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USO DE HONGOS NEMATÓFAGOS: UNA
HERRAMIENTA BIOTECNOLÓGICA PARA
E L C O N T R O L D E N E M AT O D O S
PARÁSITOS DEL GANADO
Centro Nacional de Investigación Disciplinaria en Parasitología Veterinaria
FOLLETO TÉCNICO No.7
DICIEMBRE 2009
USO DE HONGOS NEMATÓFAGOS:
UNA HERRAMIENTA
BIOTECNOLÓGICA PARA EL
CONTROL DE NEMATODOS
PARÁSITOS DEL GANADO
Autores:
Dr. Pedro Mendoza de Gives.
M. en C. Rosa Ofelia Valero Coss.
INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONES FORESTALES
AGRICOLAS Y PECUARIAS
CENTRO NACIONAL DE INVESTIGACIÓN DISCIPLINARIA EN
PARASITOLOGÍA VETERINARIA
JIUTEPEC, MORELOS,MÉXICO
Diciembre de 2009
No esta permitida la reproducción total o parcial de este libro, ni la
transmisión en ninguna forma o por cualquier medio, ya sea
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La información contenida en cada uno de los capítulos es
responsabilidad del autor.
Primera edición 2009
Impreso en México
Esta obra se terminó de imprimir
En Diciembre del 2009
Editores de la publicación:
Dr. Rodrigo Rosario Cruz
ISBN. 978-607-425-293-4
Folleto Técnico No. 7, Diciembre de 2009
CENTRO NACIONAL DE INVESTIGACIÓN DISCIPLINARIA EN
PARASITOLOGÍA VETERINARIA
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62500, Morelos
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Fax: (777)3192850 ext 129
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INDICE
Resumen………………………………………............. 3
Introducción……………………………………............
Las parasitosis gastrointestinales del ganado:
Un serio problema que enfrentan los
productores………………………............................... 3
Desparasitación del ganado:
Un problema que no tiene fin……………….............. 5
Medicamentos antihelmínticos con largo efecto
residual:Pros y contras............................................. 6
Resistencia antihelmíntica:
Una creciente amenaza para el sector
pecuario…………………………................................ 7
Búsqueda de alternativas de control parasitario
diferentes a los químicos
antihelmínticos………………………………............... 8
Organismos del suelo……………………………….... 9
Hongos nematófagos para el control
de nematodos parásitos del
ganado…………………………………….................... 11
Clasificación de hongos nematófagos
según su modo de acción……………………………. 13
Aislamiento de hongos nematófagos……………….. 14
Producción de hongos nematófagos………………... 15
Identificación taxonómica de hongos
nematófagos……………………................................. 16
1
Aplicación biotecnológica de hongos
nematófagos en el control de parasitosis
gastrointestinales causadas por nematodos al
ganado………………………...................................... 20
Conclusiones………………………………................. 23
Literatura citada……………………………................. 23
2
Resumen
Las parasitosis causadas por nematodos al ganado provocan
severos daños a la salud de los animales, pudiendo llegar a causar la
muerte en animales jóvenes en infecciones masivas. Este problema
implica para los ganaderos un gasto constante y permanente en
tratamientos antihelmínticos que muchas veces son infructuosos ya
que los parásitos después de estar expuestos a los tratamientos
químicos han desarrollado resistencia antihelmíntica y como
consecuencia los antihelmínticos son cada vez menos eficaces
contra los parásitos. Existen diversas de alternativas de control que
pueden ser exploradas como la rotación de potreros, el uso de
extractos de plantas con actividad nematicida, las agujas de cobre y
la suplementación proteica del ganado. En este folleto se aborda de
manera general la problemática que representan las parasitosis
causadas por nematodos al ganado y el incremento alarmante de la
resistencia antihelmíntica.
Asimismo, se presentan algunas alternativas de control parasitario
haciendo énfasis en el uso de hongos nematófagos de la especie
Duddingtonia flagrans que han demostrado tener un gran potencial
como una herramienta de control biológico de estas importantes
enfermedades parasitarias.
Introducción
Las parasitosis gastrointestinales del ganado: Un serio
problema que enfrentan los productores
La producción ganadera en México se ve afectada por diversos
problemas derivados principalmente por una nutrición deficiente
debido a la falta de pastos abundantes y alimentos de buena calidad.
La crisis mundial de los granos para la alimentación del ganado que
actualmente enfrenta la industria pecuaria, contribuye enormemente
a deteriorar la economía de los productores. Aunado a esto, una serie
de problemas infecciosos causados principalmente por un grupo de
parasitosis que afectan al tracto digestivo de los animales y que se
conocen como nematodiasis gastrointestinales o gastroenteritis
parasitarias (Valcárcel Sancho et al., 2009) afectan severamente la
función zootécnica del ganado.
3
Estas enfermedades han sido consideradas de gran importancia
económica pues los animales dejan de comer, pierden peso y son
susceptibles a contraer otras enfermedades; disminuyendo de
manera alarmante su potencial productivo e inclusive en casos de
infecciones agudas en corderos jóvenes se puede llegar a presentar
la muerte (Waruiru et al., 2006).
Los parásitos se encuentran dentro de los órganos del tracto
digestivo, abomaso e intestinos grueso y delgado, en donde machos
y hembras copulan da como resultado que las hembras produzcan
miles de huevos que son eliminados al medio ambiente junto con las
heces de los animales (Cordero del Campillo, 1999).
