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Detección de una proteína asociada a la enfermedad de la necrosis hepatopancreatica aguda (AHPND) en Litopenaeus vannamei bajo cultivo semi-intensivo en Ecuador

Authors:

Abstract

La presente investigación tuvo como objetivo detectar una proteína asociada a la necrosis hepatopancreática aguda (AHPND), en cultivos semi-intensivos en Ecuador. Se recolectaron camarones enfermos de tres camaroneras en la zona de Bellavista, provincia El Oro. Los hepatopáncreas fueron macerados y cultivados en medio TCBS y subcultivos en TSA y caldo LB. De las cepas bacterianas obtenidas, se extrajo las proteínas usando un kit comercial y se separaron mediante migración en gel SDS-PAGE. Estas fueron analizadas con un espectrómetro de masas MALDI TOF/TOF. La confirmación de las cepas se realizó mediante PCR utilizando cebadores TUMSAT-Vp3, que son específicos para detectar AHPND. Una de las cepas tuvo secuencias peptídicas similares a la de la proteína PirvpB, causante de AHPND, y fue identificada como perteneciente a Vibrio parahaemolyticus y portadora del gen que codifica PirvpB, por tanto, positiva para AHPND. Los resultados mostraron que es posible usar la espectrometría de masas MALDI TOF/TOF en la detección de proteínas asociadas a AHPND en el cultivo de camarón.
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Rev Inv Vet Perú 2018; 29(1): 328-338
http://dx.doi.org/10.15381/rivep.v29i1.14194
1 Facultad de Ingeniería Pesquera y Ciencias del Mar, Universidad Nacional de Tumbes, Puerto Pizarro,
Tumbes, Perú
2 E-mail: aordinolaz@untumbes.edu.pe
Recibido: 15 de junio de 2017
Aceptado para publicación: 3 de noviembre de 2017
Detección de una proteína asociada a la enfermedad de la
necrosis hepatopancreática aguda (AHPND) en Litopenaeus
vannamei bajo cultivo semi-intensivo en Ecuador
DETECTION OF A PROTEIN ASSOCIATED WITH ACUTE HEPATOPANCREATIC NECROSIS DISEASE
(AHPND) IN Litopenaeus vannamei UNDER SEMI-INTENSIVE
FARMING IN ECUADOR
Katherine Yuliana Saavedra-Olivos1, Tessy Peralta-Ortiz1,
Alberto Ordinola-Zapata1,2, John Estuardo Sandoval-Ramayoni1,
Enedia Graciela Vieyra-Peña1, Marco Antonio Zapata-Cruz1,
Auberto Hidalgo-Mogollón1, Braulio Morán-Ávila1,
Oscar Augusto Mendoza-Neyra1, Magno Ego Mendoza-Dioses1,
Sigrid Yamile Campoverde-Peña1
RESUMEN
La presente investigación tuvo como objetivo detectar una proteína asociada a la
necrosis hepatopancreática aguda (AHPND), en cultivos semi-intensivos en Ecuador.
Se recolectaron camarones enfermos de tres camaroneras en la zona de Bellavista, pro-
vincia El Oro. Los hepatopáncreas fueron macerados y cultivados en medio TCBS y
subcultivos en TSA y caldo LB. De las cepas bacterianas obtenidas, se extrajo las
proteínas usando un kit comercial y se separaron mediante migración en gel SDS-PAGE.
Estas fueron analizadas con un espectrómetro de masas MALDI TOF/TOF. La confirma-
ción de las cepas se realizó mediante PCR utilizando cebadores TUMSAT-Vp3, que son
específicos para detectar AHPND. Una de las cepas tuvo secuencias peptídicas simila-
res a la de la proteína PirvpB, causante de AHPND, y fue identificada como perteneciente
a Vibrio parahaemolyticus y portadora del gen que codifica PirvpB. Los resultados
mostraron que es posible usar la espectrometría de masas MALDI TOF/TOF en la detec-
ción de proteínas asociadas a AHPND en el cultivo de camarón.
Palabras clave: camarón; AHPND; Litopenaeus vannamei; síndrome de mortalidad
precoz; Vibrio parahaemolyticus; PirvpB
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Detección de una proteína asociada a AHPND en cultivo de L. vannamei en Ecuador
ABSTRACT
The present study aimed to detect a protein associated with acute hepatopancreatic
necrosis (AHPND) by mass spectrometry, reared under semi-intensive farming in Ecua-
dor. Sick shrimps from three farms were collected in the Bellavista area in the El Oro
province. The hepatopancreas were macerated and cultured in TCBS medium and
subcultured in TSA and LB broth. In the bacterial strains obtained, the proteins were
extracted using a commercial kit and separated by SDS-PAGE gel migration. These were
analyzed with a MALDI TOF/TOF mass spectrometer. The confirmation of the strains
was performed by PCR using TUMSAT-Vp3 primers, which are specific for detecting
AHPND. One of the strains had peptide sequences similar to that of the PirvpB protein
causing AHPND, and was identified as belonging to Vibrio parahaemolyticus and
carrying the gene coding for PirvpB. The results showed that it is possible to use MALDI
TOF/TOF mass spectrometry in the detection of AHPND-associated proteins in shrimp
culture.
Key words: shrimp; AHPND; Litopenaus vannamei; early mortality syndrome; Vibrio
parahaemolitycus; PirvpB
INTRODUCCIÓN
La necrosis hepatopancreática aguda
(AHPND), llamada también síndrome de
mortalidad precoz (EMS), es una enferme-
dad que ocasiona grandes pérdidas económi-
cas en el cultivo de camarones; tanto del ca-
man blanco (Litopenaeus vannamei)
como del camarón tigre (Penaeus monodon)
(De la Peña et al., 2015). Esta enfermedad
es atribuida a una cepa de Vibrio parahae-
molyticus que alberga el plásmido pVPA3-1
o pVA1 de 70 kpb (Lee et al., 2015), que
contiene genes codificantes de toxinas
binarias tipo Photorhabdus insect related
(Pir): PirvpA y PirvpB, que inducen la muerte
celular (Otta et al., 2014; Soto-Rodríguez et
al., 2015).
La AHPND se caracteriza por una se-
vera atrofia del hepatopáncreas, que se mues-
tra de un color pálido o blanco con manchas
o rayas negras, desprendimiento masivo de
células epiteliales de los túbulos; así como
letargia, exoesqueleto blando, crecimiento len-
to, estómago e intestino semi vacío (Flegel,
2012; Tran et al., 2013; Otta et al., 2014;
Hong et al., 2016).
La enfermedad afecta principalmente en
los estanques de cultivo a las pos-larvas de
camarones en los primeros 30 días después
de la siembra (Flegel, 2012; Otta et al., 2014).
