seabream as a strategy to increase the oxidative stability of feed and possibly of fish. The study of the protective effect of natural preservatives in the feed was carried out simulating industrial conditions both in production and in the storing of fish feed. Five different extruded fish feed were prepared: a basal or control diet, a diet with a synthetic antioxidant (butylated hydroxytoluene) and the remaining three ones with rosemary extract, thyme essential oil -carvacrol chemotype-, or thyme essential oil-thymol chemotype-. Feed were stored for 24 weeks under refrigeration or at ambient temperature. During this period lipid oxidation and susceptibility to oxidation was measured (TBARS & i-TBARS). To determine the optimum dose of natural preservatives to improve the quality and conservation of githead seabream, two feeding trials was carried out with different doses of thyme essential oil (thymol chemotype) or rosemary extract. Performance, physical-chemical, microbiological and sensorial parameters were analysed. Additionally, liver histology and blood biochemistry were examined in rosemary extract experiment and gut histology and biometric indices in thyme essential oil experiment. The addition of natural preservatives to fish feed was proved to be a good alternative to synthetic preservatives to protect it against lipid oxidation. The antioxidant activity of rosemary was similar to that of butylated hydroxytoluene during the processing of feed and during storing both at room temperature and under refrigeration. Thyme essential oils (thymol and carvacrol chemotype chemotype), although they have a proven antioxidant activity, were unable to match the butylated hydroxytoluene during the drying of fish feed. Even the thymol showed some pro-oxidant activity. During the storage period, the feed remained mostly unchanged in terms of lipid oxidation, validating these conditions of storage during the time in which the feed typically stays in the fish farm. The use of natural preservatives from aromatic herbs in the feed improved sensory properties of fresh fish like the smell, the color of the gills and the quality index. The physicochemical parameters used did not show large differences; although lipid oxidation was lower in fish fed diets supplemented with rosemary extract. The thyme essential oil -thymol chemotype- and rosemary extract added to the feed have demonstrated a beneficial effect on the preservation of fish. Both have a dose-dependent effect on physicochemical parameters of spoilage, being proportional to the dose in thyme and with an optimum dose of 600 mg/kg for rosemary. In both cases resulted in a one-day increase of self-life at any dose. Essential oils and extracts of aromatic plants also have certain effects on fish physiology by modulating, among other aspects, lipid metabolism and immune response. Rosemary extract was able to modulate lipid metabolism, reducing hepatic steatosis, that often occurs during feeding high-energy diets, and improving blood chemistry parameters. Thyme essential oil produced an increased apparent swelling in gilthead seabream intestine at low doses and a reduction at high doses. In both cases a biphasic response was observed, as is common in phytochemicals added to the diet.
Open Access
Influence of light and temperature on the rhythms of reproduction, thermotolerance and behavior of zebrafish (Danio rerio) and Nile tilapia (Oreochromis niloticus) [Recurso electrónico] : effect of light spectrum and daily thermocycles
(Universidad de Murcia, 2023-03-07) Alba Costa, Gonzalo de; Francisco Javier Sánchez Vázquez; José Fernando López Olmeda; Evaristo Mañanós Sánchez; Escuela Internacional de Doctorado
El objetivo de esta tesis doctoral fue dilucidar la influencia de la luz y la temperatura en diferentes procesos fisiológicos del pez cebra y la tilapia del Nilo: reproducción, desarrollo, termotolerancia y comportamiento. Para ello se diseñaron los siguientes objetivos específicos: 1) Resumir la interacción entre los componentes genéticos y ambientales que determinan el sexo de la tilapia del Nilo y describir la dinámica de las etapas y mecanismos endocrinos que componen su diferenciación sexual; 2) Revisar el papel de los factores ambientales, fisiológicos y neuroendocrinos en la fisiología reproductiva de la tilapia. 3) Investigar los efectos combinados de los regímenes de temperatura (termociclo versus temperatura constante) durante el desarrollo temprano y un choque térmico posterior durante el período de diferenciación sexual de la tilapia del Nilo. 4) Determinar la influencia de la hora del día del tratamiento térmico en la diferenciación sexual y la tolerancia térmica en la tilapia del Nilo. 5) Investigar el efecto de dos regímenes de temperatura de cría (termociclo frente a temperatura constante) y la hora del día en los ritmos de detección térmica y mecanismos de tolerancia. 6) Investigar el efecto combinado de los termociclos diarios y el espectro de luz durante el desarrollo temprano en el pez cebra y comprender qué mecanismos impulsan la mejora bajo la luz azul y los termociclos y los efectos nocivos de las longitudes de onda rojas. 7) Determinar la existencia de ritmos diarios de preferencia térmica en pez cebra y tilapia del Nilo. 8) Evaluar el efecto de la luz y la hora de alimentación/ayuno en el ritmo diario de preferencia térmica en la tilapia del Nilo. Así, obtuvimos los siguientes resultados y conclusiones de esta tesis doctoral: 1) La conservación genética de la determinación del sexo y la fisiología del sistema reproductivo de la tilapia está influenciada por factores ambientales, fisiológicos y neuroendocrinos. 