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Il Pesce nr. 5, 2018

Rubrica: La pagina scientifica
Articolo di Saroglia M. , Terova G. ,
(Articolo di pagina 108)

Antibiotici nei prodotti alimentari: come l’acquacoltura si orienta verso l’antibiotic free

Dalla scoperta della penicillina, avvenuta nel 1928 a cura di Alexander Fleming, gli antimicrobici salvavita hanno rivoluzionato la nostra società ed economia. Numerose di quelle che in passato erano malattie mortali sono diventate malattie di routine, richiedendo poco più di un breve trattamento. Questi risultati sono ora a rischio, principalmente a causa dell’eccessivo o inappropriato uso di antibiotici, che ha portato alla crescente emergenza e diffusione di batteri multiresistenti. Senza un’azione efficace per invertire le tendenze attuali, potremmo affrontare un ritorno all’era preantibiotica, con semplici ferite e infezioni che causano danni significativi o addirittura la morte e con le procedure mediche attualmente di routine che potrebbero diventare invece ad alto rischio. Con una conferenza stampa tenuta il 7 novembre 2017 nel proprio quartier generale di Ginevra, l’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) rilasciava una raccomandazione contro l’abuso di antibiotici nelle produzioni animali, con la quale si chiedeva in modo esplicito di riservare l’impiego di questi preziosi farmaci agli animali con patologie diagnosticate e comunque di scegliere a tale scopo molecole non indispensabili per la medicina umana.
L’OMS non ha ruolo impositivo; tuttavia, questa imperativa raccomandazione diretta a tutti i governi del mondo va ben oltre tutte le leggi e i regolamenti esistenti e, come è stato spiegato dallo stesso direttore del dipartimento competente per la sicurezza alimentare e le zoonosi dott. Kazuaki Miyagishima, si è resa necessaria in quanto il volume di antibiotici utilizzati negli allevamenti animali è ovunque in continua crescita, a seguito di una crescente domanda di alimenti di origine animale, principalmente prodotti in allevamenti intensivi. A ciò si accompagna un aumento insostenibile di ceppi microbici resistenti agli antibiotici (AMRs, Anti Microbial Resistance). Con l’occasione venivano presentate specifiche Linee guida (ISBN: 978-92-4-155013-0, www.who.int/foodsafety/publications/cia_guidelines/en). I farmaci miracolosi del XX se­colo corrono quindi il pericolo di perdere la loro efficacia. La dif­fusione ubiquitaria degli AMRs diventa una delle più gravi minacce di questo secolo e gli stessi potrebbero diventare la principale causa di morte dopo il cancro, con 10 milioni di morti premature all’anno, entro il 2050. Attualmente circa il 70% degli antibiotici viene utilizzato negli allevamenti di animali e il 30% in medicina umana. Almeno l’80% degli antibiotici non viene metabolizzato e viene pertanto eliminato nell’ambiente in concentrazione subletale direttamente sul suolo, oppure nel­le acque fognarie o rilasciate dal­l’acquacoltura, quindi entrano in relazione coi batteri presenti nell’ambiente selezionandone i ceppi resistenti. Le acque dei depuratori rappresentano poi l’ambiente idea­le per il trasferimento orizzontale dell’antibioticoresistenza, prima che le stesse siano poi rilasciate nelle acque interne o costiere. Qualcosa co­me il 90% dei batteri presenti nel­l’acqua di mare presenta resistenza ad almeno un antibiotico. L’uomo può entrare in contatto con gli AMRs attraverso il cibo, bevendo l’acqua o semplicemente per contatto diretto. L’OMS getta quindi un allarme sul fatto che un abuso nell’impiego di antibiotici rende praticamente inefficace anche l’ultima generazione di questi farmaci, mentre già nel corso del Summit G8 del 2013 i ministri competenti si tro­varono d’accordo nel definire l’antibioticoresistenza come la maggiore sfida alla sicurezza sanitaria per il XXI secolo. Un forte richiamo sulla responsabilità di tutte le produzioni animali, e dell’acquacoltura in particolare, giunge dalla FAO in occasione della main lecture di Árni Mathiesen, assistant director general del Fisheries and Aquaculture Department, all’apertura di AQUA 2018, convegno mondiale WAS/EAS tenutosi a Montpellier (Francia), dal 26 al 29 agosto 2018.

 

La dimensione del problema e l’acquacoltura
Secondo un editoriale di John A. Hargreaves, editor in chief del magazine World Aquaculture (www.was.org), comparso sul volume 49 (2) del giugno 2018, almeno il 75% degli antibiotici utilizzati in acquacoltura può essere rilasciato nell’ambien­te circostante, interferendo sia con i patogeni che con i batteri del­l’ambiente, con la possibilità di sele­zionare ceppi di AMRs, aumentan­do così il rischio di trasferimento orizzontale della resistenza a batteri patogeni per l’uomo. La prova del trasferimento orizzontale dell’anti­bio­ticoresistenza è nell’evento ac­ca­du­to in Cile, dove sono stati iso­la­ti geni di batteri resistenti al chinolone nell’ambiente adiacente ad un allevamento di salmoni con una storia di pesante impiego di questo antibiotico. Geni resistenti al chinolone sono poi stati isolati da ceppi di Escherichia coli che avevano causato infezioni alle vie urinarie nella popolazione di Puerto Montt, vicino allo stesso allevamento di salmoni. Un lavoro pubblicato nel 2017 su Environmental Science & Technology (vol 51, pp. 10850-10860) da parte di Jing Wang e coll. della Dalian University in Cina, dal titolo Fishmeal application induce antibiotic resistance gene propagation in mariculture sediments, sottolinea come la presenza di AMRs possa purtroppo comparire anche in aziende che non utilizzano gli antibiotici. Gli autori hanno testato 5 diverse partite di farina di pesce commercializzate in Cina, trovando in esse 132 sequenze di geni di AMRs, con una diversa incidenza a seconda della provenienza, compresa tra 8 farine provenienti dalla Russia e 95 dalla stessa Cina. Con studi di laboratorio (Han et al., 2017, doi.org/10.1021/acs.est.7b02875), gli stessi geni AMRs sono stati isolati dai sedimenti marini, dimostrando una trasmissione orizzontale dai batteri delle farine ai batteri del sedimento. In conclusione, gli autori raccomandano di rimuovere i geni AMRs dalle farine di pesce prima di utilizzarle per il confezionamento dei mangimi. In realtà, le elevate temperature alle quali sono sottoposte le materie prime nel corso del processo di estrusione sono in grado di abbattere le cariche batteriche eventualmente contenute nelle farine o nelle altre materie prime, ma non nelle sostanze eventualmente spruzzate successivamente.