Los primeros episodios de mortalidad causa-
dos por AHPND fueron reportados en China
en 2009, pasando a Vietnam (2010), Malasia
(2011), Tailandia y Filipinas (2012), llegando
a América en 2013, afectando cultivos en
México (Nunan et al., 2014; De la Peña et
al., 2015; Arunrut et al., 2016; Thitamadee
et al., 2016). No existen reportes de AHPND
en Ecuador ni en Sudamérica, pero se sospe-
cha que puede estar presente en varios paí-
ses de Asia, Latinoamérica y El Caribe en
los que aún no ha sido reportado (Bondad-
Reantaso, 2016).
Existen diversas técnicas para la detec-
ción de la AHPND, tales como el análisis
histopatológico, la hibridación in situ y la re-
acción de la cadena de la polimerasa (PCR),
dirigida esta última a los genes que codifican
a las toxinas PirvpA y Pirvp B de Vibrio
parahaemolyticus (Tinwongger et al., 2014;
Han et al., 2015; Lee et al., 2015; Sirikharin
et al., 2015).
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Una herramienta que podría ser utiliza-
da para la detección de esta enfermedad es
la espectrometría de masas que permite el
análisis de proteínas características del pa-
tógeno. Esta técnica tiene la ventaja de po-
der detectar cantidades muy pequeñas de
ptidos, incluso al nivel de attomoles
(Hillenkamp et al., 1991; Vorm et al., 1994;
Singhal et al., 2015). Entre las técnicas de
espectrometría de masas (MS), la ionización/
desorción láser asistida por matriz en tiempo
de vuelo (MALDI TOF) ha mostrado mayo-
res ventajas dada su alta sensibilidad, tole-
rancia a buffers y rápida adquisición de da-
tos, además de una instrumentación sencilla
(Vorm et al., 1994); por lo que podría ser
utilizada en la identificación rápida del pató-
geno causante de la AHPND. Para lograr
esto, sería necesario determinar las proteí-
nas características del patógeno que podrían
ser detectadas con esta técnica.
Debido a que han habido últimamente
eventos de gran mortalidad en ciertos culti-
vos de camarón en Ecuador, donde algunos
camarones mostraron signos similares al
AHPND, se realizó la presente investigación
con el objetivo de evaluar si la técnica de
espectrometría de masas MALDI TOF-TOF
podría detectar proteínas asociadas a un po-
sible caso de AHPND en los cultivos de ca-
marón afectados, para de esta manera tener
una nueva técnica diagnóstica rápida y pre-
cisa para la detección de la enfermedad.
MATERIALES Y MÉTODOS
Obtención de Muestras
La recolección de camarones se reali-
zó entre abril y octubre de 2016, en tres em-
presas camaroneras que reportaron mortali-
dades en sus cultivos y que se hallan ubica-
das en la zona de Bellavista del cantón Santa
Rosa en la provincia de El Oro, Ecuador (Fi-
gura 1). Se recolectaron 150 camarones de
1 a 9 g, que fueron transportados vivos en
bolsas plásticas al Laboratorio de Biología
Molecular de la Facultad de Ingeniea
Pesquera y Ciencias del Mar de la Universi-
dad Nacional de Tumbes, ubicado en la re-
gión Tumbes (Perú).
Cultivos Bacterianos
Se extrajo el hepatopáncreas de los ca-
marones, en forma aséptica, y se colocaron
en tubos de 1.5 ml (Axygen) conteniendo 500
µl de solución salina al 2%, donde fueron
macerados. Se tomó 20 µl del macerado y se
sembró en placas petri (Normax) contenien-
do medio tiosulfato citrato bilis sucrosa
(TCBS) (Merck) ajustado al 2% de NaCl
(Merck). Todas las placas fueron incubadas
a 37 °C durante 24 h. Las colonias bacterianas
no fermentadoras de sucrosa (de color ver-
de) que crecieron en el medio fueron sub-
cultivadas en agar tripticasa de soya (TSA)
(Oxoid) hasta obtener aislados puros. Poste-
riormente, las cepas bacterianas puras se
suspendieron de manera independiente en 1
ml de caldo Luria Bertani (LB) (Invitrogen)
ajustado al 2% de NaCl (Merck) y se incu-
baron a 37 °C durante 24 h.
Extracción de Proteínas Bacterianas
Se tomó 1 ml de caldo LB de cada uno
de los cultivos puros y las proteínas se extra-
jeron con el kit comercial Qproteome
Bacterial Protein Prep Kit (Qiagen) siguien-
do las especificaciones del fabricante. El
sobrenadante conteniendo las fracciones de
proteínas solubles fue teñido con buffer de
carga (0.125 M de Tris (Promega) pH 6.8;
4% de dodecil sulfato de sodio SDS (Merck),
20% de glicerol (Merck), 0.02% de azul de
bromofenol (Sigma-Aldrich), 0.2 M de DTT
(OmniPlus) y agua grado HPLC (Merck) e
incubado a 95 °C durante 5 min.
Se preparó gel de poliacrilamida, con-
formado por un gel separador al 15%, el cual
se preparó con 3.4 ml de agua bidestilada,
7.5 ml de mix de acrilamida al 30% (29.2%
de acrilamida [AppliChem], 0.8% de bis-
acrilamida [AppliChem] y agua bi-destilada),
3.8 ml de Tris (Promega) 1.5 M pH 8.8, 0.15
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Detección de una proteína asociada a AHPND en cultivo de L. vannamei en Ecuador
Figura 1. Ubicación del Cantón Santa Rosa (El Oro, Ecuador), donde se presentaron mortali-
dades en cultivos de camarones
ml de SDS (Merck) al 10%, 0.075 ml de
persulfato de amonio (APS) (AppliChem) al
10% y 0.0075 ml de TEMED (AppliChem);
además de un gel de alineamiento
(concentrador), preparado con 3.4 ml de agua
bi-destilada, 0.83 ml de mix de acrilamida al
30%, 0.63 ml de Tris 1 M pH 6.8, 0.05 ml de
SDS al 10%, 0.05 ml de APS al 10% y 0.005
ml de TEMED. Como tampón de migración
se utilizó TANK 1X el cual se diluyó a partir
de TANK 5X (0.124 M de Tris [Promega],
0.96M de glicina [Sigma-Aldrich], 0.5% de
SDS [Merck] y agua bidestilada [Merck]).
La separación de proteínas se reali por
migración electroforética a 90 V durante 3 h
en el gel SDS-PAGE al 15%.
Las bandas presentes en el gel SDS-
PAGE se sometieron por 30 min a una solu-
ción de fijación conteniendo 50% de metanol
(Merck), 10% de ácido acético (Merck) y
40% de agua grado HPLC. Luego, el gel fue
colocado toda la noche en solución de tinción
conteniendo 50% de metanol, 10% de ácido
acético, 0.1% de azul de coomassie R-250 y
agua grado HPLC. Finalmente fueron deco-
loradas con solución de lavado conteniendo
45% de metanol (Merck), 10% de ácido acé-
tico (Spectrum) y 45% de agua grado HPLC
(Merck).