2) La implementación de termociclos desde etapas tempranas del desarrollo favorece la diferenciación ovárica y, en consecuencia, una mayor proporción de hembras, así como reduce la sensibilidad al efecto masculinizante del tratamiento térmico. 3) Las larvas expuestas al tratamiento térmico por la noche o durante ambas fases del ciclo luz-oscuridad mostraron mayor sensibilidad a los tratamientos masculinizantes de altas temperaturas. 4) La aclimatación a los termociclos durante el desarrollo redujo la inducción de la expresión del choque térmico durante el día y la mortalidad de las larvas, lo que sugiere un efecto positivo de los termociclos frente a la temperatura constante en la tolerancia térmica del pez cebra. 5) Los efectos combinados de las longitudes de onda más cortas y los termociclos influyeron positivamente en la tasa de supervivencia, crecimiento y alimentación mientras que la luz roja desencadenó efectos mortales en los peces. 6) Tanto el pez cebra como la tilapia del Nilo exhibieron ritmos diarios específicos en la preferencia de temperatura. Durante el período de aclimatación, la tilapia presentó una respuesta de hipertermia inducida por estrés. 7) La luz es un poderoso sincronizador del ritmo diario de las preferencias de temperatura. La persistencia del ritmo en la oscuridad constante indicaba la existencia de un marcapasos endógeno. Cuando se fijó la hora de la comida, los peces exhibieron un fenómeno compensatorio antes de una respuesta de termotaxis posterior a la alimentación. El ayuno prolongado provocó la selección de temperaturas por debajo del óptimo térmico.
Open Access
Mechanisms involved in the inflammatory process of gilthead seabream (Sparus aurata)
(Universidad de Murcia, 2022-06-20) Campos-Sánchez, José Carlos; Esteban Abad, María de los Ángeles; Guardiola Abellán, Francisco Antonio; Escuela Internacional de Doctorado
La inflamación es una respuesta inespecífica desencadenada por el sistema inmunitario innato frente a cualquier estímulo de diversa etiología para defender el organismo, en este caso el de peces, y devolverlo a la homeostasis inicial. La inflamación presenta una serie de síntomas muy característicos y por los que puede ser fácilmente identificable cuyo conjunto recibe el nombre de “Signos cardinales de la inflamación”, y se pueden diferenciar dos tipos de inflamación: i) la inflamación aguda, o respuesta inmediata, la cual puede desarrollarse de forma breve ante la detección del estímulo inicial, y durar días o semanas hasta su final resolución; y ii) la inflamación crónica, producida ante la ineficacia de los mecanismos defensivos para resolver la inflamación aguda y cuyos efectos están altamente relacionados con la aparición de enfermedades crónicas . La inflamación es un evento muy común que ocurre en acuicultura debido a las intensas condiciones de producción a los que son sometidos los peces para cubrir las demandas del mercado. Este escenario hace a los animales más susceptibles a heridas, traumatismos e infecciones por patógenos, lo que podría estar relacionado con la aparición de enfermedades asociadas, que muchas veces se traducen en pérdidas económicas para el propio sector. La inflamación supone un mecanismo esencial para devolver a los peces a su estado inicial de salud, ya que participa de forma directa en la reparación del tejido dañado. No obstante, hasta la fecha no se ha desarrollado ningún modelo inflamatorio en peces que permita profundizar en sus mecanismos de inflamación y salud de manera adecuada. La presente Tesis Doctoral pretende mejorar el conocimiento sobre el proceso de inflamación de la dorada (Sparus aurata), una de las especies de interés en acuicultura más importantes del Mar Mediterráneo. Para alcanzar nuestro objetivo dividimos esta Tesis Doctoral en tres capítulos. En el Capítulo I se evaluaron los efectos sistémicos provocados por una inyección de carragenina. Los peces fueron inyectados intramuscularmente con PBS (control) o carragenina (1%) y tras 1,5, 3 y 6 horas se tomaron muestras de moco de la piel, suero, riñón cefálico e hígado para determinar el estado inmunológico y antioxidante en la dorada. Los resultados evidenciaron que una inyección intramuscular de carragenina al 1% es suficiente para provocar inflamación en los ejemplares, provocando además un aumento de actividades inmunitarias humorales en el moco de la piel a las 3 horas de la inyección. Sin embargo, la inyección de carragenina no tuvo repercusiones en la inmunidad sistémica de la dorada. Además, aunque se observó una disminución de la actividad de la catalasa en el hígado a las 3 y 6 horas después de la inyección, no se detectaron variaciones significativas en la expresión de ninguno de los genes estudiados en el hígado, evidenciando que este órgano no se vio afectado por la inyección de carragenina. El Capítulo II de esta Tesis Doctoral consistió en el estudio de los efectos locales desencadenados por la carragenina en el lugar de la inyección. Así, los animales fueron inyectados intramuscularmente con PBS (control) o carragenina, tomando muestras de piel para el estudio histológico e inmunohistoquímico y para el análisis de la expresión génica a 1,5, 3 y 6 horas después de la inyección. Los resultados evidenciaron un aumento en el número de células mucosecretoras de la piel y de granulocitos acidófilos en la piel a las 1,5 y 3 horas