 

La legislazione
Nel corso dei decenni, alcuni governi hanno emanato restrizioni all’impiego di antibiotici negli animali: il Regno Unito nel 1971, i paesi scandinavi negli anni ‘80 e i paesi dell’Unione Europea nel 1999, quindi ancora nel 2006, mentre gli Stati Uniti hanno annunciato le loro restrizioni nel 2013, con effetto dal mese di gennaio del 2017. La legislazione è comunque quasi sempre limitata a regolare l’impiego degli antibiotici nella promozione della crescita degli animali in allevamento ed è comunque generalmente trascurato il fatto che anche i paesi dove esiste una legislazione restrittiva siano comunque vulnerabili ai batteri resistenti prodotti in aree del mondo dove tali regole non esistono, oppure non vengono esercitati controlli. Nel 1963, l’OMS, congiuntamen­­te alla Food and Agriculture Organisation (FAO), ha creato il Codex Alimentarius, al fine di implemen­tare gli standard di qualità dei cibi per proteggere la salute dei consumatori. Il principale obiettivo del Codex è definire standard internazionali, codici di buone pratiche, Linee guida e raccomandazioni comprendenti, tra altre cose, i residui dei farmaci veterinari. Le indicazioni prodotte dalla Commissione che ha in carico l’aggiornamento per il Codex Alimentarius sono utilizzate come riferimento per il commercio internazionale di prodotti agroalimentari. Il Codex stabilisce i valori di MRLs, ossia i limiti massimi ammissibili per i residui di circa 50 farmaci veterinari e gli Stati Membri sono impegnati a recepirne le indicazioni all’interno dei propri regolamenti e legislazioni. L’articolo 14, comma 3, lettera b, del Regolamento comunitario n. 470/2009 prevede che la Commissione europea adotti le indicazioni circa i valori di MRLs stabilite dal Codex, a condizione che le stesse non siano state respinte dalla Comunità stessa. Dal canto proprio la UE, a partire dal Council Regulation (EEC) n. 2377/90 del giugno 1990 che indica le procedure per stabilire i valori di MRLs nei cibi, per i farmaci veterinari, impone che i prodotti alimentari come carne, latte o uova, ottenuti da animali trattati con medicinali veterinari o esposti a biocidi utilizzati in allevamento, non debbano contenere residui che potrebbero rappresentare un pericolo per la salute del consumatore. A tale proposito sono previsti tempi di sospensione (in acquacoltura definiti in gradi/giorno) sufficientemente lunghi da garantire un completo decadimento del farmaco prima della macellazione. Comunque, per poter essere adottato in animali da produzione alimentare, un farmaco deve prima essere valutato dalla European Medicines Agency (EMEA), che ne deve autorizzare l’uso indicandone anche i valori di MRLs. Resta inteso che, in assenza di un valore di MRLs, un farmaco non può in pratica essere utilizzato negli allevamenti. L’agenzia conferma la classificazione delle sostanze elencate nella Tabella 1 allegata al Regolamento comunitario n. 37/2010, periodicamente aggiornata.
Alcune sostanze poi, ritenuto che a qualsiasi livello di dosaggio possano rappresentare un pericolo per la sicurezza del consumatore, non devono essere utilizzate in medicinali di uso veterinario su animali allevati per uso alimentare e sono incluse come sostanze proibite nella Tabella 2 allegata allo stesso regolamento. Informazioni dettagliate e aggiornamenti sono disponibili sulla pagina EMEA “European public MRLs assessment report” (www.ema.europa.eu/docs/en_GB/document_library/Maximum_Residue_Limits_-_Report/2014/05/WC500167329.pdf). Mentre all’interno della UE i controlli sul rispetto dei MRLs sono garantiti dai singoli paesi di produzione, per i prodotti importati da paesi extraeuropei sono previsti controlli campione alla frontiera; quindi chi vuole esportare verso l’Unione Europea deve adottare protocolli consoni alle leggi comunitarie. Al fine di intensificare la lotta contro l’antibioticoresistenza, la Commissione europea ha pubblicato nel 2017 un piano d’azione contenente il quadro per le azioni future da intraprendere, consultabile all’indirizzo web: ec.europa.eu/health/amr/sites/amr/files/amr_action_plan_2017_en.pdf
L’auspicio è che la UE, come gli Stati Membri, sappiano concentrarsi sul valore aggiunto che una lotta contro gli AMRs può generare, utilizzando perciò tutti gli strumenti politici disponibili, per adottare le misure legislative necessarie ad applicare le indicazioni contenute.

 

L’uso di antibiotici nei prodotti dell’acquacoltura europea è rigorosamente regolamentato
Tra le produzioni animali, l’incremento eccezionale dello sviluppo mondiale dell’acquacoltura è stato accompagnato da un aumento delle densità animali negli allevamenti, con conseguenti esplosioni di patologie che possono richiedere l’impiego di antibiotici. Mentre in paesi provvisti di regole restrittive sono stati presi provvedimenti, quali i piani di vaccinazione, restrizioni sul tipo di antibiotico e sulle condizioni di impiego, oltre a lunghi tempi di sospensione prima della macellazione, ciò non è generalmente avvenuto nei paesi in via di sviluppo, dove la legislazione sull’impiego di farmaci potrebbe essere carente, se non inesistente. L’uso complessivo di questi farmaci quindi varia ampiamente tra i paesi e, secondo una stima del 2011, l’uso di antibiotici è compreso tra 1 g per tonnellata di prodotto in Norvegia e fino a 700 g per tonnellata in Vietnam, principale paese dal quale importiamo il pangasio! Un fattore di incoraggiamento, per i paesi che non possiedono regolamenti restrittivi, può essere la necessità di rispettare i valori dei MRLs dei paesi importatori. È un fatto che, nel 2017, la UE ha minacciato di sospendere le importazioni di gamberi dall’India, in seguito a partite trovate positive ad antibiotici non ammessi e simili azioni cautelative sono state avviate anche da altri paesi dotati di regolamenti restrittivi, quali gli USA, che hanno minacciato di sostituire le produzioni di salmone dal Cile con il prodotto norvegese. Rimane tuttavia aperto il problema di alcuni paesi che si prestano a dare copertura di transito a prodotti altrimenti inaccettabili sui mercati dotati di regole restrittive. Accade anche nell’areale del Mediterraneo che prodotti ittici di provenienza extracomunitaria vengano trasferiti su isole di un paese comunitario confinante, acquisendo impropriamente il label di “prodotto nella UE”. Per contro, la politica degli allevatori italiani, orientata verso la scelta di affrontare la concorrenza internazionale con la qualità del prodotto, sia attraverso iniziative individuali, sia con il coordinamento della principale associazione nazionale (API), punta ben oltre le regole della UE, verso la minimizzazione dell’impiego di antibiotici.

