El virus de la necrosis pancreática infecciosa (IPNV) es un virus de ARN bicatenario de la familia Birnaviridae , del género Aquabirnavirus . [1] El virus , que causa la enfermedad altamente infecciosa necrosis pancreática infecciosa , afecta principalmente a los salmónidos jóvenes , lo que provoca una alta mortalidad , que ocasionalmente supera el 90 por ciento en las primeras etapas. [2] Se han aislado virus IPNV o similares a IPNV en todo el mundo de al menos 32 familias de salmónidos y peces no salmónidos de agua salada y dulce, incluidos el salmón , el pez plano , el lucio , la anguila y otros. [3] [4] Otros organismos acuáticos infectados incluyen 11 moluscos y 4 especies de crustáceos . [4] [5] [6] [7] Debido a su amplia gama de huéspedes y su alta mortalidad, el virus es de gran preocupación para la acuicultura mundial . [8] [4] Además de la persistencia en los huéspedes, el IPNV también es perpetuo en el medio ambiente, sobrevive en una variedad de condiciones y es capaz de infectar peces con tan solo 10 1 TCID 50 /ml del virus. [9] [10] [11] El virus, que se encuentra en Europa, América del Norte, América del Sur, África, Asia y Australia, ha provocado pérdidas significativas en la maricultura de salmón del Atlántico , trucha de arroyo y trucha arco iris . [11]
Descritos por primera vez en 1940 en truchas de piscifactoría, los brotes de IPNV ocurren principalmente en alevines como la etapa más susceptible, primero en agua dulce y luego nuevamente después de una transferencia al agua de mar como post-smolts . [12] [13] Los supervivientes como portadores asintomáticos representan una amenaza significativa para los brotes continuos a través de la transmisión horizontal y vertical del virus a través de la materia excretada . [9] El virus se clasifica en los serogrupos A y B: el grupo A contiene nueve serotipos y el B un serotipo. [4] Con un virión de 65-70 nm de diámetro y estructura icosaédrica, el genoma del virus se divide en dos segmentos de ARN bicatenario que codifica 5 proteínas. [11] [1] Una infección del huésped a menudo se identifica basándose en una inspección visual , con varias características externas e internas clave. [14] [1] Un método de diagnóstico biológico molecular comúnmente utilizado son los ensayos de RT-PCR . [11] Los intentos de controlar el IPNV han incluido la reducción de la transmisión horizontal y vertical , la vacunación y la cría selectiva . [15] [11]
El virus de la enfermedad de necrosis pancreática infecciosa (IPNV) causa la enfermedad de necrosis pancreática infecciosa (IPN) en peces; la mayoría de las enfermedades se han documentado en peces salmónidos jóvenes de piscifactoría. [9]
El virus de la enfermedad de necrosis pancreática infecciosa (IPNV) es un virus de ARN bicatenario bisegmentado que pertenece al subgrupo Aquabirnavirus de Birnaviridae . [16] El virión de IPNV tiene un perfil hexagonal sin envolturas y un diámetro de aproximadamente 60 nm. [12] [17] Hasta la fecha, el Comité Internacional de Taxonomía de Virus (ICTV) sólo incluye otros dos Aquabirnavirus : el virus Tellina y el virus de la ascitis de cola amarilla. [dieciséis]
Como miembro del Aquabirnavirus, el IPNV se divide en dos serogrupos, A y B, cada uno de los cuales contiene serotipos numerados. [4] Dentro del serogrupo A, el serotipo A1 incluye variantes como VR-299 y la cepa Buhl que se encuentra en los EE. UU. [12] Los serotipos A2 a A5 se han encontrado en Europa y los serotipos A6 a A9 se han encontrado en Canadá. [12] El serogrupo B se compone de una única variante llamada TV-1. [12]
El virus de la necrosis pancreática infecciosa tiene dos genomas de ARN segmentados, los segmentos A y B. [18]
El segmento A contiene la información genética necesaria para producir la poliproteína, que consta de los genes pVP2, VP3, VP4 y VP5. El segmento A también contiene factores de virulencia. [19]
El segmento B contiene información genética para crear una enzima ARN polimerasa dependiente de ARN hecha de VP1. [12] [18]