después de la inyección, respectivamente. Considerando los resultados obtenidos, se diseñó otro ensayo donde los peces fueron inyectados intramuscularmente con PBS (control) o con carragenina, y la zona de inyección fue evaluada mediante ecografía en tiempo real y micro-CT a las 1,5, 3, 6, 12 y 24 horas después de la inyección. Los resultados evidenciaron los síntomas típicos de la fascitis necrosante humana (aumento del grosor de la piel, edema y enfisema) en el músculo subyacente de los animales inyectados a las 1,5, 3 y 6 horas, los cuales se redujeron hasta desaparecer a las 12-24 horas de la administración de la carragenina. Esta sintomatología parece deberse a las moléculas liberadas en el sitio de la inflamación y a la posible degradación de la carragenina en dicho lugar, lo que apuntaria en ultimo lugar a las etapas finales de la respuesta inflamatoria. En el Capítulo III de la presente Tesis Doctoral se incluyeron los resultados obtenidos del análisis génico de la respuesta inflamatoria provocada por la carragenina en la dorada. Para ello, la expresión de 40 genes relacionados con la inflamación se evaluó in vivo en dos ensayos que se llevaron a cabo por separado. En el primer experimento, los especímenes de dorada fueron inyectados con PBS (control) o carragenina por vía intramuscular, y después de 1,5, 3 y 6 horas se recolectaron las muestras de piel del área inyectada y se procesaron para evaluar la expresión génica. En el segundo ensayo se replicó el mismo diseño experimental, pero aumentando el tiempo de muestreo a 12 y 24 horas. El incremento de marcadores celulares y la expresión de genes pro-inflamatorios, así como la disminución de genes anti-inflamatorios en el intervalo de 1,5 a 6 horas después de la inyección, indicaron la duración de la inducción de la respuesta inflamatoria provocada por la carragenina. No obstante, los resultados obtenidos a las 12 y 24 horas después de la inyección parecieron indicar la activación de mecanismos necesarios para terminar la respuesta inflamatoria inducida por la carragenina, restaurando la homeostasis de la piel. Estos resultados fueron respaldados por un ensayo in silico en el que se estudió la conservación filogenética de las 40 moléculas previamente estudiadas por expresión génica a partir de secuencias de proteínas de dorada en comparación con otras secuencias proteicas de teleósteos, presentando las proteínas de la corvina amarilla (Larimichthys crocea L.) los mayores porcentajes de identidad con las secuencias proteicas de la dorada. Además, las proteínas de la inflamación más conservadas fueron aquellas implicadas en su regulación, hecho que apoya la hipótesis de que los mecanismos génicos reguladores podrían activarse 24 horas después de la inyección de la carragenina para controlar la respuesta inflamatoria. Finalmente, todos los hallazgos de esta Tesis Doctoral evidencian que una sola inyección de carragenina al 1% puede ser utilizada para desencadenar una inflamación local en doradas, lo que constituye un modelo para continuar estudiando este proceso, tanto en la salud como en la enfermedad en esta especie.
Open Access
Novel fish feeds : trade-offs between sustainability, performance and robustness
(Universidad de Murcia, 2024-12-03) Canhoto Pinheiro Mendes, Rodrigo; Castanheira da Conceição, Luís Eugénio; Sánchez-Vázquez, Francisco Javier; Dias Engrola, Sofia Alexandra; Escuela Internacional de Doctorado
Para satisfacer las crecientes necesidades de proteínas animales de la población mundial en auge y permitir un desarrollo sostenible a nivel social, económico y ambiental, la acuicultura debe formular piensos con ingredientes alternativos que puedan reducir la huella ambiental de los mismos, garantizando al mismo tiempo el rendimiento y la robustez de los organismos cultivados. Esta Tesis Doctoral tuvo como objetivo desarrollar una serie de piensos para peces basados en marcos de ecoeficiencia, economía circular u orgánica, que incluyan ingredientes no tradicionales, como plantas (por ejemplo, girasol, quinua, colza, altramuces), subproductos de animales terrestres (por ejemplo, harinas de sangre, plumas y aves de corral), subproductos del mar (por ejemplo, concentrado de proteína de pescado, aceite de salmón), harinas de insectos (por ejemplo, mosca soldado negra, Hermetia illucens o gusano de la harina, Tenebrio molitor) y microorganismos unicelulares (por ejemplo, bacterias, cianobacterias, microalgas y levaduras). Se investigó el potencial de calentamiento global, la digestibilidad, la aceptación y los efectos (por ejemplo, sobre la ingesta de alimento, la utilización del pienso, el rendimiento, la salud intestinal, la condición inmunológica y el estado oxidativo) de estos piensos innovadores, utilizando dos especies acuícolas de relevancia comercial, tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus) y dorada (Sparus aurata), a través de ensayos de alimentación autónoma y de crecimiento a largo plazo. Con este fin, se propusieron los siguientes objetivos y metodologías: 1) Formular una nueva generación de piensos para peces orgánicos o ecoeficientes que se alineen con las demandas sociales y reduzcan el uso de ingredientes tradicionales (por ejemplo, recursos marinos y soja). 2) Investigar el comportamiento alimentario y las preferencias alimenticias de la tilapia del Nilo y la dorada para las dietas mencionadas, utilizando la metodología de auto-selección (comedores automáticos). 