 

Acquacoltura antibiotic free
Peraltro cresce l’interesse per l’antibiotic free. Questa certificazione è già stata per ora ottenuta dalla cilena Marine Harvest di Los Lagos per la produzione di salmone atlantico e dall’italiana Rossi Mare per la produzione di orata allevata in gabbie off-shore nel golfo di Valona (Albania). Quest’ultima azienda, oltre ad applicare un rigoroso protocollo per la biosicurezza, utilizza mangime interamente formulato e autoprodotto in Italia dal proprio gruppo, con una scrupolosa scelta delle materie prime che prevede una elevata inclusione di acidi grassi polinsaturi Omega-3. Il gruppo aziendale è anche impegnato da alcuni anni ad evitare l’impiego di antibiotici nelle proprie troticolture basate sul territorio italiano e sta seguendo un percorso per ottenere la certificazione antibiotic free anche per alcune di esse (si veda l’articolo Con Rossimare arrivano le orate e le spigole antibiotic-free, in Il Pesce 3/2018, pp. 38-41).

 

Le soluzioni
Ad oggi esistono in pratica ben poche alternative all’impiego degli antibiotici per trattare le patologie che si presentano in acquacoltura intensiva. Una rigorosa prevenzione, percorso adottato dalle aziende che fin da ora riescono a evitare gli antibiotici, continua ad essere l’approccio più efficace per il controllo dei batteri patogeni. Qualsiasi forma di stress indebolisce gli animali, che diventano più predisposti ad ammalarsi, quindi un efficace programma di prevenzione dovrà evitare ogni forma di noxae nell’ambiente di allevamento, realizzando invece le condizioni ottimali di benessere, tenendo conto delle caratteristiche della specie e dello stadio del ciclo vitale, includendo l’igiene dell’allevamento, la quarantena e le disinfezioni. Le numerose proposte di prodotti presentate dai venditori come prodotti additivi ai mangimi o “miracolosi” presidi terapeutici possono generare confusione, così come alcune presentazioni a congressi di settore. Tratteremo di seguito lo stato dell’arte, indicando alcuni dei riferimenti bibliografici più recenti per un eventuale approfondimento.

 

La biosicurezza
Ogni allevamento è soggetto ad uno specifico livello di rischio relativo all’introduzione, sviluppo o diffusione di germi patogeni. Il monitoraggio del livello di biosicurezza può essere di aiuto per gestire il rischio ad un livello accettabile. Un buon protocollo sulla gestione della biosicurezza può consentire il benessere animale, la produttività aziendale, la sostenibilità ambientale, la qualità del prodotto e in ultimo il rendimento economico della produzione. I rapporti con l’ambiente, si tratti di allevamento a terra oppure off-shore, sono particolarmente importanti, così come i dettagli delle strutture che possono costituire un habitat per patogeni, come sul biofouling incrostante, sul materiale fecale accumulato sul fondo, tra le popolazioni planctoniche che si sviluppano in masse di acqua a limitato ricambio. Ma anche individui indeboliti possono costituire un substrato per lo sviluppo di organismi patogeni. Esistono diversi rischi relativi alla biosicurezza, a seconda della tipologia delle acque, delle specie e degli individui allevati, della preparazione del personale, attrezzature, mangime. Tali rischi devono essere valutati all’ingresso dell’allevamento, all’interno e sul materiale in uscita, inclusi i pesci e l’acqua. Gli animali che entrano in azienda, siano essi riproduttori, uova, avannotti, possono rappresentare un serio rischio di introduzione di patogeni, specie se lo stato di salute degli stock all’origine non è perfettamente noto. Ma anche altri animali, quali uccelli, roditori, possono rappresentare pericolosi vettori di agenti patogeni. Un approccio alla stima del rischio è proposto in Aquaculture Farm Biosecurity Plan, un manuale prodotto dal Department of Agriculture and Water Resources di Canberra (Australia), gennaio 2017, ISBN 978-1-76003-123-7, disponibile in rete all’indirizzo agriculture.gov.au/animal/aquatic/guidelines-and-resources
Nel documento australiano, il rischio viene catalogato in una matrice, in termini di probabilità che un evento si verifichi e di relative conseguenze, in una scala empirica da 1 a 25. Nella matrice di rischio le scale vanno da 1 a 5 per una probabilità remota o per un evento certo, oppure per conseguenze insignificanti o catastrofiche. Pertanto il rischio è considerato grave quando entrambi, probabilità e danno relativo, sono elevati, mentre può risultare basso anche per eventuali conseguenze catastrofiche, nel caso in cui la probabilità che l’evento si verifichi sia molto bassa.

 

La risposta immunitaria
L’anatomia del sistema linfoide dei pesci, adattata alla vita acquatica, è piuttosto differente da quella dei mammiferi. I pesci ossei sono dotati di milza e timo, ma impiegano il rene anteriore o “pronefro” per l’ematopoiesi e per la B-linfopoiesi. I linfociti B esprimono immunoglobuline (Ig) sulla propria superficie e secernono anticorpi verso antigeni estranei coi quali sono venuti in contatto. Sono state identificate 3 classi di Ig, ossia IgM, IgD e IgT, mentre IgG, IgA e IgE, tipiche dei mammiferi, sono assenti nei pesci. IgM e IgD sono state trovate in tutte le specie ittiche analizzate, perciò sembrano essere classi di anticorpi primordiali. Queste ultime sono normalmente codificate dallo stesso mRNA mediante splicing (montaggio) alternativo, come nei mammiferi. Le IgM tetrameriche rappresentano la principale classe di anticorpi nel siero. In alcune specie è anche stata trovata IgT, che sembra essere presente solo nei pesci ed è specializzata nell’immunità delle mucose. La maggior parte dei pesci risponde al primo contatto con antigeni estranei producendo anticorpi specifici, benché la risposta sia più rapida e intensa al secondo contatto, rendendo così possibile sviluppare e utilizzare vaccini. La vaccinazione rimane la strategia più efficiente per controllare le malattie infettive nei pesci, purtroppo però, contrariamente a quanto accade nei mammiferi, la memoria immunologica nei pesci è di durata limitata ed i meccanismi sono ancora poco noti. Per un approfondimento si rimanda a Yamaguchi et al., 2018 (doi.org/10.1016/j.fsi.2018.01.035), pubblicato su Fish and Shellfish Immunology, dove è illustrata la complessità del problema. Oltre alla vaccinazione, è possibile intervenire con il potenziamento delle difese aspecifiche mediante immunostimolanti, oppure con la selezione genetica di ceppi resistenti alle patologie. Le difese aspecifiche del pesce rappresentano un’importante componente del sistema immunitario innato comprendente i peptidi antimicrobici o AMPs. Si tratta di piccoli peptidi con α-elica, ad ampio spettro di azione contro virus, batteri, funghi, protozoi. Sono composti da un numero compreso tra 5 e 100 amminoacidi. Trattandosi di molecole cationiche, interagiscono con la superficie anionica di cellule estranee, quindi possono selettivamente attaccare le membrane cellulari dei batteri con cariche negative, provocando su di esse pori che portano alla lisi. Infatti, attraverso i pori prodotti, l’acqua e gli ioni hanno libero accesso all’interno della cellula determinandone dapprima il rigonfiamento osmotico e poi lo scoppio della stessa. In passato sono stati spesso considerati alla stregua degli antibiotici, con il vantaggio che è molto improbabile che riescano a generare una resistenza, per la rapida azione di lisi e distruzione della membrana cellulare. Sebbene il primo membro di questa famiglia sia stato isolato e identificato nel 1995, sono stati necessari oltre dieci anni per comprenderne il ruolo, come uno dei maggiori componenti del sistema innato di difesa immunitaria. Sulla base di differenze molecolari alle quali corrispondono alcune differenze funzionali, gli AMPs sono classificati in Piscidine, Epcidine, Defensine, Catelicidine, forme attive contro batteri Gram-positivi e Gram-negativi, le cui caratteristiche sono sinteticamente ma chiaramente descritte da A. Paria et al. in un articolo comparso su World Aquaculture volume 49 (2), del giugno 2018, pp. 67-69. Sono stati creati ceppi di pesci geneticamente modificati per essere resistenti alle patologie, con un potenziamento della produzione di AMPs. Il potenziale terapeutico di queste molecole è stato valutato in numerosi quadri patologici relativi ai mammiferi e, recentemente, agli organismi acquatici allevati. Iniezioni e trattamenti per via orale e mediante elettroporazione sono stati effettuati con successo in zebrafish e in cernia infettati con Vibrio vulnificus e Streptococcus agalactiae. Parallelamente all’implementazione della produzione endogena, sono quindi allo studio possibili interventi terapeutici con somministrazione di questi oligopeptidi antimicrobici. Su questa strada comunque, oltre ai necessari approfondimenti sui meccanismi e sull’efficienza dei trattamenti, occorrerà trovare soluzioni sostenibili anche sul piano economico. Per il momento il percorso raccomandato è quello del potenziamento della produzione endogena, mediante una gestione senza stress ambientali o nutrizionali. L’efficacia di eventuali trattamenti o diete può peraltro essere monitorata isolando gli AMPs dal muco, dall’intestino, branchie, rene, fegato, oppure con opportuni primer (inneschi), si può monitorarne l’attività trascrittomica dei geni sugli stessi organi.