Recuperación y Digestión de Proteínas
La digestión de proteínas se realizó si-
guiendo el procedimiento descrito por
Shevchenko et al. (2006) modificado, donde
las proteínas de interés que migraron en el
gel SDS-PAGE fueron recuperadas cortan-
do con un bisturí estéril las secciones del gel
que las contenían. Estas secciones fueron
decoloradas en 50 µl de bicarbonato de amonio
(NH4HCO3) (Sigma-Aldrich) 100 mM y 50 µl
de acetonitrilo (Merck) e incubadas a 37 °C
durante 30 min, agitando ocasionalmente.
Luego fueron deshidratadas con 100 µl de
acetonitrilo absoluto e incubadas a tempera-
tura ambiente durante 30 min; para poste-
riormente ser tratadas con 30 µl de buffer de
digestión (13 ng/µl de tripsina [Promega],
50 mM de NH4HCO3, pH 8.0) e incubadas a
4 °C durante 2 h. Finalmente, se volvió a in-
cubar a 37 °C durante 18 h.
Identificación de Proteínas
Las muestras digeridas fueron mezcla-
das con 1 µl de matriz ácido α-ciano-4-hidroxi-
cinámico (CHCA) a concentración de 10 mg/ml
en 0.1% de ácido trifluroacético y 50% de
acetonitrilo (ACN) y depositadas sobre una
placa MALDI AB SCIEX. Los espectros de
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masa fueron adquiridos usando un espectró-
metro de masas MALDI-TOF/TOF ABI
SCIEX TOF/TOF TM 5800 SYSTEM (AB
Sciex, EEUU) en modo reflectrón (1 kV) con
un promedio de 750 disparos del láser, anali-
zándose un rango de masas de 400 a 4000
Da. La calibración previa se realizó usando
el kit de calibración del instrumento AB
SCIEX TOF/TOF, siguiendo las indicaciones
del fabricante.
Se seleccionaron como iones precurso-
res para la fragmentación aquellos con razón
masa/carga (m/z) de 2287.0730 y 2286.9246.
Las secuencias obtenidas en la fragmenta-
ción fueron procesadas a través del software
Protein Pilot (AB Sciex, EEUU), utilizando
para ello bases de datos de proteínas relacio-
nadas a AHPND disponibles en el sitio web
de Uniprot (http://www.uniprot.org). Dichas
secuencias también fueron analizadas con la
base de datos de proteínas del National Center
for Biotechnology Information (NCBI) (http:/
/b la st .n cb i .n lm . n i h. go v/B la st .c gi ?
PAGE=Proteins), mediante la herramienta
Basic Local Alignment Search Tool (BLAST)
(Altschul et al., 1997).
Extraccn de ADN de Cepas Bacte-
rianas
Se centrifugó 1 ml de la suspensión
bacteriana a 15 493 g durante 10 min, se eli-
minó el sobrenadante y se realizaron lavados
con solución salina al 2%. Para la lisis celular
se adicionó el buffer TENS (50 mM de Tris-
HCl [Promega], 50 mM de EDTA
[AppliChem], 100 mM de NaCl [Merck], 1%
de SDS [Merck]) y 5 µl de proteinasa K
(Merck) (20 mg/ml). Luego se incubó a 55 °C
durante 2 h. Posteriormente, se adicionaron
300 µl de fenol (Applichem), 288 µl de cloro-
formo (Merck) y 12 de alcohol isoamil
(Merck) (25:24:1), se homogeni y se
centrifugó a 15 493 g durante 10 min. Se re-
cuperó 300 µl del sobrenadante en un nuevo
tubo de 1.5 ml y se adicionó solución de clo-
roformo y alcohol isoamil (24:1) en igual pro-
porción que el sobrenadante recuperado. Se-
guidamente se centrifugó a 1493 g durante
10 min. El sobrenadante fue transferido en
un tubo nuevo y se le adicionó el doble de su
volumen de etanol (Spectrum) al 95% y se
centrifugó a 15 493 g durante 10 min. Se eli-
minó el sobrenadante y el pellet fue lavado
con 1 ml de etanol al 75% centrifugándose a
9167 g durante 10 min. El sobrenadante fue
eliminado y el ADN sedimentado se dejó se-
car a temperatura ambiente. Finalmente, se
resuspendió en 50 µl de TE (10 mM Tris
[Promega] y 1 mM EDTA [Applichen]).
Identificación de Cepas Bacterianas
mediante ARNr 16S
El ADN de las cepas puras fue utiliza-
do para realizar la PCR con los cebadores
ARNr 16S para bacterias: w001 (5´-
AGAGTTTGATYMTGGCTCAG-) y
w002 (5´-GNTACCTTGTTACGACTT-3´)
que amplifican un producto de 1500 pares de
bases (pb) (Godon et al., 1997). El volumen
de reacción fue de 25 µl: 12.5 µl de PCR
Master Mix 2X, 10.5 µl de agua (Thermo
Scientific), 0.5 µl de cada cebador (0.4 pmol/µl)
y 1 µl de ADN. Se consideró como control
negativo agua estéril y como control positivo
el ADN de una cepa bacteriana aislada del
camarón previamente identificada.
Las condiciones de amplificación fue-
ron: desnaturalización inicial a 94 °C durante
3 min, seguido de 35 ciclos de
desnaturalización a 95 °C durante 30 s, ali-
neamiento a 55 °C durante 45 s, extensión a
72 °C durante 5 min, seguidos de un ciclo
final de extensión final a 72 °C durante 5 min.
Las reacciones de PCR fueron realizadas en
un termociclador de 24 pozos Piko™ series
(Thermo Scientific, EEUU). Los productos
amplificados fueron visualizados mediante
electroforesis en un gel de agarosa al 1.5%
teñido previamente con 3 µl de bromuro de
etidio a una concentración de 10 mg/ml.
La secuenciación la realizó la Empresa
Macrogen (Maryland, EEUU), empleándose
15 µl del producto de la PCR y los cebadores
universales para bacterias F518 (5´-
CCAGCAGCCGCGGTAATACG-3´) y
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Detección de una proteína asociada a AHPND en cultivo de L. vannamei en Ecuador
R800 (5´-TACCAGGGTATCTAATCC -3´)
(Lane, 1991). Las secuencias obtenidas fue-
ron editadas y alineadas en el programa
informático MEGA v. 5. Para determinar la
afiliación filogenética se realizaron búsque-
das de similitud utilizando el programa BLAST
(Altschul et al., 1997).
Diagnóstico de AHPND mediante PCR
Las mismas cepas bacterianas fueron
sometidas a PCR con cebadores específicos
para la detección de la AHPND: TUMSAT-
Vp3 F (5´-GTGTTGCATAATTTTGTGCA-)
y TUMSAT-Vp3 R (5´-TTGTACAGA-
AACCACGACT-3´) que amplifican un pro-
ducto de 360 pb (Tinwongger et al., 2014).
Las condiciones de amplificación fueron:
desnaturalización inicial a 95 °C durante 2
min, 30 ciclos de desnaturalización 95 °C du-
rante 30 s, alineamiento a 56 °C durante 30 s
y elongación a 72 °C durante 30 s, seguido
de una extensión final a 72 °C durante 5 min.