La composición de la superficie de las partículas virales involucra un área específica de la proteína de la cápside VP2 vinculada a la especificidad del huésped , la virulencia y el serotipo. [12] [20]
El virus de la necrosis pancreática infecciosa tiene entre 65 y 70 nm de diámetro, [11] con estructura icosaédrica. [1] Tiene icosaedros de una sola capa y sin envoltura. [11] [21] Su densidad de flotación es de 1,33 gramos por cm 3 . [21] Al igual que otros Birnavirus, tiene una sola célula icosaédrica T = 13 y no tiene cápside interna. [22] La cáscara está formada por 120 subunidades de una proteína de cubierta. [22]
El virus de la necrosis pancreática infecciosa tiene 2 segmentos de ARN bicatenario, el segmento A y el segmento B. [11] [1] El segmento A tiene 3097 pares de bases de largo, [21] y tiene dos marcos de lectura abiertos parcialmente superpuestos , uno grande y otro pequeño. . El segmento B tiene 2784 pares de bases de largo [21] y tiene un marco de lectura abierto. [1]
El ARN viral codifica las proteínas VP1, VP2, VP3 y VP3a, VP4, VP5 y VP1-ARN polimerasa dependiente de ARN . [11] [21] VP1, la proteína más grande con 94 kDa, [21] es responsable de la síntesis de ARNm viral. [11] El extremo 5' del ARN está unido a un residuo de serina en el VPg mediante un enlace fosfodiéster , [21] permitiendo que el VPg actúe como un sustituto de la tapa durante la traducción . [23] VP2 (54 kDa) [21] es la principal proteína estructural , [11] y es responsable de la unión celular. [17] VP3 y VP3a son los polipéptidos más abundantes , aunque debido a su tamaño más pequeño (31 kDa y 29 kDa, respectivamente), contribuyen menos a la masa viral general que VP2. [21] VP3 y VP3a tienen 3 funciones importantes en la morfogénesis : interactúa con V2 (la proteína de la cápsida), se asocia con el genoma viral y recluta polimerasa en las cápsidas . [24] VP4 convierte pre-VP2 en la proteína de la cápside VP2, mientras que VP5 probablemente esté relacionada con la expresión genética . [11]
Un único ciclo de replicación del IPNV, que tiene lugar en el citoplasma , dura entre 16 y 20 horas a 22 grados centígrados. Esta se encuentra dentro de la temperatura óptima para la replicación, que está entre 20 y 24 grados centígrados. [17] [21] La replicación es lenta o se detiene por completo en células por encima de 24 grados Celsius. [21]
En 1940, se encontró el primer síntoma de necrosis pancreática en el salmón del Atlántico cultivado en Canadá, Salvelinus fontinalis , lo que provocó pérdidas significativas de truchas juveniles. [12] En la década de 1950, se observó el mismo síntoma en Oncorhynchus mykiss en los Estados Unidos, y la enfermedad de los peces se denominó necrosis pancreática infecciosa (NPI). [12] Poco después, la infección se expandió a Europa. [15]
En 1960, el Dr. Wolf del Laboratorio de Enfermedades de los Peces del Este de Estados Unidos identificó con éxito la causa desconocida de la enfermedad y aisló el virus de las células de los peces. [12] Se descubrió que el agente infeccioso responsable de la NPI era un virus icosaédrico pequeño, sin envoltura , perteneciente a la familia Birnaviridae, y se denominó virus de la necrosis pancreática infecciosa (IPNV). [4] Desde su descubrimiento, el IPNV ha sido reconocido mundialmente como un patógeno crítico para los salmónidos, lo que ha provocado altas tasas de mortalidad en peces juveniles y pérdidas económicas en el sector de la acuicultura. [4]
Después del primer aislamiento del virus de la necrosis pancreática infecciosa, científicos de diferentes países aislaron el virus utilizando la técnica del Dr. Wolf. [12]
Después de la primera detección de IPNV fuera de la familia Salmonidae en 1972, se ha encontrado IPNV en diversas familias de peces, incluidas varias especies de salmónidos como la trucha arco iris, el salmón del Atlántico, el salmón coho , el salmón chinook y la trucha marrón , así como otras especies de peces. como el rodaballo , el fletán y el lobo moteado . [25] [26] [27] [12] [4] [3] En 1995, el IPNV se había registrado en 32 familias de peces, 11 familias de moluscos y 4 familias de crustáceos. [4]