En las heces, los huevos al encontrar condiciones optimas de
humedad y temperatura, desarrollan una larva en su interior la que en
unas cuantas horas eclosiona e inicia una vida larval no parásita y se
le conoce como fases de vida libre. En esta etapa, las larvas se
mueven en las heces o salen de ellas en busca de alimento
consistente en detritus orgánicos, bacterias, esporas de hongos,
entre otras cosas y van desarrollando y evolucionando hasta
convertirse en larvas del segundo estado evolutivo y finalmente
alcanzan su tercer estadio o larvas infectantes (L3). Estas larvas en el
suelo pueden tomar dos caminos dependiendo de las condiciones
ambientales principalmente de la radiación solar y la humedad; ya
sea que migren hacia en suelo en donde se entierran por debajo de la
superficie cuando la radiación solar se incrementa, o bien migran
hacia las partes altas de los pastos durante las horas de baja
intensidad de la radiación solar, como al amanecer, en donde quedan
disponibles en las gotitas de rocío para que sean ingeridas por los
animales junto con el pasto (Liébano Hernández et al., 1998). Estas
larvas son muy resistentes a condiciones adversas en la naturaleza y
pueden permanecer viables durante largos períodos enterrándose
por debajo del suelo y migrando hacia los pastos todos los días (Altaif
and Yakoob, 1987). Esta situación, es en realidad la razón principal
del porque los ganaderos tienen que estar desparasitando de
manera continua, ya que los animales siguen ingiriendo larvas al
comer el pasto y la desparasitación tendrá un efecto temporal. La
tercera larva cuando ha sido ingerida por un nuevo animal
susceptible, al ingresar al tubo digestivo y por acción de los jugos
gástricos emerge de la cubierta o vaina que lo rodea para
transformarse en el primer estadio parásito en el abomaso o
intestinos delgado o grueso del hospedero, y aquí entra en una fase
de su ciclo biológico llamada fase tisular o histotrópica, durante la
cual la larva infectante penetra a las fosetas de las glándulas
gástricas.
4
Ahí se alimenta y crece ya sea en la mucosa o después que ha
abandonado a ésta, para vivir en la cavidad del abomaso y muda una
vez más para transformarse en la quinta larva, esta se desarrolla
directamente, sin ecdisis posteriores, hasta transformarse en un
gusano adulto macho o hembra. (Riaz Chaudary et al., 2007).
La cuarta y quinta larvas succionan sangre ocasionando lesiones
hemorrágicas en la mucosa del abomaso y viven bajo los coágulos
de sangre que se forman sobre ellas (Sendow, 2003).
Los gusanos adultos también perforan la mucosa del abomaso por
medio de las pequeñas lancetas bucales y succionan asimismo
sangre. Todo el desarrollo parasitario tiene lugar en el abomaso, y la
actividad de estos irrita la mucosa provocando inflamación. Y como
extraen cantidades considerables de sangre se desarrolla la anemia
que se manifiesta por la palidez de la conjuntiva y de las encías, los
animales se vuelven indiferentes y se desnutren, el pelo se pone
quebradizo y opaco, los animales pierden el apetito y son incapaces
de recuperar el peso normal y en ocasiones mueren. (Lapage 1975;
Kassai, 1999).
Desparasitación del ganado: Un problema que no tiene fin
Para contrarrestar los graves estragos causados por las parasitosis
gastrointestinales los ganaderos regularmente recurren a la
desparasitación del ganado con medicamentos de naturaleza
química que adquieren en farmacias veterinarias de la localidad.
Este método de control es el más utilizado hasta la fecha por su fácil
acceso y relativamente bajo costo, el cual hace uso de
antihelmínticos que es hasta ahora el único método de control
“aparentemente” efectivo que permite reducir las cargas parasitarias
y con ello los problemas de salud en el ganado que tanto afectan a los
ganaderos y a su economía. En este contexto existen algunos
problemas que es importante analizar. En primer lugar, como se
mencionó previamente las larvas infectantes de los nematodos
gastrointestinales se encuentran disponibles de manera regular en
las gotas de rocío del pasto (Merial, 2009); esto hace que una vez que
los medicamentos administrados en los animales al ser eliminados
del organismo los animales al ingerir el pasto con larvas se vuelvan a
infectar casi de manera inmediata.Como consecuencia la salud
conseguida por las desparasitaciones es temporal ya que los
animales serán expuestos de manera indefinida a las parasitosis
(Jallow et al., 1995)
5
Dicho de otra manera, las larvas en el pasto se encuentran lejos de la
acción de los medicamentos administrados en los animales y cuando
son ingeridas por los animales cuando el medicamento ha sido ya
eliminado del organismo, estas larvas se establecen en los animales,
continúan con su desarrollo completando su ciclo evolutivo, llegando
a convertirse en adultos sexualmente maduros que copularán,se
producirá de nuevo otra gran cantidad de huevos que saldrán junto
con las heces del ganado a contaminar los potreros y de esta manera
la infección se dispersará de manera continua y permanente en los
pastos de manera indefinida. Este eficaz sistema biológico de los
parásitos ha sido producto de un proceso evolutivo y adaptativo de
muchos años y se le ha acuñado el término de “Refugia” y permite
mantener principalmente durante las épocas de lluvia una cantidad
constante de larvas infectantes disponibles en la parte alta de los
pastos para ser ingeridas por los animales (Kenyon et al., 2009; Pech
et al., 2009).
Medicamentos antihelmínticos con largo efecto residual:
Ventajas y Desventajas
Existen por otro lado, algunos medicamentos antihelmínticos de
larga duración que poseen un prolongado efecto residual lo que
permite que el principio activo gradualmente se vayan eliminando del
organismo con lo cual los animales logran una protección más
duradera, un ejemplo de estos productos comerciales son las
Lactonas Macrocíclicas que han sido utilizadas con vehículos que
captan el compuesto activo y lo van liberando lentamente lo que
confiere a los animales una protección de “larga duración” contra el
ataque de los parásitos durante un largo periodo de tiempo (Lifschitz
et al., 2007). El problema con este tipo de compuestos es que por un
lado la carne y productos animales de los animales tratados no
pueden ser destinados durante ese largo período para consumo
humano mientras no haya transcurrido el efecto residual de los
antihelmínticos y si por alguna razón el ganadero requiere de
comercializar ese ganado, se corre el riesgo de que la carne o los
productos de ese animal sea comercializada conteniendo el residuo
contaminante del medicamento con la inminente consecuencia en
salud pública (Palma et al., 2006). Aunado a esto, la constante y
prolongada eliminación de los residuos de estos compuestos
químicos hacia el ambiente es además considerado otro problema
de tipo ecológico ya que muchos productos quedan activos por un
tiempo en el ambiente y pueden llegar a afectar a organismos
benéficos con una importante repercusión ambiental.