Los productos amplificados fueron
visualizados en un gel de agarosa al 1.5 %
teñido con 3 µl de bromuro de etidio a una
concentración de 10 mg/ml. La secuenciación
la realizó la empresa Macrogen (Maryland,
EEUU), con los mismos cebadores de ampli-
ficación de los fragmentos para AHPND, y
la búsqueda de similitud se hizo con el pro-
grama BLAST.
Figura 2. Migración en electroforesis de gel de agarosa de fragmentos amplificados para la
detección de cepas de V. parahaemolyticus causante de AHPND. Los carriles de-
signados 114, 115 y 116 corresponden a diferente cepas bacterianas. Ce es el control
de extracción y MPM es el marcador de peso molecular. Las puntas de flecha seña-
lan bandas luminosas en los carriles 114 y 116 (correspondientes a muestras obtenidas
de una misma cepa), que indican un producto de amplificación de aproximadamente
360 pb, compatible con muestras positivas para AHPND
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Fgura 3. Espectros de masas en el rango masa/carga de 400 a 4000 de proteínas de la cepa
bacterianas 116 de V. parahaemolyticus, analizadas por duplicado (Figuras 3A y 3B).
Las flechas señalan los picos de detección cercanos a 2287 Da, que sirvieron como
iones precursores en el análisis MS/MS
RESULTADOS
Del cultivo realizado en medio TCBS a
partir de muestras de hepatopáncreas de L.
vannamei con signos clínicos de AHPND se
aislaron 25 cepas no fermentadoras de saca-
rosa, que mediante caracterización molecular
por el ARNr 16S se identificaron como espe-
cies del género Vibrio, entre ellas V.
parahaemolyticus y V. alginolyticus.
De las 25 cepas bacterianas caracteri-
zadas mediante el análisis de un fragmento
del gen ARNr 16S, dos de ellas resultaron
positivas al ser amplificadas con los
cebadores TUMSAT-Vp3 específicos para
AHPND, originando un fragmento de ADN
del tamaño esperado (360 pb) (Figura 2).
Estas cepas fueron aisladas a partir de un
camarón de cerca de 1 g de peso. El alinea-
miento y posterior análisis en Blast indicó gran
similitud (99%) de la secuencia en estudio,
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Detección de una proteína asociada a AHPND en cultivo de L. vannamei en Ecuador
con la secuencia de V. parahaemolyticus
strain V.03 hypothetical protein, PirA-like
toxin, and PirB-like toxin genes, complete cds.
En la Figura 3 se muestra el perfil de
espectro de masas de las proteínas en el ran-
go aproximado de 400 a 4000 Da de una cepa
bacteriana positiva a AHPND mediante PCR,
el cual fue utilizado para seleccionar iones
con razón masa/carga (m/z) de 2287.0730 y
2286.9246 como iones precursores y frag-
mentados. Las secuencias peptídicas obteni-
das para los fragmentos fueron analizadas
con el software Protein Pilot, detectándose
varios fragmentos similares a la proteína
PirvpB de V. parahaemolyticus, en particu-
lar la secuencia aminoacídica TNEYVVT-
MSSLTEFNPNNAR, obtenida al analizar los
péptidos de la cepa investigada. Estas tuvie-
ron un nivel de confianza del 85% al ser com-
paradas con la secuencia JHE-Like toxin
PirB-like OS=V. parahaemolyticus de las
bases de datos Toxin Shrimp y AHPND de
Uniprot.
DISCUSIÓN
En esta investigación se detec una
cepa bacteriana asociada a mortalidades de
camarón en cultivo en Ecuador, que fue iden-
tificada como correspondiente a V.
parahaemolyticus. En ella, además, se pudo
aislar un fragmento peptídico correspondien-
te a la proteína PirvpB. El análisis de PCR y
la posterior secuenciación también demostra-
ron que las cepas (incluyendo la anteriormen-
te mencionada) presentaron los genes de las
toxinas tipo PirvpA y PirvpB, características
de cepas causante de AHPND (Otta et al.,
2014; Han et al., 2015; Soto-Rodríguez et al.,
2015).
Se empleó la espectrometría de masas
como criterio diagnóstico para la AHPND tal
como también lo hicieron Han et al. (2015),
quienes lograron detectar proteínas Pirvp,
mostrando la utilidad de dicha técnica para
identificar las toxinas de la AHPND. Esta
técnica viene siendo utilizada con mayor fre-
cuencia para la detección de Vibrio en mues-
tras humanas en hospitales (Dieckmann et
al., 2010) por lo que debe ser considerada
como una técnica muy prometedora para
diagnóstico rápido, preciso y altamente sen-
sible (Hillenkamp et al., 1991; Vorm et al.,
1994; Shevchenko et al., 1996).
Asimismo, se confirmó por PCR que la
cepa mencionada portaba el plásmido con los
genes que codifican para las toxinas causan-
tes de AHPND. La detección de una secuen-
cia correspondiente al plásmido por PCR es
confiable, pues se utilizaron los cebadores de
TUMSAT-Vp3, en los cuales se ha reporta-
do hasta 100% de precisión al evitar falsos
positivos (Tinwongger et al., 2014).
A nivel de Latinoamérica AHPND ha
sido reportada solo en México (Nunan et al.,
2014; Soto-Rodríguez et al., 2015), realizán-
dose la detección mediant e cnicas
histológicas y PCR; así mismo, Restrepo et
al. (2016), valiéndose de análisis genómicos,
reportan una cepa patonica de V.
paraha emoly ticus en camarones de
Sudamérica con síntomas de AHPND. En la
presente investigación se pudo lograr la iden-
tificación de una proteína asociada a AHPND
en Ecuador usando espectrometría de ma-
sas, la cual fue confirmada con la identifica-
ci ón de la cepa bacteriana mediante
secuenciación de un fragmento del gen ARNr
16S y de un fragmento del gen codificador
de la toxina PirVpB mediante PCR, lo que in-
dica que las cepas encontradas pueden origi-
nar AHPND.
Sería recomendable que se mantenga
una vigilancia sanitaria adecuada en los culti-
vos de camarón en Ecuador, para determinar
si existen posibles casos de presencia de
AHPND en los mismos o si lo encontrado en
esta investigación se trata de un caso aislado.
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K. Saavedra et al.
CONCLUSIONES
Se logró detectar, mediante MS MALDI
TOF/TOF, la secuencia peptídica
TNEYVVTMSSLTEFNPNNAR aso-
ciada a la toxina PirvpB causante de
AHPND.
Mediante MS MALDI TOF/TOF y
PCR se ha detectado por primera vez la
proteína PirvpB en una cepa bacteriana
aislada de camarones cultivados en
Ecuador.
Agradecimientos
Se agradece a los empresarios camaro-
neros de la zona de Bellavista (Ecuador) que
proporcionaron las muestras para esta inves-
tigación, al Círculo de Estudiantes de la
FIPCM (Universidad Nacional de Tumbes,
Perú) por el apoyo en el procesamiento de
las muestras y al Laboratorio Costero Tum-
bes del Instituto del Mar del Perú (IMARPE).