3) Evaluar la digestibilidad de estas dietas novedosas y cómo afectan a los indicadores clave de rendimiento (por ejemplo, ganancia de peso, tasa de conversión alimenticia, ingesta de alimento), la robustez de los peces (por ejemplo, salud intestinal, condición inmunológica y estado oxidativo) y la utilización del alimento (composición corporal total, tasas de retención) en juveniles de tilapia del Nilo y dorada, a través de estudios experimentales a largo plazo. 4) Evaluar el potencial de calentamiento global (GWP) de los piensos novedosos mediante una evaluación del ciclo de vida (LCA) con asignación económica. En conjunto, esta Tesis Doctoral arrojó luz sobre la nutrición, el comportamiento alimentario, la fisiología, la salud y la huella de carbono de los piensos en la acuicultura, logrando las siguientes conclusiones: . La tilapia del Nilo mostró la capacidad de auto-seleccionar una dieta, expresando su comportamiento alimentario. Por lo tanto, los experimentos de auto-selección pueden considerarse como una herramienta útil para la evaluación inicial de nuevos ingredientes en piensos acuícolas. 2. Las formulaciones de piensos socialmente aceptables indujeron efectos extremos sobre la ingesta voluntaria de alimento en tilapia del Nilo, debido a una reducción en la palatabilidad, lo que resultó en una pobre utilización del pienso. No obstante, la digestibilidad de la dieta fue alta y el impacto solo se observó en el rendimiento de los peces, pero no en su robustez. 3. En el caso de la dorada, los piensos orgánicos y basados en la economía circular fueron fácilmente digeribles y eficientemente utilizados por los peces, asegurando un buen rendimiento y robustez, incluso después de un evento crónico de estrés. 4. Los piensos orgánicos y basados en la economía circular para tilapia, así como los piensos orgánicos para dorada, presentaron el mayor PCG. Sin embargo, a largo plazo, estas dietas pueden promover un mejor rendimiento a nivel de sistema.
Open Access
Phylogenetic, molecular and functional characterization of prostaglandin receptors in teleost fish
(Universidad de Murcia, 2021-09-21) Hermi, Fatma; Ridha, Oueslati; Mulero Méndez, Victoriano Francisco; Escuela Internacional de Doctorado
El sistema inmunológico de los peces teleósteos se ha estudiado durante décadas, pero a pesar de los importantes avances realizados, aún se desconoce mucho, especialmente en lo que respecta a la presencia y el papel de las prostaglandinas, como PGE2 y PGA2, y sus receptores. La dorada (Sparus aurata L.), un pez teleósteo marino de gran valor comercial en la acuicultura mediterránea, ha sido ampliamente utilizado para comprender mejor la respuesta inmune de los peces. El objetivo de esta tesis es avanzar en el conocimiento del papel de las prostaglandinas PGE2 y PGA2 y sus receptores en la respuesta inmune de la dorada. En el primer capítulo, un ortólogo de PTGER1, PTGER3 y PTGER4, y dos de PTGER2 (Ptger2a y Ptger2b) fueron identificados y caracterizados en dorada. El análisis in silico mostró que todos estos receptores poseían el dominio de organización de los receptores acoplados a proteína G, con la excepción de Ptger2b. Los correspondientes estudios in vivo revelaron que se expresaban en todos los tejidos examinados, observándose los niveles más altos de ARNm de ptger1 y ptger3 en el bazo y de ptger2a y ptger4 en la sangre. La infección bacteriana indujo los niveles más altos de ARNm de ptger2a, ptger3 y ptger4 en el exudado peritoneal (el sitio de inyección bacteriana). Además, los granulocitos y macrófagos acidófilos de riñón cefálico mostraron diferentes perfiles de expresión de ptger1, ptger2a, ptger3 y ptger4. Además, en los macrófagos, la expresión de los receptores se vio débilmente afectada por la estimulación con ADN bacteriano o con PGE2, mientras que en los granulocitos acidófilos la estimulación resultó en la regulación positiva de ptger2a y ptger4. Tomados en conjunto, estos resultados sugieren diferentes roles para los receptores PGE2 de la dorada en la regulación de las respuestas inmunes. En el segundo capítulo hemos identificado Nr4a3 en dorada y demostrado que PGA2 regula in vitro las principales funciones de los fagocitos profesionales de esta especie. El receptor Nr4a3 de dorada reveló motivos altamente conservados con todos sus ortólogos de vertebrados, particularmente el dominio de unión al ADN y el sitio de sumoilación. El análisis de expresión mostró que nr4a3 se expresaba constitutivamente en macrófagos y se regulaba positivamente con PGA2 solo y combinado con ADN bacteriano. Es importante destacar que la adición de PGA2 disminuyó débilmente los niveles de transcripción de genes que codifican las citocinas interleucina-1b (Il1b), Il6 e Il10, mientras que su combinación con VaDNA promovió una inducción sinérgica de los niveles de mRNA de estos tres genes. Sin embargo, PGA2 no pudo regular los niveles de ARNm del gen que codifica el marcador de polarización M2 Mrc1. Por el contrario, PGA2 inhibió el estallido respiratorio de granulocitos acidófilos e indujo los niveles de transcripción de los genes que codifican Il1b e Il10. Finalmente, PGA2 pudo señalizar a través de la dorada Nr4a3 cuando se expresó ectópicamente en células HEK293. En conclusión, hemos demostrado por primera vez que PGA2 regula las principales funciones de los fagocitos profesionales de teleósteos y aportado evidencias de que puede señalizar a través de Nr4a3, allanando el camino para estudios in vivo con el fin de comprender el papel de esta prostaglandina y la Nr4a3. receptor en las respuestas inmunitarias de los peces.