 

Gli acidi organici
Gli acidi organici sono composti formati da catene di atomi di carbonio dotate di un gruppo terminale carbossilico che conferisce loro proprietà acide. Tra gli acidi organici sono compresi gli acidi grassi a catena corta (SCFAs, short chain fatty acids) e loro derivati. In particolare, gli acidi propionico, butirrico e pentanoico (noto anche come “valerico” o “valerianico”) si sono mostrati efficaci non solo nel prevenire infiammazioni intestinali, in seguito alla sostituzione delle farine di pesce con alcuni tipi di farine di origine vegetale, ma anche per il controllo o il rallentamento della crescita batterica, grazie all’azione acidificante che, pur consentendo un ambiente favorevole ai lattobacilli dell’intestino notoriamente leggermente acidofili, inibirebbe la crescita dei batteri patogeni che necessitano di ambiente prossimo alla neutralità. L’esistenza di brevetti sull’impiego di alcune di tali molecole naturali è comunque causa del loro limitato impiego. Una questione etica emerge a questo punto, ovvero quanto sia eticamente corretto consentire o mantenere un brevetto su di una molecola naturale che potrebbe, se utilizzata liberamente, permettere di ridurre il fabbisogno di antibiotici riducendo l’entità di un grave problema mondiale relativo alla salute, quale quello degli AMRs, special­mente nei paesi in via di sviluppo. Diverso è il caso di mole­cole svilup­pate dall’industria per otte­nere un effetto antibatterico po­ten­ziato, come ad esempio il mono­gliceride dell’acido butirrico o “monobutirrina”, molecola di sin­tesi brevettata da un’azienda italiana come SILOhealth 108 (www.silohealth.com/silohealth-108), la cui azione antibatterica sembrereb­be consistere nell’ingresso del glicerolo attraverso la parete batterica con un effetto “cavallo di Troia”, trasci­nando il butirrato nel citoplasma batterico, con conseguente morte della cellula. L’efficacia antibatterica della monobutirrina, ben documentata in vitro, è stata osservata presso alcune troticolture, pur con risultati talvolta contrastanti dovuti apparentemente all’empirismo delle osservazioni. Peraltro, un esperimento condotto in vivo dall’IZSLER di Brescia su giovanili di storione Acipenser transmontanus, trattati intraperitonealmente con 106 UFC di A. hydrophila, ha mostrato un chiaro effetto protettivo, sulla mortalità a 20 giorni, di una dieta contenente lo 0,8% di SILOhealth 108 (in M. Parini, 2016, www.aquafeed.com/newsletter_pdfs/nl_000820.pdf). Anche acidi grassi a catena media (quale l’acido laurico (C12), il cui effetto antibatterico è ben noto nello svezzamento dei vitelli da latte) hanno mostrato di essere efficaci nei pesci, come riportato in una recentissima ricerca su orata, pubblicata nel 2018 su Peer Journal dal gruppo di Perez-Sanchez di Torre del Sal (Spagna). I risultati di un altro esperimento molto significativo sono stati pubblicati dal gruppo di Sungchul C. Bai della Pukyong National University, Busan (Corea), sul numero di giugno 2018 di Aquaculture Research, primo autore Kumar Katia, 49:2861-2868. Gli autori hanno esposto all’infezione da Edwarsiella tarda una specie di platessa dell’Oceano Indiano (Paralicthys olivaceus), localmente nota come olive flounder. Un gruppo di pesci era trattato con ossitetraciclina (50 mg/kg), altri due gruppi con miscele diverse di acidi organici (4 g/kg), rispettivamente una miscela di acido formico, formiato d’ammonio e acido propionico, oppure acido benzoico, acido fumarico e idrossianalogo della metionina. Dopo dieci giorni, mentre nel gruppo che non aveva ricevuto trattamenti la mortalità risultava del 100%, in quelli trattati con antibiotico o con acidi organici la sopravvivenza non era statisticamente diversa, compresa, in tutti e tre i casi, tra 50 e 60%.
Il sistema immunitario dell’intestino rappresenta la prima importante barriera per mantenere l’ospite in buona salute e risente di numerosi fattori, quali i costituenti della dieta e i batteri commensali. Determinante è la produzione endogena di SCFAs da parte di batteri anaerobi che fermentano oligo- e poli-saccaridi di bassa digeribilità, noti anche come “immuno-oligosaccaridi”, quali frutto-oligosaccaridi, galatto-oligosaccaridi, inulina e xilo-oligosaccaridi, ossia i prebiotici maggiormente studiati sia in esseri umani che in acquacoltura. Una review del 2018 a cura di Nawaz et al., pubblicata su Fish and Shellfish Immunology, vol. 76, pp. 272-278, raccoglie le conoscenze sui meccanismi molecolari che presiedono agli effetti diretti e indiretti sull’immunità dell’intestino. I prebiotici esercitano influenza sulle difese dell’intestino stimolando la produzione di lisozima e l’attività fagocitaria, attivando i macrofagi e stimolando le cellule dendritiche derivate dai monociti. Questi prodotti inoltre rafforzano la barriera intestinale, in quanto costituiscono un substrato per i batteri benefici dell’intestino che a loro volta producono SCFAs, incrementando ulteriormente le funzioni di difesa. Ulteriori studi sono comunque necessari per chiarire la relazione esistente tra prebiotici e risposta immunitaria. Una descrizione sull’azione de­gli acidi grassi a catena corta (SCFAs) e media (MCFAs) contenuti nella dieta è riportata in un lavoro sperimentale pubblicato, sul numero di agosto 2018 di Peer Journal, da parte del nostro gruppo di ricerca dell’Università dell’Insubria (primo autore Simona Rimoldi, peerj.com/articles/5355.pdf). Gli acidi organici, i loro sali o loro combinazioni sono noti come acidificanti e vengono usati in qualità di conservanti per lo stoccaggio dei mangimi. Per via della loro capacità di ridurre il pH, inibiscono la crescita e il rischio di contaminazione dei mangimi da parte di organismi patogeni come il genere Salmonella ed Escherichia coli. I meccanismi di azione degli SCFAs e MCFAs differiscono da quelli degli antibiotici. La loro attività batteriostatica e battericida potrebbe essere dovuta alla capacità delle forme indissociate degli acidi organici di penetrare la parete cellulare dei batteri e, una volta dentro la cellula, di dissociarsi rilasciando protoni che abbassano il pH del citoplasma. Il batterio è così costretto a reindirizzare l’energia per tamponare l’efflusso di protoni in eccesso, con grave danno per il metabolismo cellulare, una minore crescita o addirittura la morte delle cellule batteriche. Nel tratto digerente, gli acidi organici causano una riduzione del pH nell’intestino attraverso il rilascio di ioni H+. In effetti, nel pesce, la somministrazione alimentare di acidificanti inibisce la crescita eccessiva di batteri patogeni sensibili al pH, ma favorisce la crescita della flora intestinale benefica, meno sensibile all’ambiente acido. Sebbene l’attività batteriostatica degli acidi organici a livello intestinale sia conservata, la loro efficacia battericida è limitata a causa del pH. Essendo acidi deboli con valori modesti della costante di dissociazione acida (pKa) (da circa 3,6 a 4,7), in un ambiente a pH neutro o leggermente alcalino la maggior parte degli acidi organici è presente in forma anionica e non nella forma indissociata, che si presume necessaria a penetrare la membrana lipidica, distruggendo la cellula batterica. Gli acidi organici liberi della dieta e i loro sali presentano lo svantaggio di essere facilmente assorbiti dal tratto digerente anteriore, limitando così la loro presenza nel tratto posteriore dell’intestino. Al contrario, i monogliceridi, esteri formati da glicerolo e una molecola di acido grasso, non presentano tale inconveniente. Il grande vantaggio dei monogliceridi è rappresentato dal fatto che l’acido organico trasportato dal glicerolo viene rilasciato solo sotto l’azione delle lipasi intestinali. Di conseguenza, sia SCFAs che MCFAs risultano protetti dall’assorbimento nella parte anteriore del tratto gastrointestinale, riuscendo a raggiungere l’intestino distale dove eserciterebbero la propria funzione antibatterica. A questo proposito, l’attività antimicrobica dei monogliceridi risulta più efficace rispetto ai corrispondenti acidi grassi liberi, dal momento che la loro efficacia è indipendente dal pH ambientale. Inoltre, i MCFAs sarebbero in grado di penetrare anche lo strato di peptidoglicano della parete cellulare dei batteri Gram-positivi.