LITERATURA CITADA
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... Los valores de cloruros difieren a los reportados por Zhang et al. 33 , quienes reportaron valores mayores a 300 mg L -1 . Otros alcances obtenidos con sistemas de engorde L. vannamei sin compuestos iónicos se han obtenido de Estados Unidos, produciendo individuos de 19 a 24 g en agua con mayores rangos de cloruros (699 mg L -1 ) y mayores indicativos de dureza (499 a 699 mg L -1 ) 36 . En consecuencia, es necesario recalcar que, la muestra presentó un contenido de minerales disueltos totales de 1591.6 ppm, valor que se considera importante para la cría de camarones en cautiverio, además, para la adición de cal en el orden de 20 g m -3 con el fin de subir su pH, los iones de calcio y magnesio, que es un componente básico en el asunto de ecdisis y fisiología del crustáceo y favorece la acción microbiana y la disgregación de los componentes orgánicos. ...
... nes similares se han conseguido en Brasil con valores de 0.60 g/semana, Saavedra-Olivos et al.36 lograron promedios en Ecuador de 0.67 (+) 0.15 g/semana.Otras observaciones en el crecimiento del camarón azul con diferentes densidades de poblaciones se han logrado con intervalos de 0.75 a 1.5 g/semana 37 .Otras observaciones de cultivos comerciales se han experimentado con mezclas de camarón blanco, en densidades que exceden los 16 Ind m -2 , en esta experiencia la mayor tasa de aumento estuvo en 0.81 g/semana38 . Otros resultados reportan que, la cría de camarón azul en estanques chicos menores a 0.14 ha, utilizando densidades de 15 a 30 PL/ha, el crecimiento logrado es inferior al presentado en el actual estudio.En efecto, los productos logrados son parecidos con los cosechados en Panamá con individuos de L. vannamei, lograron pesos de 13 g a los 93 días en la siembra aplicando agua de río. ...
... Otros resultados reportan que, la cría de camarón azul en estanques chicos menores a 0.14 ha, utilizando densidades de 15 a 30 PL/ha, el crecimiento logrado es inferior al presentado en el actual estudio.En efecto, los productos logrados son parecidos con los cosechados en Panamá con individuos de L. vannamei, lograron pesos de 13 g a los 93 días en la siembra aplicando agua de río. También, en Ecuador, Saavedra-Olivos et al.36 indicaron mejores derivaciones con organismos de 15 g después de 3 meses de cosecha. Hasyimi et al.37 alcanzaron favorables efectos en el engorde, empleando piscinas con agua de pozo teniendo salinidades de 1.6 a 1.9 ‰, logrando especímenes entre 14.6 a 19.5 g en un tiempo de 94 a 105 días. ...
Article
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The purpose of this study was to evaluate the growth, survival and productive yield of Litopenaeus vannamei at planting densities of 22 Ind m-2 in low salinity waters. The results of the culture of the white shrimp L. vannamei are presented. PL of 0.023±0.013 g were planted in 1 ha pools at densities of 22 Ind/m2. Physicochemical parameters were measured in the field (dissolved oxygen, temperature, salinity, pH, ammonium, transparency, hardness and alkalinity). The average salinity during the days of culture was 4.8 ‰. PL were acclimatized and adapted to freshwater for 72 h, in 2000 L fiber tanks before starting the culture cycle. The seeded shrimp were fed a commercial diet (35 % protein) three times a day, the ration was adjusted daily according to the monitoring results of 9 feeding troughs located in the pools. A statistic with descriptive representation was used in the study of the derivations. The crop assumed a permanence of 128 days and the following production indicators were verified: 74 % survival, 14.92 g average weight, 1.9 FCA and a yield of 1935 kg/ha/cycle. The results obtained allow us to conclude that, at the El Retorno farm in the Miranda municipality, there is the possibility of planting these crustaceans with subway water, achieving growth and survival related to lucrative yield censuses at low salinity.
... Los valores de cloruros difieren a los reportados por Zhang et al. 33 , quienes reportaron valores mayores a 300 mg L -1 . Otros alcances obtenidos con sistemas de engorde L. vannamei sin compuestos iónicos se han obtenido de Estados Unidos, produciendo individuos de 19 a 24 g en agua con mayores rangos de cloruros (699 mg L -1 ) y mayores indicativos de dureza (499 a 699 mg L -1 ) 36 . En consecuencia, es necesario recalcar que, la muestra presentó un contenido de minerales disueltos totales de 1591.6 ppm, valor que se considera importante para la cría de camarones en cautiverio, además, para la adición de cal en el orden de 20 g m -3 con el fin de subir su pH, los iones de calcio y magnesio, que es un componente básico en el asunto de ecdisis y fisiología del crustáceo y favorece la acción microbiana y la disgregación de los componentes orgánicos. ...
... nes similares se han conseguido en Brasil con valores de 0.60 g/semana, Saavedra-Olivos et al.36 lograron promedios en Ecuador de 0.67 (+) 0.15 g/semana.Otras observaciones en el crecimiento del camarón azul con diferentes densidades de poblaciones se han logrado con intervalos de 0.75 a 1.5 g/semana 37 .Otras observaciones de cultivos comerciales se han experimentado con mezclas de camarón blanco, en densidades que exceden los 16 Ind m -2 , en esta experiencia la mayor tasa de aumento estuvo en 0.81 g/semana38 . Otros resultados reportan que, la cría de camarón azul en estanques chicos menores a 0.14 ha, utilizando densidades de 15 a 30 PL/ha, el crecimiento logrado es inferior al presentado en el actual estudio.En efecto, los productos logrados son parecidos con los cosechados en Panamá con individuos de L. vannamei, lograron pesos de 13 g a los 93 días en la siembra aplicando agua de río. ...
... Otros resultados reportan que, la cría de camarón azul en estanques chicos menores a 0.14 ha, utilizando densidades de 15 a 30 PL/ha, el crecimiento logrado es inferior al presentado en el actual estudio.En efecto, los productos logrados son parecidos con los cosechados en Panamá con individuos de L. vannamei, lograron pesos de 13 g a los 93 días en la siembra aplicando agua de río. También, en Ecuador, Saavedra-Olivos et al.36 indicaron mejores derivaciones con organismos de 15 g después de 3 meses de cosecha. Hasyimi et al.37 alcanzaron favorables efectos en el engorde, empleando piscinas con agua de pozo teniendo salinidades de 1.6 a 1.9 ‰, logrando especímenes entre 14.6 a 19.5 g en un tiempo de 94 a 105 días. ...