Open Access
Plantas Aromáticas como Aditivos de la Dieta de Peces de Acuicultura : Efectos sobre el Sistema Inmunitario, el Estrés y el Metabolismo
(2019-12-17) García Beltrán, José María; Cuesta Peñafiel, Alberto; Esteban Abad, María de los Ángeles; Escuela Internacional de Doctorado
La acuicultura es el sector de producción animal para alimentación de más rápido crecimiento en todo el mundo, que ha aumentado durante las últimas décadas y se espera que continúe haciéndolo, contribuyendo en el año 2030 a la producción de casi dos tercios del pescado para la alimentación en todo el mundo. Sin embargo, esta gran actividad que tiene lugar en las piscifactorías también conlleva algunos problemas, entre los que se encuentran una gran cantidad de peces por jaula, el empeoramiento de la calidad del agua, el continuo manejo de los peces y la aparición de heridas, lo que implica la aparición de estrés y efectos negativos sobre el sistema inmunitario, provocando inmunosupresión y la aparición de infecciones que pueden provocar la muerte de los peces y, por lo tanto, causar grandes pérdidas económicas. Por ello, los peces son vacunados y los antibióticos han sido usados hasta hace unos años con el objetivo de mejorar su sistema inmunológico para tratar o prevenir enfermedades o infecciones y disminuyendo su mortalidad, aunque ambos tratamientos pueden tener efectos negativos en los animales, los seres humanos y el medio ambiente. En este sentido, la fitoterapia, que es el uso de plantas medicinales para la prevención o el tratamiento de una amplia variedad de enfermedades e infecciones, o para mantener una buena salud, se ha convertido en una alternativa muy buena e interesante al uso de antibióticos debido a la gran cantidad de compuestos biológicos (fitoquímicos) que contienen estas plantas, que pueden reemplazarlos como agentes inmunoprofilácticos para estimular el sistema inmunitario y además, no tienen un efecto negativo en los animales, los seres humanos o el medio ambiente. El objetivo de esta Tesis Doctoral es determinar si algunas plantas medicinales o compuestos presentes en ellas son buenos candidatos para la aplicación directa en la acuicultura de peces, y en particular de dorada. Para lograr nuestro objetivo dividimos esta Tesis Doctoral en 3 partes o capítulos. En la primera parte (Capítulo 1) estudiamos el efecto in vitro de diferentes concentraciones (0.001 - 1 mg/mL) de extractos acuosos y etanólicos de cuatro plantas diferentes (orégano, semillas de palmera datilera, verdolaga y moringa) en varios tipos de células de peces y contra bacterias, así como su actividad antioxidante. Se evaluó la toxicidad y la capacidad inmunoestimulante de los extractos de plantas en leucocitos de riñón cefálico y una línea celular de fibroblastos (SAF-1), ambas de dorada, mostrando que concentraciones adecuadas demostraron capacidad inmunoestimulante y promovieron la división celular. Posteriormente, demostramos que los extractos de plantas pueden inhibir el crecimiento de células tumorales, como lo indica el efecto citotóxico contra una línea celular de hepato-carcinoma de pescado (PLHC-1), así como su fuerte actividad antibacteriana contra tres bacterias patógenas de peces (Vibrio harveyi, V. anguillarum y Photobacterium damselae subsp. piscicida). Finalmente, también se estudió la actividad antioxidante de los extractos de plantas, que fue muy alta en algunas de las muestras estudiadas. En la segunda parte (Capítulo 2) estudiamos el efecto in vivo de algunas plantas (orégano, semillas de palmera datilera y cáscara de limón) incluidas como aditivos en la dieta de dorada. Primero evaluamos el efecto sobre el crecimiento, y ninguna de las dietas suplementadas con plantas logró promover la mejora del crecimiento de la dorada, e incluso una de ellas lo disminuyó. Después evaluamos el efecto de la adición de plantas a la dieta sobre el sistema inmunitario innato y adaptativo de la dorada, incluyendo parámetros humorales (inmunoglobulina M [IgM] y actividades hemolítica natural del complemento, lisozima, bactericida, proteasa, antiproteasa y peroxidasa en suero y moco de la piel) y celulares (actividad fagocítica, explosión respiratoria y peroxidasa de leucocitos de riñón cefálico). A su vez, también se estudió el efecto de las plantas sobre la actividad de enzimas antioxidantes del hígado (glutatión reductasa, superóxido dismutasa y catalasa) y la actividad antioxidante total presente en el suero y el moco de la piel. Finalmente, también se estudió la expresión de numerosos genes relacionados con la inmunidad en riñón cefálico y genes antioxidantes en hígado. En general, se obtuvieron resultados positivos tanto en la respuesta inmune humoral y celular como en la expresión génica, así como una tendencia a mejorar el estado antioxidante de los peces. Finalmente, también se consideró el efecto de la piel de limón sobre el metabolismo de los peces y se observó que su adición tenía algún efecto negativo o perjudicial en el metabolismo. En la tercera parte (Capítulo 3) estudiamos los efectos in vitro e in vivo de compuestos idénticos a los naturales (NICs) ("fitoquímicos artificiales"). En primer lugar, los fitoquímicos mostraron in vitro una actividad antibacteriana muy fuerte contra V. harveyi y V. anguillarum, pero no mostraron efectos adversos sobre la viabilidad y la respuesta inmune de los leucocitos de riñón cefálico de dorada. En segundo lugar, probamos los efectos de la adición de diversas concentraciones de una mezcla de NICs a la dieta de dorada sobre el crecimiento y el estado inmunitario y oxidativo de los peces después de desafiarlos con una infección bacteriana o no, mejorando la mezcla de NICs el crecimiento y los parámetros inmunitarios de la dorada.