 

Gli oli essenziali
Per il controllo dei batteri patogeni, un’altra alternativa agli antibiotici sono gli oli essenziali (EOs, Essential Oils), attivi anche contro i funghi, come descritto in una review di J.A. da Cunha et al., 2018, pubblicata su Journal of Applied Microbiology (https://doi.org/10.1111/jam.13911). Gli EOs sono miscele liquide lipofile prodotte come metaboliti secondari. Contengono sostanze responsabili per l’aroma delle piante che attraggono gli impollinatori e difendono le stesse piante contro i patogeni. L’azione antimicrobica è dovuta al contenuto in fenoli; comunque la loro azione antimicrobica finale potrebbe essere dovuta ad un’azione sinergica di diverse componenti. Studi in vitro hanno mostrato che l’eugenolo sviluppa un’importante azione contro i batteri Gram-negativi, mentre geraniolo, β-citronellolo, estragolo e altri hanno un effetto deleterio sulla struttura e sulla funzione della membrana e della parete cellulare.
Altri oli interferiscono sulla frazione lipidica, oppure alterano il pH intracellulare o la concentrazione di ATP. Mancano comunque studi precisi sulle diverse componenti e sul loro effetto, singolarmente o in associazione. Le conoscenze al momento disponibili suggeriscono tuttavia come promettente l’uso di EOs nella prevenzione o nel trattamento di patologie infettive nei pesci. Le metodologie di somministrazione possono essere la distribuzione in acqua o l’introduzione nei mangimi, eventualmente utilizzando anche nanotecnologie.

 

Batteriofagi
Una strategia alternativa per il controllo dei batteri patogeni, mirata a specifici ceppi batterici anziché a largo spettro, è rappresentata dall’impiego di batteriofagi, ossia virus che infettano i batteri. Questo trattamento non danneggia i batteri benefici. I batteriofagi come agenti infettanti dei batteri sono stati scoperti all’inizio degli anni ‘20 del XX secolo e il loro potenziale valore come terapia antibatterica è subito stato riconosciuto. Solo recentemente, però, i fagi sono stati proposti per il trattamento di patologie in acquacoltura. Recenti pubblicazioni descrivono fagi in grado di combattere Edwardsiella ictaluri, Flavobacterium psychrophilum e Vibrio harvey. Tuttavia, molti dei batteriofagi isolati sono risultati specifici per un determinato ceppo batterico piuttosto che per la specie, e ciò rappresenta una limitazione. Infatti, per un efficiente impiego in acquacoltura, i fagi scelti per i trattamenti dovrebbero essere in grado di infettare il maggior numero possibile di ceppi di una determinata specie batterica. Nella review di Plaza e coll. del 2018, comparsa su Electronic Journal of Biotechnology, 31:4-33, gli autori riportando lo stato delle conoscenze relative alla patogenicità e ai trattamenti di specie batteriche del genere Vibrio, prendendo in considerazione vantaggi e svantaggi del trattamento con specifici fagi. Esistono comunque altri problemi riportati in letteratura, ossia la possibilità di una trasmissione di geni dal fago al batterio che potrebbe aumentare la virulenza di quest’ultimo. Inoltre esiste la possibilità di un rapido sviluppo di resistenza da parte del ceppo batterico precedentemente sensibile.