Article
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The purpose of this study was to evaluate the growth, survival and productive yield of Litopenaeus vannamei at planting densities of 22 Ind m-2 in low salinity waters. The results of the culture of the white shrimp L. vannamei are presented. PL of 0.023±0.013 g were planted in 1 ha pools at densities of 22 Ind/m2. Physicochemical parameters were measured in the field (dissolved oxygen, temperature, salinity, pH, ammonium, transparency, hardness and alkalinity). The average salinity during the days of culture was 4.8 ‰. PL were acclimatized and adapted to freshwater for 72 h, in 2000 L fiber tanks before starting the culture cycle. The seeded shrimp were fed a commercial diet (35 % protein) three times a day, the ration was adjusted daily according to the monitoring results of 9 feeding troughs located in the pools. A statistic with descriptive representation was used in the study of the derivations. The crop assumed a permanence of 128 days and the following production indicators were verified: 74 % survival, 14.92 g average weight, 1.9 FCA and a yield of 1935 kg/ha/cycle. The results obtained allow us to conclude that, at the El Retorno farm in the Miranda municipality, there is the possibility of planting these crustaceans with subway water, achieving growth and survival related to lucrative yield censuses at low salinity.
... Diseases originated by Vibrio are currently the ones that cause the greatest losses in shrimp farming (Mulyadi and Iba, 2020). In particular, acute hepatopancreatic necrosis disease (AHPND), which has strongly affected crops in Asia and North America, albeit not those in South America, is the disease that has caused the greatest economic losses in recent years (Saavedra-Olivos et al., 2018;Varela-Mejías and Alfaro-Mora, 2018;Aranguren et al., 2020). ...
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Las enfermedades originadas por Vibrio spp. ocasionan las mayores pérdidas económicas en el cultivo de langostino, la terapia antibiótica ha originado el surgimiento de cepas resistentes por lo que se está investigando el uso de probióticos para su tratamiento. Esta investigación tuvo como objetivo obtener bacterias ácido lácticas (BAL) nativas aisladas de langostinos de cultivo y determinar su potencial probiótico contra Vibrio spp. resistentes a antibióticos in vitro e in vivo. Se aislaron nueve cepas tanto de BAL como de Vibrio spp. de langostinos de cultivo de Tumbes. Se determinó la resistencia antibiótica de Vibrio spp.; así como el poder inhibidor in vitro de las cepas de BAL contra dichas cepas, mediante ensayo en pozo de agar e in vivo, mediante infección experimental de langostinos con cepasde Vibrio spp. y tratamiento por ocho días con cepas de BAL adicionadas al alimento balanceado. Las nueve cepas de Vibrio spp. aisladas de langostinos de cultivo, fueron resistentes a fosfomicina y ácido nalidíxico, con un índice de resistencia múltiple a antibióticos (MAR) de 0,2. En el ensayo in vitro, las cepas C1L, F1L y F3L, inhibieron el mayor número de cepas de Vibrio spp.; así también, in vivo, las cepas C1L y F1L, incrementaron significativamente (p < 0,05) la supervivencia y disminuyeron en el hepatopáncreas, el recuento de Vibrio spp.de los langostinos infectados. Se concluye que las cepas de Vibrio spp. resistentes a antibióticos aislados de langostinos de cultivo pudieron ser inhibidas por las cepas de BAL nativas, C1L y F1L, demostrando un prometedor potencial probiótico.
... Genera desprendimientos celulares masivos en los túbulos del hepatopáncreas causando alta mortalidad (NACA, 2012;FAO, 2013;Lightner et al., 2013;Tran et al., 2013;de la Peña et al., 2015). En el continente americano, AHPND se diagnosticó por primera vez en 2013 en México ( Lightner et al., 2013;Nunan et al., 2014), y posteriormente fue identificado en Centroamérica ( Han et al., 2015) y más recientemente en América del Sur ( Restrepo et al., 2016;Ahn et al., 2017;Saavedra-Olivos et al., 2018). ...
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La incidencia de infecciones bacterianas en hepatopáncreas de camarones cultivados en el Golfo de Nicoya, Costa Rica, presentó un alto impacto en los cultivos en 20162017, afectando la sobrevivencia de los animales y las producciones de las granjas camaroneras. Además, se presentaron incidencias importantes de Baculovirus penaei, detectado en poslarvas utilizadas en parte de los estanques. Se realizó un análisis Odds Ratio en un estudio observacional de tipo Caso-Control para determinar la posible participación de este virus como factor de riesgo hacia bacteriosis ulteriores. El estudio demuestra la activa participación de Baculovirus penaei como un importante factor de riesgo. Se presentan datos de sobrevivencias por estanques infectados por el virus vs estanques libres.
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El estudio tuvo como objetivo caracterizar la resistencia antibiótica en Vibrio spp aislados de Litopenaeus vannamei y ensayar extractos de orégano (Origanum vulgare) y neem (Azadirachta indica) para su inhibición. Se recolectaron camarones de cultivo en Santa Rosa (Ecuador) y se obtuvieron muestras de hepatopáncreas, hemolinfa y lesiones aislándose 14 cepas de Vibrio spp. También se obtuvo por donación otras 14 cepas de Vibrio spp aisladas de camarones de cultivo de Tumbes (Perú). Se evaluó la resistencia antibiótica de las cepas contra 10 antibióticos y la sensibilidad de cuatro de ellas (dos resistentes y dos multirresistentes a antibióticos) a extractos acuosos (EA), etanólicos (EE), así como purificados con soxhlet y rotaevaporador (EPSR) de neem y orégano. Las 28 cepas estudiadas fueron resistentes al menos a uno de los antibióticos, 64.3% fueron multirresistentes y 50% fueron resistentes a oxitetraciclina. Los EA y EE de neem y orégano no inhibieron a ninguna de las cuatro cepas, pero el EPSR de neem sin diluir inhibió a una de las cuatro cepas ensayadas, mostrando tener mayor efecto inhibidor incluso que la oxitetraciclina. Asimismo, el EPSR de orégano sin diluir inhibió a las cuatro cepas ensayadas. Se concluye que existe alta resistencia antibiótica en Vibrio spp aislados de camarones de cultivo en Santa Rosa y Tumbes; que el EPSR de orégano es una interesante alternativa para inhibir a Vibrio spp resistentes a antibióticos; asimismo, el EPSR de neem podría ser usado para inhibir algunas cepas de Vibrio spp resistentes a oxitetraciclina.
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El cultivo de camarón en Ecuador se ha convertido en la principal actividad comercial de los productos no petroleros, y su impacto en la balanza comercial destronó al banano que por varios años había sido el mayor generador de riquezas. El sector camaronero es propenso a ser afectado por al menos nueve tipos de problemas identificados bajo el concepto de disrupciones, y el impacto de estos eventos tiene distintos grados de afectación. Se hace uso del concepto de resiliencia, que tiene sus bases en la psicología y la física, para aplicado al campo de la gestión empresarial permita determinar cómo ha respondido el sector ante los eventos disruptivos de la última década, diagnosticando su situación actual y la evolución sectorial que ha alcanzado en el período 2010 – 2019. El presente estudio es una investigación exploratoria de carácter cualitativo; se hace uso del análisis documental tomando información oficial de organismos del Estado, artículos de revistas científicas, artículos de la prensa local y estudios de repositorios académicos, y el focus group conformado por productores, distribuidores, exportadores y trabajadores de empacadoras de camarón de la provincia de El Oro. El sector camaronero ha crecido notablemente en los últimos diez años, se destaca la toma de decisiones y el alto compromiso que tienen las autoridades y agentes que lo conforman; aún existen problemas que representan malestar principalmente en los productores, pero no tienen una alta incidencia en su rendimiento. Considerando las bases del trabajo realizado, el futuro para la camaronicultura en Ecuador es alentador.