Open Access
Ritmos diarios de reproducción, desarrollo temprano y metabolismo lipídico en peces teleósteos : influencia de los ciclos de luz y de alimentación
(2020-01-13) Paredes Salas, Juan Fernando; Sánchez Vázquez, Francisco Javier; López-Olmeda; Muñoz-Cueto, José Antonio; Escuela Internacional de Doctorado
La presente tesis doctoral revela la existencia de una progresión armoniosa ambientalmente sincronizada en ambos sexos de toda la maquinaria neuroendocrina que controla la reproducción: desde la activación del eje BPG, gametogénesis, desove para concluir con la fertilización del huevo. En el capítulo 1-2 encontramos ritmos en el eje cerebro-pituitario-gonadal (BPG) y la influencia de la luz y la temperatura en la activación / inhibición de este eje de reproducción neuroendocrino. En el capítulo 3, revelamos por primera vez los ritmos de fertilización in vitro que pueden ayudar a mejorar los protocolos de fertilización al considerar la hora del día para obtener las mejores tasas de fertilización de acuerdo con una regulación génica arriba / abajo del ovocito. En el capítulo 4, revelamos ritmos diarios en el mecanismo por el cual los factores ambientales se transducen en una respuesta fisiológica en las gónadas: mecanismos epigenéticos de metilación y desmetilación. En el capítulo 5-6, informamos la importancia del tiempo de luz / alimentación en los ritmos de metabolismo de los lípidos, que pueden actuar como factores críticos que influyen en la reproducción. Finalmente, en el capítulo 7, revisamos la influencia de los ciclos de luz y temperatura en el crecimiento, el desarrollo, la maduración sexual, la reproducción y los tiempos de eclosión. El objetivo general de esta tesis doctoral fue dilucidar el impacto de las señales de tiempo, como la luz, la temperatura y el tiempo de las comidas, en la sincronización de los ritmos diarios de reproducción en los peces, considerando la producción de gametos, la fertilización, el desarrollo de embriones / larvas y el metabolismo de los lípidos. Sobre esta base, destacamos la importancia de los ritmos biológicos en el establecimiento de la progresión armoniosa de los procesos reproductivos y de desarrollo temprano, incluida la activación del eje Brain-Pituitary-Gonad (BPG), las variaciones diarias de los gametos, las tasas de fertilización in vitro, los ritmos del mecanismo epigenético de las gónadas. y variaciones genéticas lipídicas en el hígado. Los objetivos específicos siguen: Revela la existencia de ritmos diarios en la expresión de genes clave en el eje BPG-hígado del pez cebra. Investigue la influencia de las variaciones estacionales (luz y temperatura) como condiciones reproductivas favorables o inhibitorias en genes clave involucrados en el eje BPG de medaka. Describa los ritmos diarios de fertilización in vitro en el pez cebra para mejorar los protocolos considerando las variaciones diarias de los gametos. Busque mecanismos de conversación cruzada que transduzcan factores ambientales en respuestas fisiológicas observando los ritmos diarios en el mecanismo epigenético de metilación y desmetilación en las gónadas del pez cebra. Evaluar los ritmos diarios en la expresión de genes metabólicos lipídicos en respuesta a los ciclos de luz y oscuridad y alimentación en dorada y en el hígado de pez cebra. Resuma las claves ambientales clave como los ciclos de luz y temperatura durante el desarrollo temprano de la solea de Senegal. Obtuvimos las conclusiones de barbecho 1. Tanto en el pez cebra hembra como en el macho, casi todos los genes clave involucrados en el eje BPG-hígado muestran ritmos diarios. Esos genes siguen una progresión de línea de tiempo armoniosa durante el período reproductivo, lo que garantiza que la ventana de desove y la fertilización se producen coincidiendo con condiciones favorables para la máxima supervivencia de la descendencia. 2. En Medaka, las variaciones estacionales (fotoperíodo largo / corto y temperatura alta / baja) alteraron los ritmos diarios en genes reproductivos clave en el eje BPG. La mayoría de las hembras bajo fotoperíodo largo / temperatura alta (condiciones de verano) exhibieron un patrón genético rítmico diario, mientras que aquellas bajo fotoperíodo corto / temperatura baja (condiciones de invierno) no presentaron ritmos significativos. 