 

Quorum sensing
Nel 1684, Antoine Van Leeuwenhoek descrisse l’adesione dei microrganismi sulla superficie dei denti, con formazione della placca dentaria. È ormai noto che la maggior parte delle specie batteriche, quando le condizioni lo permettono, modificano il proprio comportamento per fondare vere e proprie “città microbiche” sotto forma di biofilm. Queste prevedono delle “mura di fortificazione”, costituite da una matrice tridimensionale di zuccheri polimerici, e dei “canali di navigazione” per il trasporto di nutrienti e cataboliti. La comunicazione tra cellule è fondamentale al fine del mantenimento del biofilm, il quale assolve diverse funzioni, come quella di difesa da dilavamento, fagocitosi e antibiotici, di nicchia per l’accumulo di nutrienti, di scambio di materiale genico e non, di favoreggiamento della crescita, soprattutto negli ambienti naturali. Ad oggi sappiamo che vi è prima di tutto un’adesione reversibile di cellule e molecole organiche ad una superficie, poi questa aggregazione diventa irreversibile, la crescita e la divisione cellulare consentono la formazione del biofilm che, una volta maturo, porta al distacco di cellule che vanno a colonizzare altre superfici, con un efficientissimo meccanismo di virulenza. Tra i numerosi vantaggi che questa complessa organizzazione offre ai microrganismi, vi è la resistenza ad antibiotici e disinfettanti, in quanto lo spesso strato esterno di batteri funge da protezione per quello interno. Una comunità batterica così strutturata rappresenta quindi una sfida importante per gli antibiotici convenzionali, risultando poi il meccanismo di base per la nascita dell’antibioticoresistenza. Per l’iniziazione e per la maturazione del biofilm è però necessario un sistema efficiente di comunicazione cellula-cellula; tale meccanismo di comunicazione è regolato geneticamente tramite un meccanismo secondo il quale i batteri coordinano l’espressione di alcuni geni specifici alla presenza di molecole segnale. Tale meccanismo è noto come Quorum Sensing (QS). Si tratta di un fenomeno osservato nella quasi totalità dei batteri, sia Gram-negativi che Gram-positivi. Come spiegato in una review del 2011 del gruppo di Patrick Sorgeloos di Ghent (primo autore Tom Defoirdt), apparsa su Current Opinion in Microbiology, 14:251-258, il sistema alla base del QS è composto da due elementi chiave: il mediatore chimico o “molecola segnale”, rappresentata solitamente da un omoserina-lattone-acilato (AHL) per i batteri Gram-negativi, oppure da un oligopeptide per i Gram-positivi, e l’attivatore trascrizionale. La molecola segnale, una volta captata da specifici recettori presenti nel citoplasma o sulla membrana cellulare, se presente in quantità pari o superiore ad un determinato valore soglia, si lega all’attivatore trascrizionale, che a sua volta attiva o reprime una serie di geni, determinando l’attivazione o lo spegnimento di vie metaboliche o processi cellulari specifici. Al fine di interrompere il meccanismo di QS, le soluzioni sono quindi interrompere la molecola segnale oppure l’attivatore trascrizionale. Le prime molecole sperimentate che hanno dimostrato attività a questo scopo sono i furanoni alogenati isolati da un’alga rossa di provenienza marina (Delisea pulchra). Questi composti, benché efficaci, si sono purtroppo rivelati tossici per il pesce e sono stati abbandonati. Altri prodotti sembrerebbero avere attività disgregante sul segnale QS senza essere tossici; tra questi, l’aldeide cinnamica, additivo alimentare organico presente nell’olio di cannella al quale conferisce il caratteristico sapore e odore, sembrerebbe avere la stessa efficienza dei furanoni, pur non essendo tossica. L’aldeide cinnamica è stata isolata dall’olio essenziale di cannella nel 1834, quindi sintetizzata in laboratorio. Un’alga bruna del genere Colpomenia, oltre a D. pulchra, quindi diverse altre macro e microalghe, coralli, spugne e batteri marini, producono composti in grado di interferire con il QS. Da Halobacillus salinus, trovato su fanerogame marine, sono state estratte due fenilammidi in grado di competere con AHL, bloccando quindi la molecola segnale, mostrando attività contro alcuni batteri del genere Vibrio. In un recentissimo studio di F. Jerry Reen e coll., apparso sul numero di febbraio 2018 di Applied Microbiology and Biotechnology, 102:2063-2073, le cumarine, presenti negli estratti di varie piante, compreso il succo d’uva, avrebbero una spiccata attività anti-QS, sperimentata su batteri del genere Vibrio. In letteratura si ritiene generalmente che gli agenti patogeni abbiano scarse probabilità di sviluppare resistenza ai trattamenti che interrompono il QS perché questi presenterebbero una pressione selettiva nulla o molto limitata. Tuttavia, riteniamo che l’interruzione del rilevamento del Quorum potrebbe costituire comunque una pressione selettiva sui batteri. Pertanto preferiamo una visione più cautelativa, che preveda comunque una possibilità di resistenza che si sviluppi col tempo, sebbene molto più limitata rispetto agli antibiotici convenzionali, in quanto l’interruzione del QS pone una pressione selettiva solo in determinate condizioni ambientali, nelle quali esso è essenziale, mentre gli antibiotici convenzionali, al contrario, presentano una forte pressione selettiva in qualsiasi ambiente. Concludendo, la possibilità di controllare anche in acquacoltura i batteri patogeni, mediante il blocco del QS, appare realistica sulla base di risultati ottenuti in vitro e in acquario, benché al momento le osservazioni in campo risultino ancora molto limitate.

 