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RESUMEN Los camarones de cultivo se encuentran constantemente amenazados por enferme-dades infecciosas. La creciente presión sobre las producciones exige un alto rendimiento y eficiencia que únicamente se puede lograr eliminando o reduciendo el impacto de los patógenos. La detección oportuna de las enfermedades es de gran importancia, por lo que se requiere poseer un claro dominio de las ventajas y desventajas que conllevan las diferentes técnicas diagnósticas, con el fin de implementar una respuesta rápida a los brotes que pueden presentarse. La obtención de un diagnóstico dependerá de diversos factores, incluyendo la detección temprana de los signos clínicos y la correcta interpre-tación de los resultados. De esta manera se deben elegir las técnicas que permitan un abordaje preliminar ante una emergencia sanitaria y los ensayos confirmativos que darán lugar al diseño de acciones. El objetivo de este trabajo fue presentar las ventajas y desventajas de las técnicas diagnósticas actualmente disponibles para la identificación de agentes bacterianos que afectan a los camarones, proporcionando información para la toma de decisiones objetivas que permitan resolver problemas sanitarios en produccio-nes acuícolas. Palabras clave: camarón, producción acuícola, patologías bacterianas, técnicas diagnósticas
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Resumen Los cultivos de camarones marinos en América, han sido afectados por brotes de diversos patógenos. Dichos brotes han sido causados principalmente virus y bacterias, y en menor grado por hongos y parásitos. Durante los últimos años, se ha incrementado la incidencia de infecciones que lesionan el hepatopáncreas de los camarones, atacando en diferentes etapas de desarrollo de los cultivos y con diferentes grados y tipos de severidad. Ante ello, el análisis histopatológico del estado de salud de los camarones cobra gran relevancia. La aparición de nuevas especies y sus posibles similitudes en cuanto a las lesiones que producen, exige constantes actualizaciones y comparaciones para el reconocimiento de sus efectos citopáticos. Este trabajo presenta un resumen no exhaustivo sobre las lesiones causadas por diversos agentes que afectan el hepatopáncreas y que han sido reportados en cultivos de camarón marino en América. Summary Hepatopancreas diseases in marine shrimp cultured in the Americas and its differential diagnosis by histopathology Shrimp farming in the Americas has been affected by outbreaks of several pathogens. These outbreaks have been caused mainly by different species of viruses and bacteria, and to a lesser degree by fungi and parasites. During the last years, it has increased the incidence of infections that damage the shrimp hepatopancreas, attacked at different stages of development of the crops and with different degrees and types of severity. In response, Histopathological analysis of the health status of the shrimp acquires great relevance. The appearance of new species and its possible similar injuries requires constant updates and comparisons for the recognition of their cytopathic effects. This paper presents a not exhaustive summary of injuries caused by various agents affecting the hepatopancreas which have been reported in marine shrimp farming in the Americas.
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Resumen Los cultivos de camarones marinos en América, han sido afectados por brotes de diversos patógenos. Dichos brotes han sido causados principalmente virus y bacterias, y en menor grado por hongos y parásitos. Durante los últimos años, se ha incrementado la incidencia de infecciones que lesionan el hepatopáncreas de los camarones, atacando en diferentes etapas de desarrollo de los cultivos y con diferentes grados y tipos de severidad. Ante ello, el análisis histopatológico del estado de salud de los camarones cobra gran relevancia. La aparición de nuevas especies y sus posibles similitudes en cuanto a las lesiones que producen, exige constantes actualizaciones y comparaciones para el reconocimiento de sus efectos citopáticos. Este trabajo presenta un resumen no exhaustivo sobre las lesiones causadas por diversos agentes que afectan el hepatopáncreas y que han sido reportados en cultivos de camarón marino en América.
Conference Paper
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This paper looks at the status of a newly emerging disease of cultured shrimp, acute hepatopancreatic necrosis disease (AHPND), which has been recognized as the most important non-viral disease threat to cultured shrimp. In particular, this paper presents the highlights of the International Technical Seminar/Workshop: “EMS/AHPND: Government, Scientist and Farmer Responses” held from 22–24 June 2015 in Panama City, Panama, which was organized under the auspices of an FAO inter-regional project TCP/INT/3502: Reducing and Managing the Risks of AHPND of Cultured Shrimp, being participated by 11 countries, namely: Colombia, Ecuador, Guatemala, Honduras, Mexico, Panama and Peru from Latin America and the Caribbean (LAC) region and India, Iran, the Philippines and Sri Lanka from the Asian region. The Panama EMS/AHPND June 2015 event aimed to provide a platform to improve the understanding of the disease through the lens of governments, scientists and producers and collectively generate practical management and control measures. More than 100 stakeholders from 21 countries representing the government, academe and producer sectors participated in the event. The highlights contain the latest available information at that time (June 2015) about AHPND including the current state of knowledge about the causative agent, the host and geographical distribution, detection methods, risk factors, management and actions of regional and international organizations.
Article
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Vibrio parahaemolyticus is a pathogenic bacteria which has been associated to the early mortality syndrome (EMS) also known as hepatopancreatic necrosis disease (AHPND) causing high mortality in shrimp farms. Pathogenic strains contain two homologous genes related to insecticidal toxin genes, PirA and PirB, these toxin genes are located on a plasmid contained within the bacteria. Genomic sequences have allowed the finding of two strains with a divergent structure related to the geographic region from where they were found. The isolates from the geographic collection of Southeast Asia and Mexico show variable regions on the plasmid genome, indicating that even though they are not alike they still conserve the toxin genes. In this paper, we report for the first time, a pathogenic V. parahaemolyticus strain in shrimp from South America that showed symptoms of AHPND. The genomic analysis revealed that this strain of V. parahaemolyticus found in South America appears to be more related to the Southeast Asia as compared to the Mexican strains. This finding is of major importance for the shrimp industry, especially in regards to the urgent need for disease control strategies to avoid large EMS outbreaks and economic loss, and to determine its dispersion in South America. The whole-genome shotgun project of V. parahaemolyticus strain 15,094 have been deposited at DDBJ/EMBL/GenBank under the accession PRJNA335761.