En Europa, la primera cepa de IPNV se aisló en 1971. [28] Un estudio ha demostrado que la cepa encontrada en Europa tiene propiedades antigénicas distintas en comparación con la cepa VR229. [28]
En Noruega, el aislamiento inicial del IPNV se produjo en 1975 en la trucha arco iris de agua dulce. [15] La necrosis pancreática infecciosa (NPI) se clasificó como una enfermedad de declaración obligatoria entre 1991 y 2008 en Noruega. [15]
En 1964, se observó el síntoma de necrosis pancreática infecciosa entre Oncorhynchus mykiss juveniles criados en Nagano y Shizuoka , Japón. [29]
Utilizando la técnica del Dr. Wolf mencionada anteriormente, el Dr. Sano aisló el virus de las células de los peces e identificó que el IPNV causaba los síntomas de los peces. [12] Después del hallazgo de Sano, las granjas impusieron varias medidas preventivas mediante la cría de huevas de pescado y peces juveniles por separado y la desinfección. [12] La aparición de NPI alcanzó su punto máximo en 1972, pero ha disminuido desde entonces. [12] En la década de 1980, la NPI se había convertido en una enfermedad viral esporádica entre los peces en Japón debido a la cría selectiva de peces más sanos y al aumento de las variantes del virus con menor patogenicidad. [19] [30]
Los brotes del virus de la necrosis pancreática infecciosa (IPNV), que infectan predominantemente a salmónidos jóvenes, ocurren tanto en alevines como en parr (etapa de agua dulce) y más tarde como post-smolts semanas después de la transferencia al agua de mar. [13] [1] El IPNV puede persistir en infecciones subclínicas en peces, que pueden actuar como reservorios del virus. [8] [9] Esta persistencia en tejidos particulares parece posible debido a la reducción de la replicación en cepas de alta y baja virulencia , lo que permite que el virus evada la detección por las defensas inmunes del huésped . [31] Estos portadores suelen ser propagadores de por vida, planteando un peligro para otros peces sanos, ya sea por la recurrencia de la enfermedad dentro del portador bajo estrés, o como fuentes de transmisión horizontal y vertical. [11] [8] [9]
La transmisión horizontal tiene lugar cuando los peces portadores del IPNV eliminan el virus en la orina y las heces, aumentando durante el estrés. [1] [8] [9] La entrada al huésped puede ocurrir una o varias veces a través de las branquias , a través de las células epiteliales intestinales o mediante absorción cutánea . [32] [9] Una vez dentro, las vías precisas utilizadas en la absorción celular del virus son en gran medida cuestionadas; sin embargo, un estudio reciente propone la participación de la proteína no muscular de la cadena pesada de miosina 9 ( Myh9 ), lo que permite la entrada viral . [33] Se especula que la conservación de Myh9 en muchos de los huéspedes del IPNV contribuye a la amplia gama de huéspedes del virus. [33]
Otra salida del virus es a través de los fluidos reproductivos hacia la descendencia (óvulos) durante la transmisión vertical. [11] [1] [9] La progenie se infecta con el IPNV a través de los fluidos gonadales de reproductores machos y hembras maduros . [34] [35] Esto se ha observado en la trucha de arroyo y la trucha arcoíris, [36] [37] pero aún no se ha demostrado en el salmón del Atlántico, aunque se sospecha. [38] [39]
La transmisión del IPNV a través del agua a larga distancia también puede ser posible, ya que el virus permanece viable en el mar, el agua dulce y los sedimentos durante varios meses. [40] Una vez introducido, el virus es estable en un amplio rango de pH (3-9) y temperatura, lo que lo hace resistente a muchos desinfectantes . [1] [11] En un caso, se encontró que el virión aún era viable después de permanecer a 60 C durante 60 minutos. [41] La transmisión a larga distancia aumenta los riesgos de transmisión de la granja a la naturaleza , como ya se ha observado durante la infección de peces residentes aguas abajo de una granja que experimenta un brote . [42]