6
Por otro lado, este tipo de productos son regularmente considerados
y comercializados como compuestos “endectocidas” término que se
ha acuñado para medicamentos de tal amplio espectro de acción que
ataca a diferentes grupos de parásitos, tanto ectoparásitos como
endoparásitos (Díaz Carrasco et al., 1998). Esta “virtud” comercial
puede tener efectos indeseables ya que si bien el amplio espectro de
acción permite atacar de manera sencilla y eficaz a un gran grupo de
parásitos internos y externos, aún cuando la población de alguno de
los parásitos es tan baja que no justificaría la desparasitación, la
exposición constante y continua de estos compuestos hacia los
parásitos de manera inminente acorta los tiempos de presentación
de la resistencia antiparasitaria.
Resistencia antihelmíntica: Una creciente amenaza para el
sector pecuario
Los animales que reciben un tratamiento antiparasitario adecuado,
en teoría a las pocas horas deberían haber quedado desparasitados
y haber destruido y eliminado del organismo a la mayoría de los
parásitos. Sin embargo, existe una queja constante de productores,
principalmente de ovinocultores de diversas zonas productoras del
país, en la que señalan que no obstante que se han llevado a cabo los
tratamientos químicos antihelmínticos siguiendo cuidadosamente
las recomendaciones del Médico Veterinario Zootecnista, los
animales siguen presentando la signología indicativa de parasitosis.
Esta situación sugiere que los parásitos han desarrollado una
Resistencia a los compuestos administrados (Mendoza de Gives,
1998; FAO, 2001; Stear et al., 2007). Esta situación se ha
comprobado a través de exámenes coprológicos y se ha
determinado que algunos productos ya han disminuido su eficacia
antihelmíntica debido a la presencia de la Resistencia antihelmíntica.
La Resistencia Antihelmíntica es un proceso genético a través del
cual los parásitos que han sido expuestos a los antihelmínticos
durante periodos prolongados modifican su genoma mediante una
mutación logrando que un producto que regularmente a una dosis
establecida mataría a la mayoría de los parásitos en los animales su
eficacia se vea disminuida (Köler, 2001). El fenómeno de la
resistencia en los parásitos es debido a que al desparasitar
constantemente a los animales con un mismo compuesto o
compuestos con un mecanismo similar de acción provocan una
presión de selección, esto hace que la población de parásitos
“susceptibles” al medicamento sean destruidos y los parásitos
“resistentes” sobrevivan disminuyendo considerablemente la
7
eficacia de los compuestos (Mendoza de Gives, 2008). El problema
de la resistencia antihelmíntica se vuelve por demás alarmante
cuando los parásitos han desencadenado mecanismos de acción
que evaden la actividad antihelmíntica de más de un grupo de
compuestos químicos antihelmínticos con diferente modo de acción;
es decir cuando la resistencia se desencadena hacia dos o más
grupos de compuestos antihelmínticos a lo que se ha dado el nombre
de “Resistencia Múltiple” que es la máxima expresión de la
resistencia ya que se corre el riesgo de que todos los medicamentos
disponibles comercialmente sean ineficaces en contra de los
parásitos con lo que se puede llegar al fracaso de la actividad
ovinocultora como ha ocurrido en otros países como Argentina,
Malasia, Brasil entre otros países (Chandrawathani et al., 2004).
Búsqueda de alternativas de control parasitario diferentes a los
químicos antihelmínticos.
Debido al grave problema que implican las parasitosis
gastrointestinales al ganado y a los inconvenientes del uso de
tratamientos químicos antihelmínticos en los animales, los
investigadores se ven en la necesidad de buscar métodos
alternativos de control, diferentes al uso de compuestos químicos.
Existen diversos métodos de control o medidas preventivas de las
parasitosis gastrointestinales que pueden ser utilizadas cono
herramientas de control que pueden ser combinadas en un programa
integral de control para lograr reducir de manera eficaz las cargas
parasitarias a niveles aceptables que permitan lograr el potencial
zootécnico de los animales (Beltrao Molento, 2009).
Dentro de las medidas alternativas de control antiparasitario se
encuentra el pastoreo controlado o también conocido como rotación
de potreros. Este sistema se basa en el descanso de las praderas, sin
que sean pastoreadas por los animales por un periodo de tiempo
suficiente que permita disminuir la población de larvas infectantes
para que una vez que los animales regresen a pastorear a esa área
las pasturas hayan reducido significantemente la contaminación
larval.
Se sabe que las larvas infectantes al no poseer boca, ni ano, no
comen, ni defecan, solo viven de reservas energéticas en pequeñas
vacuolas con nutrientes que acumularon en su desarrollo como
larvas del primero y segundo estadio de desarrollo. Estas larvas
tienen una vida muy activa ya que diariamente viajan hacia la punta
de las plantas por capilaridad en la película de humedad quedando
en el rocío para luego migrar hacia la base del pasto y enterrarse en
8
busca de la película de humedad a varios centímetros por debajo de
la superficie del suelo. Durante esta actividad las larvas consumen
energía además de que también son expuestas a la radiación solar,
por lo que se espera que el descanso del pastizal sirva para disminuir
significativamente la población de larvas infectantes en los potreros.
En algunos trabajos se ha observado que bajo condiciones de trópico
húmedo, un descanso de la pradera de aproximadamente 28 días
provoca que la población de larvas infectantes se disminuya
sustancialmente (Barger 1999; Healey et al., 2006; Larsson et al.,
2006); aunque esto es motivo de una gran controversia ya que otros
autores han encontrado que las larvas infectantes de los parásitos
permanecen viables en el pasto por mucho más tiempo que el
reportado.