3. La fertilización in vitro muestra un fuerte ritmo diario en el pez cebra determinado por la fase diaria de los ovocitos. Las tasas máximas de fertilización ocurren alrededor de las luces encendidas, y la ritmicidad circadiana persistió bajo una oscuridad constante. El análisis de ovocitos de transcriptoma en diferentes momentos del día reveló genes expresados diferencialmente (DEG) agrupados en familias relacionadas con la reproducción que pueden explicar las variaciones diarias en las tasas de fertilización. 4. Los mecanismos epigenéticos (metilación y desmetilación del ADN) muestran ritmos diarios de expresión sincronizados con el ciclo claro / oscuro en las gónadas de pez cebra. En la oscuridad constante, dicha ritmicidad persistió durante dos días consecutivos, lo que sugiere su control endógeno. 5. El metabolismo de los lípidos tanto en el pez cebra como en el hígado de dorada muestra ritmos diarios fuertemente sincronizados con el ciclo claro / oscuro, independientemente del tiempo de alimentación. Los genes de lipogénesis presentaron una acrofase diurna, mientras que los genes de lipólisis fueron nocturnos. 6. En el lenguado de Senegal, los ciclos de luz y temperatura condicionan el crecimiento, el desarrollo del saco vitelino, la metamorfosis, la supervivencia, el desarrollo de las aletas y las malformaciones de la mandíbula.
Open Access
Shewanella putrefaciens Pdp11 and arginine as feed additives for gilthead seabream (Sparus aurata L.) : effect on skin regeneration and intestinal function in wounded fish
(Universidad de Murcia, 2022-12-19) Chen, Zhichu; Esteban Abad, María de los Ángeles; Escuela Internacional de Doctorado
El objetivo de la presente Tesis Doctoral es explorar el efecto de la administración dietética de SpPdp11 y ARG sobre la regeneración de la piel y la función intestinal en doradas heridas. Los resultados del análisis de imágenes de las heridas externas macroscópicas mostraron que la administración dietética de SP y ARG1 podría facilitar significativamente el cierre de la herida. Las heridas cutáneas mostraron algunos cambios negativos en los parámetros metabólicos del suero de dorada. Aún así, la administración de SP y ARG1 podría aliviar significativamente estos impactos y mantener la homeostasis. Además, las actividades de las enzimas inmunes en el moco de la piel se vieron reforzadas por la suplementación de SpPdp11 y 1% ARG. A diferencia de los mamíferos, la fase de formación de coágulos de sangre falta en el proceso de curación de heridas de los peces, aunque están presentes las otras etapas, que incluyen inflamación, reepitelización, formación de tejido nuevo y remodelación. Las dietas SP y ARG1 aliviaron la respuesta inflamatoria de la piel, lo que podría atribuirse al efecto beneficioso de SpPdp11 y ARG1 sobre la capacidad antioxidante de la piel. En el proceso de reepitelización, la administración dietética de SpPdp11 y ARG al 1% aceleran la eliminación de tejidos necróticos, liberan factores de crecimiento de la matriz de la herida y ayudan a la migración y proliferación de queratinocitos, y por lo tanto facilitan la reepitelización en la piel de dorada herida. Los impactos de las heridas de la piel en la función intestinal son multifacéticos. La histología intestinal mostró que se observaron infiltraciones más profundas de leucocitos mixtos en la lámina propia en el intestino distal de doradas 7 días después de la herida. El ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas (ELISA) y el análisis de la reacción en cadena de la polimerasa en tiempo real (RT-PCR) indicaron que las heridas en la piel aumentaron la expresión del nivel de inmunoglobulina en el intestino. El presente estudio también analizó la expresión génica de citocinas inflamatorias, parámetros relacionados con la inmunidad, mucinas y proteínas de unión estrecha, como puntos cruciales para evaluar el estado de salud de la función de barrera intestinal de la dorada. Las heridas en la piel mejoraron significativamente la respuesta inflamatoria intestinal mediada por la vía de señalización del receptor tipo toll (TLR)/factor de transcripción nuclear-κB (NF-κB) y la secreción de mucinas, pero suprimieron de manera prominente los parámetros intestinales relacionados con la inmunidad y el ensamblaje de las uniones estrechas. Sin embargo, la administración de la dieta SP y ARG1 alivió las profundas infiltraciones de leucocitos mixtos en la lámina propia y la reducción de la función inmune intestinal. Además, la adición dietética de SpPdp11 y ARG al 1% podría reducir notablemente la inflamación intestinal y la sobresecreción de mucinas en la luz intestinal inducida por la herida de la piel. Además, también se elevó la expresión de las proteínas de unión estrecha. En general, la inclusión en la dieta de SpPdp11 y ARG al 1 % facilitó la cicatrización de heridas y la reepitelización de la piel dañada, alivió la respuesta inflamatoria en el área de la herida y mejoró la neovascularización y la síntesis de proteínas de matriz en los sitios de herida de la piel de pescado. Además, las heridas en la piel provocaron una respuesta inflamatoria intestinal que incluyó cambios en la capa de moco y alteraciones en las uniones estrechas. Además, la administración preventiva de SpPdp11 y ARG al 1% alivió las disfunciones intestinales provocadas por heridas cutáneas en doradas.