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Acute hepatopancreatic necrosis disease (AHPND) is a component cause of early mortality syndrome (EMS) of shrimp. In 2013, the causative agent was found to be unique isolates of Vibrio parahaemolyticus (VPAHPND) that contained a 69 kbp plasmid (pAP1) carrying binary Pir-like toxin genes PirvpA and PirvpB. In Thailand, AHPND was first recognized in 2012, prior to knowledge of the causative agent, and it subsequently led to a precipitous drop in shrimp production. After VPAHPND was characterized, a major focus of the AHPND control strategy was to monitor broodstock shrimp and post larvae for freedom from VPAHPND by nucleic acid amplification methods, most of which required use of expensive and sophisticated equipment not readily available in a shrimp farm setting. Here, we describe a simpler but equally sensitive approach for detection of VPAHPND based on loop-mediated isothermal amplification (LAMP) combined with unaided visual reading of positive amplification products using a DNA-functionalized, ssDNA-labled nanogold probe (AuNP). The target for the special set of six LAMP primers used was the VPAHPND PirvpA gene. The LAMP reaction was carried out at 65°C for 45 min followed by addition of the red AuNP solution and further incubation at 65°C for 5 min, allowing any PirvpA gene amplicons present to hybridize with the probe. Hybridization protected the AuNP against aggregation, so that the solution color remained red upon subsequent salt addition (positive test result) while unprotected AuNP aggregated and underwent a color change from red to blue and eventually precipitated (negative result). The total assay time was approximately 50 min. The detection limit (100 CFU) was comparable to that of other commonly-used methods for nested PCR detection of VPAHPND and 100-times more sensitive than 1-step PCR detection methods (104 CFU) that used amplicon detection by electrophoresis or spectrophotometry. There was no cross reaction with DNA templates derived from non-AHPND bacteria commonly found in shrimp ponds (including other Vibrio species). The new method significantly reduced the time, difficulty and cost for molecular detection of VPAHPND in shrimp hatchery and farm settings.
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Acute hepatopancreatic necrosis disease (AHPND) has recently emerged as a serious disease of cultured shrimp. It has also been described as early mortality syndrome (EMS) due to mass mortalities occurring within 20 to 30 d after stocking of ponds with postlarvae. Here, Penaeus vannamei and Penaeus monodon from shrimp farms in the Philippines were examined for the toxin-producing strain of Vibrio parahaemolyticus due to AHPND-like symptoms occurring in marketable size shrimp. In the P. vannamei, histology revealed typical AHPND pathology, such as sloughing of undifferentiated cells in the hepatopancreatic tubule epithelium. Analysis using the IQ2000 AHPND/EMS Toxin 1 PCR test generated 218 bp and 432 bp amplicons confirmative of the toxin-producing strain of V. parahaemolyticus among shrimp sampled from 8 of 9 ponds. In the P. monodon, histology revealed massive sloughing of undifferentiated cells of the hepatopancreatic tubule epithelium in the absence of basophilic bacterial cells. PCR testing generated the 2 amplicons confirmatory for AHPND among shrimp sampled from 5 of 7 ponds. This study confirms the presence of AHPND in P. vannamei and P. monodon farmed in the Philippines and suggests that the disease can also impact late-stage juvenile shrimp.
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Acute hepatopancreatic necrosis disease (AHPND) is a severe, newly emergent penaeid shrimp disease caused by Vibrio para- haemolyticus that has already led to tremendous losses in the cultured shrimp industry. Until now, its disease-causing mecha- nism has remained unclear. Here we show that an AHPND-causing strain of V. parahaemolyticus contains a 70-kbp plasmid (pVA1) with a postsegregational killing system, and that the ability to cause disease is abolished by the natural absence or experimental deletion of the plasmid-encoded homologs of the Photorhabdus insect-related (Pir) toxins PirA and PirB. We determined the crystal structure of the V. parahaemolyticus PirA and PirB (PirAvp and PirBvp) proteins and found that the overall structural topology of PirAvp/PirBvp is very similar to that of the Bacillus Cry insecticidal toxin-like pro- teins, despite the low sequence identity (<10%). This structural sim- ilarity suggests that the putative PirABvp heterodimer might emulate the functional domains of the Cry protein, and in particular its pore- forming activity. The gene organization of pVA1 further suggested that pirABvp may be lost or acquired by horizontal gene transfer via transposition or homologous recombination.
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Acute hepatopancreatic necrosis disease (AHPND) of shrimps is an important disease, first appearing in China in 2009. Since then, AHPND has caused serious drops in shrimp production (up to 20% worldwide). Although AHPND (originally termed acute hepatopancreatic necrosis syndrome (AHPNS)) first appeared in 2009, it was not until 2013 that a laboratory infection model was devised and the causative agent identified as certain strains of Vibrio parahaemolyticus. AHPND has caused mortality from 40 to 100% which usually occurs early (within approximately 35 days) after stocking shrimp fry in shrimp ponds; therefore, it was initially referred to as early mortality syndrome (EMS). Confusingly, other pathogens and environmental factors also cause EMS, and are often attributed to AHPND by shrimp farmers. Frequently, farmers do not send samples for confirmatory tests requiring detection of the unique histopathology at the acute stage of disease (massive sloughing of hepatopancreatic epithelial cells without any accompanying signs of a pathogen). The gross signs presumptive of AHPND (lethargy, slow growth, empty stomach and midgut, and a pale to white, atrophied hepatopancreas) are insufficient for confirmatory diagnosis. Recently, molecular detection of AHPND bacteria using PCR has been developed, which has sped up diagnosis and increased research on the causative agent, alternative detection methods and possible therapies. We hope that this review of research progress on AHPND will serve as a useful introduction for researchers who are currently unfamiliar with AHPND, but have backgrounds in bacterial virulence, detection, and epidemiology, and may be encouraged to participate in the research effort to reduce AHPND's impact on shrimp cultivation.
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Significance Since 2009, an emergent shrimp disease, acute hepatopancreatic necrosis disease (AHPND), has been causing global losses to the shrimp farming industry. The causative agent of AHPND is a specific strain of Vibrio parahaemolyticus . We present evidence here that the opportunistic V. parahaemolyticus becomes highly virulent by acquiring a unique AHPND-associated plasmid. This virulence plasmid, which encodes a binary toxin [ V. parahaemolyticus Photorhabdus insect-related toxins (PirA vp and PirB vp )] that induces cell death, is stably inherited via a postsegregational killing system and disseminated by conjugative transfer. The cytotoxicity of the PirA vp /PirB vp system is analogous to the structurally similar insecticidal pore-forming Cry toxin. These findings will significantly increase our understanding of this emerging disease, which is essential for developing anti-AHPND measures.
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Currently microorganisms are best identified using 16S rRNA and 18S rRNA gene sequencing. However, in recent years matrix assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) has emerged as a potential tool for microbial identification and diagnosis. During the MALDI-TOF MS process, microbes are identified using either intact cells or cell extracts. The process is rapid, sensitive, and economical in terms of both labor and costs involved. The technology has been readily imbibed by microbiologists who have reported usage of MALDI-TOF MS for a number of purposes like, microbial identification and strain typing, epidemiological studies, detection of biological warfare agents, detection of water- and food-borne pathogens, detection of antibiotic resistance and detection of blood and urinary tract pathogens etc. The limitation of the technology is that identification of new isolates is possible only if the spectral database contains peptide mass fingerprints of the type strains of specific genera/species/subspecies/strains. This review provides an overview of the status and recent applications of mass spectrometry for microbial identification. It also explores the usefulness of this exciting new technology for diagnosis of diseases caused by bacteria, viruses, and fungi.