Otras estrategias de control son el uso de plantas con actividad
nematicida en la que se han evaluado extractos de plantas con
solventes orgánicos y se han obtenido resultados interesantes con
diversas plantas (Githiori et al., 2007; López Aroche et al., 2008; De
Jesús Gabino et al., 2009), aunque aún es necesario realizar más
estudios para poder establecer mecanismos de acción
antiparasitaria utilizando esta herramienta natural que por años se ha
utilizado en la población humana como medicina tradicional en
diversas culturas del mundo para curar un número de padecimientos
incluyendo a las parasitosis.
Otra medida alternativa contra las parasitosis del ganado es una
estrategia nutricional en la que se diseña una formulación nutricional
con un aporte adecuado de proteína y energía con lo que se consigue
que los animales desarrollen mejor su sistema inmunológico y sean
más tolerantes a los parásitos adultos (Knox et al., 2006); a este
estado de tolerancia de los animales para soportar mejor una
parasitosis se le ha dado el nombre de “resiliencia” (Torres Acosta et
al., 2006). En el estudio de la biología y fisiología de los parásitos se
ha descubierto que algunos iones producidos por la oxidación de
metales como el cobre puede desencadenar un desorden metabólico
en el caso del nematodo Haemonchus contortus que provoca la
muerte de este parásito. Por tal motivo se ha puesto interés en la
utilización de pequeños fragmentos de cobre conocidos como
“Agujas de Cobre”, que son experimentalmente administrados a los
animales por vía oral en cápsulas de gelatina para que una vez que
estos filamentos metálicos lleguen a los pliegues del abomaso
precisamente donde se encuentran los parásitos ejerciendo su
efecto patogénico, los filamentos de cobre quedan incrustados y se
oxidan liberando iones de cobre que provocan la muerte y expulsión
de los parásitos del abomaso (Waller et al., 2004).
9
Existen otras medidas de control parasitario que están siendo
estudiadas y han dado buenos resultados en pruebas in vitro e in vivo
logrando reducir las parasitosis en una forma importante. Tal es el
caso del estudio de organismos antagónicos de nematodos para ser
utilizados como una herramienta de control biológico.
Organismos del suelo
Los diversos hábitats en la naturaleza están formados por una gran
variedad de organismos que forman complejos biológicos que de una
o de otra forma interactúan entre sí formando asociaciones
biológicas que juegan un importante papel en el reciclaje de
nutrientes. El suelo es un complejo orgánico e inorgánico formado
una mezcla de partículas minerales, orgánicas y una gran variedad
de microorganismos, como bacterias, hongos, algas y protozoarios
unicelulares; además de una diversidad de pequeños animales como
nematodos, ácaros, colémbolos (Tribe, 1980; Mendoza de Gives,
1999; Hajek, 2004) que forman microsistemas biológicos diversos.
Estos microorganismos habitan el suelo en cantidades
extraordinarias pudiendo llegar a encontrarse que en unos cuantos
gramos de sustrato podemos encontrar hasta millones de individuos
(Barron, 1977).
En general los nematodos se encuentran compartiendo el mismo
hábitat (suelo) con un grupo de organismos que actúan como
enemigos naturales con quienes tienen que entablar una intensa
lucha biológica para poder subsistir (Hajek, 2004).
En los últimos años se ha estado investigando la posibilidad de
utilizar las diversas asociaciones biológicas que ocurren en la
naturaleza entre los nematodos parásitos e individuos de diferentes
especies con la finalidad de llegar a establecer su uso potencial para
el control de las parasitosis gastrointestinales.
Dentro de los principales enemigos naturales de los nematodos en el
suelo que han sido identificados, se encuentran los nematodos
caníbales o nematodos depredadores de nematodos (Bilgrami and
Brey, 2008) que dependiendo del grupo taxonómico al que
pertenezcan pueden capturar a su presa con una ancha cavidad
bucal armada de dientes filosos que actúan como cuchillas
desgarrando a sus presas para alimentarse de sus tejidos y a los que
se les ha clasificado como Diplogastéridos (Vázquez de Jesús,
2009).
10
Existe otro grupo de nematodos depredadores provistos de una
lanceta muy grande que actúa como aguja hipodérmica que es
encajada en el cuerpo de sus presas para succionar el contenido
corporal a este grupo de nematodos caníbales se les ha clasificado
como Monónquidos (Rodríguez Esparza, et al., 2007).
Hasta ahora la mayoría de estudios con nematodos depredadores
han sido enfocados hacia el control de nematodos parásitos de
importancia agrícola y existen muy pocos trabajos con estos
organismos con un enfoque hacia el control de nematodos parásitos
del ganado.Sin embargo, podrían llega a ser organismos potenciales
de control de parásitos de animales. Otros organismos antagónicos
de nematodos han sido estudiados como posibles agentes
biológicos de control como las bacterias Pasteuria penetrans
(Mendoza de Gives et al., 1999) y Bacillus thuringiensis (López
Arellano et al., 2006) y ácaros nematófagos (Bilgrami and Tahseen,
1992) aunque hasta ahora estos organismos hasta ahora siguen aún
en etapa de experimentación.
Hongos nematófagos para el control de nematodos parásitos
del ganado
La riqueza y variedad de vida en el suelo y en la materia orgánica,
junto con asociaciones físicas muy estrechas entre los diferentes
grupos de microorganismos, ha conducido al desarrollo de
asociaciones depredadoras o parasíticas. Entre éstas, una de las
más fascinantes, es la relación que existe entre los nematodos y los
hongos depredadores (Barron,1977). Se conocen aproximadamente
150 especies de hongos que atacan nematodos.