Open Access
Study of host defense peptides in gilthead seabream (Sparus aurata)
(Universidad de Murcia, 2024-12-16) Serna Duque, John Alberto; Cuesta Peñafiel, Alberto; Esteban Abad, María de los Ángeles; Escuela Internacional de Doctorado
La dorada (Sparus aurata) es una especie de gran relevancia comercial en la acuicultura mediterránea, sector que ha crecido exponencialmente desde la década de 1980. Sin embargo, enfrenta desafíos considerables debido a enfermedades infecciosas como la vibriosis causada por Vibrio harveyi, que afectan tanto la salud de los peces como el comercio, generando pérdidas económicas importantes. El cambio climático exacerba estos problemas al incrementar la virulencia de los patógenos y la frecuencia de enfermedades. Esta tesis doctoral explora el papel de los péptidos de defensa del huésped (HDPs), como las hepcidinas y las piscidinas, en la respuesta inmune de la dorada. Se plantea identificar y examinar nuevos genes HDP, su historia evolutiva, su expresión basal en condiciones normales y su regulación ante patógenos. El primer artículo analiza la expansión de los genes de hepcidina en la dorada, identificando quince genes en el cromosoma 17, lo que representa el mayor número encontrado en vertebrados. Este estudio utilizó análisis genómicos como los Modelos Ocultos de Markov para identificar estos genes, que exhiben perfiles específicos de expresión en diferentes tejidos y respuestas a desafíos bacterianos, mostrando una regulación compleja. La presencia de múltiples genes con funciones diversas subraya la adaptabilidad del sistema inmunológico de la dorada. El segundo artículo examina dos genes de piscidina, pisc1 y pisc2, que desempeñan roles distintos in vitro e in vivo. El gen pisc1 se expresa principalmente en el timo, sugiriendo una función en la inmunidad adaptativa, mientras que pisc2 responde de manera variable a patógenos, indicando su papel en la defensa innata. La expresión diferencial de estos genes sugiere que las piscidinas tienen funciones especializadas y sinérgicas en la respuesta a amenazas microbianas. El tercer artículo explora la relación entre los genes de hepcidina y la homeostasis del hierro. Al inducir una sobrecarga de hierro, se observaron alteraciones en las respuestas inmunitarias y la morfología hepática, como la vacuolización y la desorganización celular. Los resultados muestran una regulación compleja de los genes de hepcidina, con hamp1 regulado al alza y hamp2.4 y hamp2.5 a la baja, lo que indica un equilibrio entre el control del hierro y la defensa antimicrobiana. El cuarto artículo investiga la modulación de los genes de hepcidina y piscidina tras una infección por V. harveyi, encontrando cambios significativos en la morfología hepática y la expresión de genes en varios tejidos. El estudio reveló una disminución en la actividad bactericida en el moco de la piel, mientras se mantenía en el suero, lo que sugiere estrategias inmunológicas diferenciadas. En conclusión, esta tesis proporciona una visión completa sobre la diversidad genética y funcional de los HDPs en la dorada. La expansión de los genes y los roles especializados de las hepcidinas y piscidinas subrayan su importancia en la defensa inmunológica y la regulación del hierro. Estos hallazgos ofrecen biomarcadores potenciales para la detección temprana de enfermedades, así como para el desarrollo de programas de cría selectiva y tratamientos basados en HDPs, contribuyendo a prácticas acuícolas más sostenibles y a la prevención de la resistencia antimicrobiana. La integración de estos descubrimientos en la acuicultura podría mejorar la sostenibilidad y manejo de enfermedades en la dorada.