Prebiotici e probiotici
Oltre un secolo fa, Il’ja Il’ič Meč­nikov (Metchnikoff), premio Nobel 1908 per la medicina sebbene in seguito ad un’altra scoperta, proponeva l’effetto benefico dell’assunzione di lattobacilli per migliorare la digeribilità del latte e dei formaggi, sdoganando così gli yogurt e aprendo l’era dei probiotici. Poco dopo però Ilya stesso comprese che i lattobacilli per crescere richiedevano uno specifico substrato, nel caso il lattosio che doveva essere assunto come prebiotico. Al momento è ancora poco noto come modulare le popolazioni batteriche dell’intestino, tuttavia è chiaro che Streptococcaceae, Lactobacillaceae, Enterobatteriaceae sono in grado di degradare in anaerobiosi i carboidrati complessi, producendo acidi grassi a catena corta, tra i quali l’acido butirrico, noto per i suoi numerosi e ben documentati effetti antinfiammatori, sulla salute del tratto intestinale, ma anche di altri organi incluso il fegato, quindi sulla potenzialità di stimolare il sistema immunitario (per documentazione: Terova et al., 2016. PLOS ONE, doi.org/10.1371/journal.pone.0160332, pag. 20; Rimoldi et al., 2016, Fisheries and Aquatic Sciences 19:40. doi.org/10.1186/s41240-016-0041-9). Una review del 2018 sull’azione dei prebiotici e probiotici è riportata da Asad Nawaz e coll., pubblicata sulla rivista Fish and Shellfish Immunology, 78:272-278. Gli autori riportano alcuni risultati sperimentali degni di nota, anche se non sufficientemente ripetibili, almeno su campo. Infatti, sebbene la letteratura riporti i risultati positivi di varie sperimentazioni di laboratorio in merito all’effetto dei prebiotici sul sistema immunitario e sulle citochine, non è ancora possibile quantizzarne i benefici nell’ambiente della produzione. Peraltro, l’impiego di prebiotici come substrato per incrementare la presenza di probiotici è ormai una pratica perseguita in molti studi effettuati anche in campo. Numerosi carboidrati sono classificati come prebiotici, ma le molecole più studiate, classificate come immunomodulanti, sono inulina, frutto-oligosaccaridi (FOS), galatto-oligosaccaridi (GOS), xilo-oligosaccaridi (XOS) e le loro combinazioni. Peraltro, la maggior parte dei batteri patogeni, mancando di enzimi specifici quali idrolasi glicosidiche ed enzimi saccarolitici, non sono in grado di digerire i prebiotici, avendo così una minore possibilità di crescita o di sopravvivenza. I prebiotici hanno inoltre un’influenza diretta sulla barriera epiteliale, prevengono l’adesione dei patogeni sul muco, legano direttamente i patogeni bloccandone il sito attivo, anche se non tutti i meccanismi sono stati chiariti. Stimolano poi i probiotici, ovvero i batteri benefici, nella produzione di AMPs e SCFAs, i cui effetti abbiamo già descritto. Nei primi giorni di vita dell’individuo, i prebiotici sono utili per incrementare i batteri benefici nell’intestino, tuttavia possono modularne l’ecosistema microbico per tutta la vita. Per quanto riguarda i probiotici, risultati su campo indicano chiaramente l’effetto benefico di alcuni prodotti commerciali contenenti una miscela di batteri liofilizzati ed enzimi, diffusi nell’ambiente di allevamento. Il risultato è quello di igienizzare l’ambiente di allevamento, entrando in competizione diretta con batteri patogeni presenti nell’ambiente, ma anche competendo per il substrato e accelerando la digestione della sostanza organica depositata nei sedimenti. Più complesso e assai meno chiaro è l’effetto dei probiotici addizionati al mangime. Uno dei problemi per i probiotici della dieta è senz’altro rappresentato dal fatto che si tratta comunque di popolazioni esigue, in confronto all’enorme numero di batteri e di popolazioni presenti nell’intestino. Gli stessi autori della sopra citata review pubblicata su Fish and Shellfish Immunology riportano azioni simbiotiche di prebiotici e probiotici, con somministrazione in stadi giovanili di tilapia di FOS e lattobacilli, causa incremento della resistenza all’infezione con Aeromonas hydrophila. In trota iridea, un effetto simbiotico è stato osservato in seguito a somministrazione di GOS+Pediococcus acidilactici con aumento dell’attività antiossidante e della resistenza contro Streptococcus iniae rispetto al controllo. Risultati importanti sono comunque riportati per somministrazione semplicemente di prebiotici, quali la somministrazione per otto settimane di XOS al 2% ad Astronotus ocellatus, ottenendo un aumento dei batteri eterotrofi intestinali, senza modificare la morfologia istologica dell’intestino. La somministrazione di chitina al 5% in merluzzo, causa l’inibizione dell’evoluzione di agenti patogeni quali Escherichia coli e Anaerorhabdus furcosa, oltre ad una modulazione della comunità batterica intestinale. Desideriamo qui sottolineare il grande interesse rappresentato dall’effetto benefico della “chitina”, in vista dell’impiego di farine di insetti che ne sono notoriamente ricche, come sorgente proteica. A questo proposito, risultati molto confortanti sono stati osservati anche dal nostro gruppo sull’intestino di trote alimentate con farine di Hermetia illucens cresciuto su surplus dell’ortomercato. Tra i numerosi altri studi sui probiotici, ricordiamo un recente lavoro sviluppato su orata dal gruppo di Perez-Sanchez di Torre del Sal (Spagna) e pubblicato nel 2018 su Peer Journal. In esso gli autori riportano un effetto benefico sull’intestino del probiotico B. amyloliquefaciens, nel regolare la risposta immunitaria e nello stabilire uno stato antinfiam­matorio e antiossidante, potenzialmente vantaggioso nel caso di infezione o esposizione ad agenti stressanti. Tuttavia, anche in questo caso, non sono ancora disponibili risultati, almeno sul pesce, relativi a un’effettiva maggiore resistenza all’aggressione di batteri patogeni. Complessivamente esiste un numero molto elevato di microbi benefici nell’intestino e per sostenere tali popolazioni, almeno con le conoscenze attuali, potrebbe risultare molto più efficace, oltre che enormemente più economico, fornire per via alimentare gli opportuni substrati e/o prebiotici, piuttosto che le stesse forme batteriche vive come probiotici, al fine di mantenere un equilibrio che consenta al pesce di difendersi dalle aggressioni dei patogeni.

 