Los hongos nematófagos han sido considerados dentro de los
principales enemigos naturales de los nematodos, aunque también
estos a su vez están sujetos a un gran número de antagonistas
naturales que ocasionan una fungistasis del suelo, que impide que
los hongos germinen y proliferen de una forma ilimitada (Lockwood,
1964).
Una alternativa viable para atacar las enfermedades parasitarias del
ganado es a través del control biológico utilizando hongos
nematófagos (Casillas Aguilar et al., 2008). De Bach (1964) define el
control biológico como la acción de parásitos, depredadores o
patógenos para mantener la densidad de población de otro
organismo a promedios más bajos de los que ocurren en su
ausencia. Grønvold et al. (1996) lo define en base al control biológico
aplicado: “Es un método ecológico diseñado por el hombre para
disminuir la población de parásitos o plagas a densidades
11
subclínicas aceptables o mantener esas poblaciones a niveles no
dañinos usando antagonistas vivos”. En las últimas décadas el
control biológico de nematodos ha despertado gran interés como un
método alternativo de control para reducir las cargas parasitarias en
animales de granja. El control biológico es solo una herramienta de
control que no pretende eliminar a los organismos “blanco”; sino
solamente disminuir sus poblaciones, por lo que no puede ser usado
como un substituto de la quimioterapia, lo que intenta este sistema es
mantener niveles bajos de parasitismo en los animales promovido
por la interacción entre el patógeno y el antagonista. El reto es
demostrar que los hongos nematófagos y sus metabolitos pueden
ser aplicados exitosamente en el control de las nematodiasis del
ganado con los beneficios sobre los costos de producción.
Los hongos nematófagos son organismos del suelo que poseen la
capacidad de transformar sus micelios en trampas especializadas
para capturar y destruir nematodos ya sea en el suelo o en las heces
de los animales (Barron et al., 1997). Las trampas producidas por los
hongos nematófagos pueden ser de diversos tipos dependiendo del
género y especie que se traten y que se describen e ilustran a
continuación (Fig. 1 a-f):
a) Botones adhesivos.- Son estructuras en forma de
pequeños bulbos o botones que producen una sustancia adhesiva en
donde los nematodos son capturados e inmovilizados.
b) Ramas o dedos adhesivos.- Son estructuras en forma
de columnas o dedos adhesivos. Los nematodos son capturados por
adhesión a las ramas.
c) Anillos simples.- Estos anillos son órganos pasivos y su
diámetro es de un calibre similar al de la mayoría de los nematodos
del suelo. Los nematodos son capturados por el deslizamiento a
través del anillo, el cual entra a presión alrededor su cuerpo.
d) Redes adhesivas escalariformes.- Son estructuras que
inician su desarrollo al igual que las ramas o columnas adhesivas
pero se anastomosan en su parte superior. Los nematodos son
capturados por adhesión.
e) Redes adhesivas.- Son redes adhesivas de anillos tridimensionales. Los nematodos son capturados en dichas redes.
Estos órganos de captura son los más comunes, secretando una
capa de sustancia adhesiva en su superficie.
f) Anillos constrictores.- Están formados por tres células
que se hinchan cuando un nematodo penetra en el interior del anillo.
12
a
d
b
e
c
f
Figura 1. Aspecto de órganos de captura de hongos nematófagos.
a) Botón adhesivo; b)Ramas o dedos adhesivos; c) Botón simple;
d) Redes escalariformes; e) Redes tri-dimensionales; f) Anillos
constrictores.
Es interesante que aparte de la habilidad nematófaga muchos
hongos nematófagos pueden vivir saprofíticamente en materia
orgánica muerta, atacar a otros hongos (micoparásitos) y colonizar
raíces de plantas como endófitos. Los hongos son habitantes del
suelo, generalmente más frecuentes en suelos con elevado
contenido en materia orgánica (Barron, 1977).
Clasificación de hongos nematófagos según su modo de
acción
Los hongos nematófagos para su estudio se dividen en cuatro grupos
dependiendo de su modo de infectar nematodos como se describe a
continuación en:
1).-Hongos atrapadores de nematodos: Estos hongos forman
diversos tipos de órganos de captura a partir de la especialización de
sus hifas. Son medios o buenos saprotrofos, y en muchos casos la
formación de las trampas debe ser inducida por los propios
nematodos. Hay dos mecanismos diferentes en la función de las
trampas: adhesivos y mecánicos (Nordbring-Herts et al., 1982). Sea
cual sea el mecanismo, el hongo penetra la cutícula del nematodo
por la trampa formando el bulbo de infección dentro del nematodo, a
partir del cual las hifas tróficas crecen dentro del cuerpo y digieren
sus contenidos (Jansson and Nordbbring-Hertz, 1988).
13
Dentro del cuerpo y digieren sus contenidos (Jansson and
Nordbbring-Hertz, 1988). Dentro de los géneros más comúnmente
estudiados de hongos atrapadores de nematodos son Arthtrobotrys,
Monacrosporium (Van Oorschot, 1985, Rubner, 1996) y
Duddingtonia flagrans (Campos et al., 2009).
2.-Hongos endoparásitos o endozóicos: Los hongos
endoparásitos utilizan sus esporas para infectar nematodos. Estos
hongos son a menudo parásitos obligados de nematodos, y fuera del
cuerpo infectado del nematodo aparecen sólo como estructuras de
diseminación. Las esporas de estos hongos pueden ser zoosporas
móviles (Catenaria spp.) que se enquistan sobre el nematodo
adhiriéndose a él y penetrando la cutícula, conidios adhesivos
( Drechmeria coniospora )
o conidios que son ingeridos
(Harposporium spp.) por los nematodos bacteriófagos (Barron,
1977).
3.-Hongos parásitos de huevos: Estos hongos infectan estadios no
móviles (huevos) de nematodos. Producen apresorios que son
estructuras de infección en los extremos de las hifas que se adhieren
a la cubierta del huevo. La cubierta del huevo es penetrada por el
hongo y el contenido es digerido. (Barron, 1977). Los géneros más
comunes de este grupo son Pochonia (=Verticillium) spp. y
Paecilomyces spp.