Otras fuentes de transmisión del virus incluyen aves silvestres, escapes de granjas y transporte entre granjas (huevos infectados, alimento, equipo, inventario) junto con el agua y dentro de los grupos de peces (transmisión vertical y horizontal) discutidos anteriormente. [43] [44] Además de los portadores y las fuentes de transferencia, la capacidad del virus para infectar una gama tan amplia de especies crea áreas endémicas para el IPNV. [10] [45]
El seguimiento en las granjas mediante inspección visual se utiliza a menudo para identificar brotes de casos agudos del virus de la necrosis pancreática infecciosa. [11] Los síntomas iniciales comunes son pérdida de apetito y depresión en los peces infectados. [11] [46] También se producen otros cambios en la apariencia, como piel oscura, branquias pálidas, exoftalmia y abdomen distendido. [14] [1] [46] [9] [47] Las hemorragias cutáneas causadas por el virus también se pueden observar en el vientre. [11] [9] Los peces que padecen la enfermedad muestran un comportamiento y patrones de natación anormales, es decir, períodos de excitación observados en movimientos giratorios seguidos de hundimiento en un período de depresión. [47] [11] [1] Los peces portadores del IPNV no muestran signos clínicos del virus, lo que hace que la detección visual de una infección persistente sea ineficaz. [48] [1]
En los peces infectados, el daño a casi todos los órganos es visible, específicamente necrosis y lesiones en el páncreas y necrosis multifocal en el hígado, que tiene un aspecto pálido. [11] [9] [1] Los riñones , el bazo (grupos de monocitos), la vesícula biliar (agrandada) y el tracto gastrointestinal (moco blanco) también se ven afectados. [11] La ascitis produce una acumulación de líquido transparente amarillento que agranda el abdomen. [11] [1] La infección por el virus también aparentemente produce respuestas fisiológicas dentro del sistema esquelético de los peces salmónidos. [14] Si bien estos síntomas son comunes debido a la rápida propagación del virus en la sangre, los cambios patológicos en órganos específicos varían con la edad y la especie de pez, así como con la cepa viral . [9] [11]
Las tasas de mortalidad reportadas de alevines de cultivo en las fases de agua dulce y de mar difieren: la fase de agua dulce varía desde mínima hasta casi el 100% y la fase de agua de mar produce entre un 10% y un 20% de muerte de peces infectados. [1] Las características del huésped, del medio ambiente y del virus influyen en las tasas de mortalidad observadas. [8] [10] [1] La mortalidad más alta se observa típicamente en salmónidos jóvenes, y disminuye con el aumento del peso corporal. [46] Otros factores como la especie, la salud de los peces y las diferencias genéticas conducen a variaciones en la susceptibilidad . [46] [9] Las condiciones ambientales influyen en la infección aguda a través de factores estresantes como la temperatura y la calidad del agua , lo que provoca brotes en peces asintomáticos . [9] [8] Además, el alto volumen de pescado en la acuicultura también induce estrés y crea condiciones óptimas para la transmisión y evolución del virus. [20] [9]
Las propiedades virales que contribuyen a la persistencia y mortalidad de los huéspedes incluyen una amplia gama de serotipos y cepas de virus, así como cargas virales asociadas con cada grupo de virus. [1] Esta variación afecta la eficiencia de la transferencia horizontal del virus, siendo las cepas altamente virulentas más efectivas que las variaciones con baja virulencia. [1] Además, la estabilidad del virus en un rango de temperatura, pH y salinidad y su capacidad para infectar a muchos huéspedes diferentes hace que el IPNV persevere tanto en el entorno como en los huéspedes. [10] [1] La persistencia viral en huéspedes y entornos alternativos en una variedad de condiciones crea condiciones en las que el virus sigue siendo una amenaza a largo plazo. [49] Las diferencias en la virulencia (10% -90%) de las cepas junto con las variaciones en las características del huésped y los factores estresantes ambientales influyen en las tasas de mortalidad causadas por el virus. [1] [11] [46]