I mangimi, il microbiota intestinale
In seguito alla volatilità dei prezzi di mercato per farina di pesce (FM) e olio di pesce (FO), negli ultimi anni sono stati fatti progressi significativi nella sostituzione di tali materie prime oceaniche con prodotti alternativi, tanto che attualmente alcuni mangimi per pesci commerciali possono contenere anche meno del 10% di farina di pesce e assenza completa di olio di pesce. Per quanto riguarda le risorse del Pianeta e il rapporto Fish-In/Fish-Out, ossia la quantità di risorsa oceanica utilizzata per produrre una unità di biomassa di pesce allevato, l’acquacoltura è così diventata decisamente sostenibile. Tuttavia, diversi problemi nutrizionali sono associati all’utilizzo di materie prime alternative, dovuti a un alterato equilibrio amminoacidico, carenza di alcune componenti lipidiche, biodisponibilità di alcuni nutrienti, presenza di fattori antinutrizionali o proinfiammatori. Oltre a problemi di crescita, conversione e qualità del prodotto, ne possono conseguire alterazioni della resistenza alle malattie. Ne va da sé, quindi, che la qualità del mangime è il primo obiettivo da raggiungere, al fine di ridurre la necessità di trattamenti farmacologici. Oltre ad un’adeguata integrazione con amminoacidi, vitamine e minerali carenti, vengono offerti sul mercato vari integratori e nutraceutici da miscelare ai mangimi, anche se le proposte commerciali non sono sempre opportunamente documentate. Si tratta, infatti, di prodotti che quasi sempre hanno dato buoni risultati in laboratorio, sebbene nella maggioranza dei casi i risultati dichiarati o millantati in campo non sono sempre ripetibili. Tra questi, prebiotici, probiotici, oli essenziali, stimolatori dell’immunità, i quali, incrementando i costi della formulazione, rischiano di vanificare il risparmio ottenuto con la sostituzione di FM e di FO. Da pochi anni comincia ad essere chiaro che la dieta deve dapprima consentire un corretto equilibrio nell’ecosistema microbico intestinale dei pesci, o semplicemente nel microbiota intestinale. Su queste tematiche, otre a ricerche in ambito europeo con Horizon 2020, è in corso, presso il nostro gruppo dell’Università dell’Insubria, una specifica ricerca finanziata all’interno del Progetto AGER Fine Feed For Fish (4F) che vede coinvolte altre 6 unità di ricerca nazionali e collaborazioni internazionali (www.progettoager.it/index.php/k2-blog/author/50-4f). A questo proposito si rimanda a due recenti pubblicazioni del gruppo: Rimoldi e coll., su Plos One di marzo 2018 (doi.org/10.1371/journal.pone.0193652) e Rimoldi e coll., su Peer Journal di agosto 2018 (peerj.com/articles/5355.pdf), che trattando, nel primo caso, della sostituzione di una sorgente proteica in trota e, nel secondo, di un prebiotico in orata, offrono una descrizione dei meccanismi in gioco e un’ampia documentazione dalla letteratura. Come nei mammiferi, il microbiota intestinale del pesce ha importanti funzioni per il metabolismo dell’ospite, sviluppo e maturazione della mucosa, nutrizione, immunità e resistenza contro le patologie. Il microbiota intestinale dei pesci è poi responsabile della sintesi di alcune vitamine, enzimi digestivi che il pesce non è in grado di sintetizzare e metaboliti come acidi grassi a catena corta (volatili) che rappresentano la principale fonte di energia per le cellule epiteliali intestinali, ma anche potenti agenti batteriostatici o battericidi contro i patogeni. L’intestino di pesce ospita una vasta gamma di batteri, principalmente Lactobatteriacee, che possono inibire i batteri patogeni secernendo composti antimicrobici, come acido lattico, acetico, formico, propionico e butirrico. Per contro, un microbiota squilibrato potrebbe influenzare negativamente la nutrizione e la crescita dei pesci, alterare negativamente le funzioni immunitarie intestinali, aprendo così la strada allo sviluppo di patologie. A questo proposito, anche i lattobacilli potrebbero avere un ruolo attivo nella difesa dell’ospite contro l’invasione batterica patogena a livello intestinale. È noto come i lattobacilli inibiscano la crescita di agenti patogeni producendo cataboliti come acido lattico, perossido di idrogeno, batteriocine e bio-tensioattivi che, con meccanismi diversificati, costituiscono una potente difesa contro batteri patogeni. I tensioattivi prodotti da alcuni lattobacilli sono costituiti da una glicoproteina con attività antimicrobica e antiadesiva, con efficacia provata contro agenti patogeni come Staphylococcus aureus, Streptococ­cus agalactiae e Pseudomonas aeru­ginosa e presumibilmente con­tro molti altri di interesse per l’acquacoltura. Laboratori in quasi tutto il mondo sono impegnati ad approfondire questa tematica, anche se con approcci non sempre confrontabili. Tuttavia, molto lavoro rimane ancora da fare ed i risultati ottenuti da vari gruppi richiedono approfonditi confronti, in quanto non sempre i risultati proposti sono di interpretazione univoca. A titolo di esempio, in due esperimenti condotti dal nostro stesso gruppo di lavoro su trota iridea, un’alimentazione costituita con proteine provenienti da piante terrestri come piselli e soia ha mostrato di favorire tendenzialmente un aumento del rapporto Firmicutes/Proteobacteria, rispetto ad una dieta a base di FM. Al contrario, sostituendo FM con una miscela di proteine vegetali nella dieta di orata (Sparus aurata), si è osservato un effetto negativo sull’abbondanza relativa del Phylum Firmicutes in tutto l’intestino, in particolare sui lattobatteri appartenenti ai generi Streptococcus e Lactobacillus. Diversi generi di batteri lattici, come Streptococcus, Lactobacillus, Leuconostoc e Carnobacterium appartenenti ai Firmicutes, costituiscono una parte normale del microbiota intestinale dei pesci e sono generalmente considerati microrganismi benefici associati ad un epitelio intestinale sano. Questi generi batterici, infatti, sono stati spesso usati e vengono tuttora proposti come probiotici per i pesci e per altri vertebrati, con risultati su campo raramente soddisfacenti, almeno per il momento. D’altra parte, con un mangime con una elevata inclusione di farine di avicoli, abbiamo riscontrato una quantità severamente ridotta di Lac­tobacillales, mentre l’ambiente era dominato dai γ-Protobacteria, rappresentati principalmente da membri appartenenti agli ordini Aeromonadales e Vibrionales, i quali includono potenziali generi patogeni, come Photobacterium e Aeromonas. Anche se ciò, nelle condizioni controllate dell’esperimento, non ha influenzato negativamente la conversione o la crescita e neppure la morbilità, potrebbe comunque aver influenzato la suscettibilità agli agenti patogeni o alle specie batteriche opportuniste. Sebbene queste nuove acquisizioni scientifiche aprano una strada molto importante verso la conoscenza che ci consentirà di eliminare completamente gli antibiotici da tutta l’acquacoltura, siamo ancora lontani dall’aver fatto chiarezza sugli estremamente complessi meccanismi che regolano l’equilibrio del microbiota intestinale e su come lo si possa manipolare per potenziare i suoi effetti benefici sul controllo delle patologie, quindi sulle differenze di risposta tra le varie specie ittiche allevate. Tuttavia, le conoscenze nel frattempo acquisite consentono fin da ora di evitare alcuni gravi errori nella formulazione di mangimi, dove le risorse oceaniche sono sostituite da proteine e oli vegetali, residui della lavorazione di avicoli, farine di insetti. Concludendo ancora con J.A. Hargreaves, gli AMRs rappresentano la “quintessenza” di un approccio One Health Issue, ossia un approccio verso condizioni ottimali di salute per l’uomo, per gli animali e per l’ambiente, quindi un approccio da seguire in acquacoltura. Molti aspetti richiedono ancora approfondimento e sperimentazione pilota. Peraltro abbiamo a disposizione alcuni presidi ad attività farmacologica in grado di sostituire parzialmente gli antibiotici, ma non abbiamo ancora una soluzione semplice, ugualmente potente. Se molta ricerca è ancora necessaria per raggiungere l’obiettivo generalizzato dell’acquacoltura antibiotic free, almeno abbiamo ormai idee abbastanza chiare su cosa andare a cercare e sperimentare, con­sapevoli che la soluzione molto probabilmente non si troverà in una semplice molecola alternativa al­l’antibiotico, ma piuttosto in un più complesso protocollo comprendente trattamenti associati, con attività sinergica e con finalità preventiva prima che terapeutica.
Marco Saroglia
Genciana Terova

Università degli Studi
dell’Insubria, DBSV, Varese

 

Didascalia:  secondo un recente editoriale di John A. Hargreaves del magazine World Aquaculture, almeno il 75% degli antibiotici utilizzati in acquacoltura può essere rilasciato nell’ambien­te circostante.

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