4.-Hongos productores de toxinas: El hongo más común de este
grupo es el descomponedor de madera Pleurotus ostreatus (seta
yesquera) y otros Pleurotus spp. Las hifas de estos hongos unos
"tallos" cortos que contienen una gota de toxina. Tras ponerse en
contacto con la toxina, el nematodo es rápidamente inmovilizado y
las hifas del hongo crecen quimiotrópicamente (dirigidas) a través de
la boca del nematodo, que como en el caso de los anteriores hongos
nematófagos, es digerido.
Aislamiento de hongos nematófagos
Los hongos nematófagos pueden aislarse de diversos sustratos
incluyendo muestras de heces, tierra, raíces o materia orgánica.
Para aislarlos se puede recurrir a un método muy sencillo y que es el
espolvoreado de suelo en placa descrito por Barron en 1977 y que se
describe a continuación:
Esta técnica, consiste en tomar una pequeña cantidad de suelo
(0.1 – 2 g) entre los dedos y se espolvorea sobre el medio de cultivo.
14
La ventaja de esta técnica es que se simula un sistema natural más
estrechamente y se fomenta el desarrollo de especies. El
espolvoreado de la muestra, se realiza regularmente en cajas de
Petri utilizando un medio de cultivo bajo en nutrientes, como lo es el
Agua-Agar; se deja incubar por un tiempo de aproximadamente dos
semanas, para que los eventos biológicos tengan una secuencia y
sucesión natural (Fig. 2).
Es frecuente que en las cajas de Petri se desarrollen todo tipo de
organismos como ácaros, protozoarios y bacterias introducidos en el
material orgánico y que puedan interferir en el desarrollo de los
hongos, razón por la cual se utiliza este medio de cultivo (AguaAgar). La utilización de esta técnica requiere de observaciones
diarias, bajo el microscopio estereoscópico para la búsqueda de
material fungal (hifas, conidios, clamidosporas, trampas).
Para obtener un cultivo puro, libre de contaminantes, se llevan a cabo
pases subsecuentes en las cajas de Petri; con un asa de platino se
toman las estructuras, consideradas fungales por tener
características propias de los hongos nematófagos. Los aislados se
transfieren a otra caja con medio pobre en nutrientes y así
sucesivamente hasta obtener la cepa pura. Esto por lo regular se
lleva a cabo en campana de flujo laminar, bajo condiciones de
esterilidad.
En la práctica común cuando una persona pretende obtener hongos
nematófagos, es importante considerar que inicialmente cuesta
trabajo identificar estructuras fungales en las placas con las
muestras de tierra, por lo que se requiere de invertir bastante tiempo
y paciencia para lograr capacitarse en la identificación de estructuras
fungales de hongos nematófagos.
Producción de hongos nematófagos
Una vez que se logra aislar el hongo en cultivo puro, se procede a la
producción del mismo; para lo cual, se recomienda utilizar un medio
de cultivo más rico en nutrientes principalmente en una fuente de
carbohidratos y azúcares como por ejemplo el medio PapaDextrosa-Agar (PDA) (Ulloa and Hanlin, 1978). Cualquier estructura
fungal es reproducible por lo que se puede transferir esporas o
micelio de los hongos con una aguja o un asa bacteriológica estéril.
Una vez transferido el material fungal se deja incubar de 6-8
semanas, a temperatura ambiente. Los medios de cultivo pueden ser
adicionados con un antibiótico de amplio espectro como lo es el
cloranfenicol (500 mg/l), para inhibir el desarrollo de bacterias.
15
Esta metodología se ha establecido en el Departamento de
Helmintología del CENID-Parasitología Veterinaria desde 1988 (Sin
publicar). Pasado este tiempo, el hongo se cosecha, en condiciones
estériles, con un poco de agua destilada estéril y con la ayuda de una
espátula de plástico estéril, raspando sobre el agar y se coloca en un
tubo de plástico con tapa o en un matraz Erlen-Meyer, previamente
esterilizados para su cuantificación y uso (Fig. 2 a y b).
a
b
Figura 2. a) Fotografía mostrando el vertido de medio
líquido a placas Petri en campana de flujo laminar para el
cultivo de hongos nematófagos; b) Fotografía mostrando
la cosecha de hongos mediante un raspado de la
superficie del cultivo.
Identificación taxonómica de hongos nematófagos
Para poder llegar a identificar taxonómicamente los hongos
nematófagos de la manera más precisa se puede recurrir a técnicas
modernas de biología molecular; a través de estudios filogenéticos a
partir de secuencias de 28S rDNA, 5.8S rDNA y genes de β-Tubilina
(Li et al., 2007). Estas pruebas conducen a un diagnóstico altamente
confiable, con la máxima especificidad; sin embargo, en muchos
laboratorios no se cuenta con estas valiosas herramientas
moleculares, particularmente debido a la falta de infraestructura, y
de capacitación técnica para realizar estas técnicas que no está
siempre al alcance de los laboratorios básicos de diagnóstico.
Existe sin embargo,
la identificación taxonómica tradicional
mediante la observación microscópica de diversas estructuras
morfológicas, incluyendo el tipo de micelio, esporas o conidios,
conidióforos, órganos de captura, tipo de candelabros entre otras,
sigue siendo una herramienta de gran utilidad que requiere de
infraestructura que se encuentra por lo regular en cualquier
laboratorio de diagnóstico rutinario.