En la actualidad, se ha informado sobre el virus de la necrosis pancreática infecciosa en Europa, América del Norte, América del Sur, Sudáfrica, Asia y Australia, donde representa una gran amenaza para la acuicultura debido a su amplia gama de huéspedes y su alta mortalidad. [50] [11] Como tal, ha habido un impulso generalizado para encontrar una técnica rápida y precisa para identificar el virus. Los métodos actuales de diagnóstico se dividen en categorías de síntomas clínicos (descritos anteriormente), pruebas de laboratorio e historia clínica. [48] La inspección visual es de gran utilidad para los salmónidos jóvenes, pero es inadecuada para detectar portadores asintomáticos. [50]
Los exámenes de laboratorio que utilizan procesos biológicos moleculares varían pero a menudo incluyen citometría de flujo , cultivo celular , histología y métodos inmunológicos. [11] ELISA es una técnica comúnmente utilizada ya que permite la detección de antígenos virales utilizando muestras de tejido infectado . [51] [11] Sin embargo, pruebas como ELISA y la inmunohistoquímica han sido criticadas por el requisito de muestras frescas y un alto título viral . [52] Estudios más recientes han propuesto el uso de la RT-PCR más eficiente y rápida y sus variantes para realizar pruebas de IPNV. [48] [49] [46] [53] [52] [11] También se ha sugerido que debido a una alta carga viral en las aletas pectorales de los peces infectados, los ensayos de RT-PCR podrían ser una alternativa no letal de detección. [53] Una combinación propuesta de RT-PCR y citometría de flujo afirma ser eficaz para identificar el virus en títulos de 1x10 2 y 1x10 3 TCID 50 /ml, en comparación con la concentración estándar de 1x10 4 TCID 50 /ml comúnmente utilizada. [11] También se han propuesto otros métodos modernos para la identificación temprana, incluidos biosensores y RT-LAMP . [54] [55] [11]
Ha habido diversos intentos de reducir la transmisión y aumentar la protección contra el virus de la necrosis pancreática infecciosa (IPNV). Se ha demostrado que la cría selectiva y la vacunación son formas viables de al menos reducir las tasas de infección. [15]
La transmisión horizontal (transmisión entre individuos de la misma generación) se puede reducir mediante la zonificación y separación de diferentes áreas, la vigilancia de los peces y la eliminación de todos los peces afectados por condiciones de necrosis pancreática infecciosa. [9] La transmisión vertical (transmisión de una generación a la siguiente) se puede reducir si no se utilizan supervivientes de la infección para reproducirse y se eliminan los individuos afectados del plantel reproductor . [9]
Desde que comenzaron las investigaciones sobre la vacunación contra el virus de la necrosis pancreática infecciosa, se han probado diferentes tipos de vacunas, así como diferentes métodos de vacunación. La vacunación oral a gran escala de peces jóvenes probablemente sea el mejor método [56] , ya que la inyección a cientos de alevines no es práctica. [17] Sin embargo, la eficacia de la vacuna puede verse limitada cuando se vacunan peces jóvenes, porque el sistema inmunológico de los peces no se ha desarrollado completamente hasta después de la etapa de alevines. [17] Aún así, hay trabajos prometedores sobre vacunas. Algunos antígenos pueden degradarse en el sistema digestivo después de la ingestión oral, lo que presenta otro problema potencial. Sin embargo, las bacterias del ácido láctico se pueden utilizar en una vacuna y se ha demostrado que reducen significativamente la cantidad de IPNV en las poblaciones de trucha arco iris. [56] También existe la posibilidad de utilizar partículas similares a virus (VLP) como agente vacunal, que se ha demostrado que tiene un alto potencial. [57] La cría selectiva ha tenido un gran éxito en la reducción de la mortalidad y la propagación del IPNV. [15] En el salmón del Atlántico, se ha demostrado que la resistencia es conferida por variaciones en un gen singular, aunque desde entonces, peces previamente resistentes han sido infectados y asesinados por una nueva cepa de IPNV. [15]
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