16
Para llevar a cabo la identificación taxonómica tradicional existen
algunas claves con descripciones muy bien detalladas y fáciles de
seguir sobre hongos nematófagos respaldadas con esquemas
artísticos muy explícitos tal es el caso de varios trabajos publicados
por Duddington, 1934, 1950 y 1955; y Drecshler en 1957; además de
una clave de identificación taxonómica publicada por Cook and
Godfrey en 1964 en donde se hace una descripción morfométrica
detallada de las principales características incluyendo mediciones de
las diferentes estructuras de los hongos nematófagos conidios,
conidióforos, órganos de captura, entre otros detalles. Asimismo, el
Dr Barron en 1977 publicó una obra muy completa sobre hongos
destructores de nematodos que es de gran utilidad para tener los
conocimientos básicos indispensables sobre estos organismos y
sirve como una herramienta invaluable de apoyo taxonómico. Más
tarde en 1985 se publicó una excelente revisión de Arthrobotrys y
géneros afines (Van Oorschot, 1985). Así como el trabajo publicado
por De Hoog, en el mismo año sobre aspectos taxonómicos del
complejo Dactylaria. Otro excelente trabajo descriptivo fue llevado a
cabo por Rubner en 1996 quien publicó una excelente revisión del
complejo de Hyphomycetos Dactylella Monacrosporium.
A continuación se presentan algunas características morfológicas de
algunos géneros y especies de hongos nematófagos que pueden ser
de utilidad para identificar de primera instancia ciertas estructuras de
importancia taxonómica.
Algunos de los géneros y especies de hongos nematófagos más
comúnmente encontrados en la naturaleza y que con mayor
frecuencia se reportan incluyen a especies del género Arthrobotrys y
particularmente a A. oligospora, que presenta un conidióforo largo y
erecto (Fig. 3 a) con la formación progresiva de dentículos a lo largo
del conidióforo de donde se generan racimos de conidios formados
por dos células separadas por un séptum. Otras especies de este
género presentan un solo racimo de conidios en la parte apical y son
conidios largos y extendidos dando la apariencia de una pata de gallo
como es el caso de A. musiformis (Fig. 3 b). Los tamaños y formas de
los conidios varían no solo dependiendo de diferentes géneros y
especies sino también de la madurez y edad de los mismos.
17
b
a
Figura 3. a) Aspecto de conidióforos de Arthrobotrys oligospora b)
Conidios apicales de A. musiformis
Por otra parte los conidióforos del género Monacrosporium producen
por lo general un solo conidio apical tal es el caso de M. eudermatum
quien produce conidios anchos con dos extremos agudos (Fig. 4a), a
diferencia de especies de Arthroborys que normalmente presentan
racimos de conidios formados por dos células separadas por un
séptum (Fig. 4b) ó Duddingtonia flagrans que por lo regular se
presentan conidióforos cortos con pocas conidias normalmente de 2
a 3 conidias por cada conidióforo (Duddington, 1949) (Fig. 4c) con la
peculiaridad de producir de manera expontánea una gran cantidad
de clamidosporas (Llerandi Juarez y Mendoza de Gives, 1998).
b
a
c
Figura 4. a) Conidios de Monacrosporium eudermatum; b) Conidio de
Arthrobotrys sp.; c) Conidios de Duddingtonia flagrans.
Otras estructuras de gran importancia taxonómica son los
órganos de captura. De hecho, los hongos nematófagos
pueden dividirse o agruparse por el tipo de órganos de captura
que desarrollan en presencia de nematodos.
18
Algunas especies como A. oligospora y Duddingtonia flagrans
forman redes adhesivas de anillos tri-dimensionales que se forman
en respuesta a la presencia de nematodos (Fig. 5 a, b). Otros hongos
como Monacrosporium eudermatum y M. gephyropagum producen
ramas o columnas adhesivas que asemejan dedos o falos erectos
que están formados por una, dos o tres células y desarrollan
equidistante uno de otro como en “cuentas de rosario” (Fig. 5 c y d).
Figura 5. a y b) Aspecto de larvas de nematodos capturadas en
redes de anillos tridimensionales de un hongo nematófago; c)
Aspecto de la formación de ramas o columnas adhesivas a partir del
micelio de un hongo nematófago; d) Aspecto de una larva de un
nematodo atrapada en las ramas adhesivas de un hongo
nematófago.
Otros hongos como Dactylella brochopaga o Arthobotrys anchonia
producen anillos “constrictores” o “estranguladores” que están
formados por tres células que se hinchan cuando un nematodo
penetra en el anillo estimulando el cierre del mismo con la
consecuente constricción del cuerpo del nematodo (Fig. 6).
Figura 6. Aspecto de un nematodo atrapado en un anillo estrangulador de
Dactylella brocopaga.
19
Aplicación biotecnológica de hongos nematófagos en el control
de parasitosis gastrointestinales causadas por nematodos al
ganado
En la década del los 70´s, los hongos nematófagos fueron utilizados
para el control de plagas agrícolas causadas por nematodos
fitopatógenos; sin embargo, al parecer su tiempo de acción cuando
eran depositados como un polvo en los cultivos era limitado
(Vouyokalou, 1993). Esta situación es fácil de comprender, ya que el
suelo está formado por una enorme gama de microorganismos que
de una o de otra manera actúan en contra de los hongos
nematófagos como parte de la lucha biológica que se da bajo
condiciones normales en la naturaleza y que en el caso de los
hongos se conoce como el fenómeno de “fungistasis del suelo”, en el
que normalmente una población de hongos no puede dispararse sin
medida ya que otros microorganismos tratan de utilizarlos para
satisfacer sus necesidades biológicas básicas principalmente como
alimento y también en busca de su propio territorio o entorno
biológico (Barron, 1977) y que finalmente es lo que da el equilibrio en
las poblaciones microbianas en la naturaleza.
Este “inconveniente” que se da en la utilización de los hongos
nematófagos cuando se pretende atacar nematodos considerados
como plagas agrícolas, es superado cuando se pretende controlar a
nematodos parásitos gastrointestinales de importancia pecuaria,
debido a la siguiente explicación. En el área de la parasitología
veterinaria la tecnología adecuada para controlar los parásitos de
animales consiste en lograr que los ciclos biológicos de ambos
organismos tanto hongos como nematodos coincidan, pero que a su
vez no estén rodeados de otros organismos que pueden bloquear
esta asociación biológica de tipo depredador/presa. Esta estrecha
relación de ambos organismos se puede lograr de una manera muy
sencilla. Los hongos nematófagos pueden administrarse en los
animales por vía oral como una suspensión acuosa conteniendo
esporas del hongo, para que una vez que estas pasen por el tracto
digestivo sean eliminadas junto con las heces al medio ambiente. En
las heces se encuentran los huevos de los parásitos
gastrointestinales que van a desarrollar en su interior a una larva del
primer estado evolutivo, que es la que eclosiona del huevo y que va a
mudar dos veces su cutícula y se va a desarrollar una segunda larva
y finalmente una tercera larva o larva infectante.
20
Cualesquiera que sea el estadio de desarrollo larval, la cutícula de
estos nematodos produce células de descamación incluyendo a una
proteína cuticular conocida como “nemina” que actúa como una
señal química sobre cualquier estructura de hongos nematófagos
para que a su vez se desencadene la diferenciación de los micelios
en trampas especializadas para capturar y destruir a los nematodos
in situ (Pramer and Stoll, 1959; Barron, 1977).
En este proceso, las heces de los animales actúan como una cápsula
privilegiada para los hongos nematófagos donde normalmente no
encuentran enemigos naturales y tranquilamente pueden formar sus
trampas, capturar a los nematodos, destruirlos y nutrirse de sus
tejidos. Este interesante sistema biológico tiene sus limitantes ya que
la mayoría de los hongos nematófagos poseen esporas altamente
sensibles a la acción de los jugos digestivos y en general de la
digestión donde encuentran mucho movimiento, temperaturas
elevadas y condiciones adversas de pH y normalmente son
destruidos en el tracto digestivo una vez que son administrados en
los animales. No obstante, existe una especie de hongo nematófago
conocida como Duddingtonia flagrans que posee la capacidad para
formar de manera espontánea una gran cantidad de clamidosporas.
Estas estructuras, son esporas de resistencia que les permiten a
estos hongos soportar situaciones de estrés del medio ambiente
tales como altas o bajas temperaturas e inclusive la desecación
(Llerandi-Juárez y Mendoza de Gives, 1998 (Fig. 7). Una vez que las
clamidosporas del hongo D. flagrans son administradas en los
animales y logran pasar el tracto digestivo de los animales, cierto
porcentaje de ellas logra resistir y salir vivas en las heces, en donde
germinan, forman sus trampas de captura y ejercen su actividad
depredadora in situ capturando y destruyendo a los parásitos en sus
fases libres y evitando la diseminación en los potreros y las
reinfecciones de los animales. En otras palabras se limpian los
potreros de larvas infectantes (Mendoza de Gives et al., 2006).
Figura 7. Aspecto de una clamidospora del hongo nematófago
Duddingtonia flagrans.
21
Existe una manera más sencilla de administración de las
clamidosporas del hongo D. flagrans en los animales. Estas, pueden
ser incorporadas a péllets nutricionales para el ganado que además
de servir como vehículo para administrar voluntariamente las
clamidosporas (Figs. 11 y 12), sirve como una fuente adicional de
elementos nutricionales (Casillas Aguilar et al., 2008). Los péllets
pueden ser formulados utilizando una fuente de proteína y energía
que ayuden a fortalecer el sistema inmunológico de los animales en
contra de los parásitos adultos que habitan el tracto digestivo y que
causan graves daños a la salud de los animales. Las clamidosporas
contenidas en los péllets son los elementos de control biológico que
ayudarán a mantener la contaminación en los potreros a niveles
bajos que no representen un riesgo de salud para los animales. El
uso de hongos nematófagos en diversas pruebas en México ha
permitido reducir la población de larvas infectantes de nematodos
gastrointestinales de alrededor del 80% (Arroyo Balán et al., 2008;
Casillas Aguilar et al., 2008).
Para poder llevar a nivel comercial esta tecnología se requiere contar
con el apoyo de una empresa productora de material biológico que
ayude a la producción de los hongos a nivel de escalamiento para
que de esta manera se pueda abatir los costos de producción para
poder cubrir la demanda necesaria de hongos y de péllets en zonas
donde las parasitosis y la amenaza de resistencia antihelmíntica son
consideradas como un verdadero problema que necesita ser
atendido inmediatamente.
Figura 8. Aspecto de péllets o “galletas” nutricionales que contienen una
fuente suplementaria de proteína y energía; además de contener
clamidosporas del hongo Duddingtonia flagrans que al ser ingeridas por
los animales llegan a las heces en donde germinan y forman trampas para
capturar y destruir a las larvas infectantes de los parásitos y de esta
manera evitan la diseminación de la infección en el potrero.
22
Conclusiones
Las parasitosis gastrointestinales del ganado son un importante
problema de salud que afecta a diversos rumiantes dentro de los que
destacan los ovinos que son muy susceptibles a estas enfermedades
parasitarias. La presentación de la resistencia antihelmíntica en los
parásitos es una amenaza creciente que preocupa no solo a los
ganaderos, sino a los médicos veterinarios y a la industria de los
antihelmínticos. La búsqueda de alternativas de control parasitario
diferentes a los métodos tradicionales de control químico, ha
motivado a científicos de todo el mundo al estudio de los enemigos
naturales de los nematodos y sus interacciones biológicas. En los
últimos años los hongos nematófagos han mostrado un uso potencial
en el control de las principales nematodiasis en rumiantes.
Los hongos nematófagos son hasta ahora los enemigos naturales
de los nematodos más estudiados y con más potencial para ser
utilizados como agentes de control biológico de las nematodiasis en
ovinos, bovinos y caprinos.
La especie Duddingtonia flagrans es un hongo que promete buenos
resultados en el control de las nematodiasis y ha logrado demostrar
en diversos estudios poseer una gran capacidad para capturar,
destruir y alimentarse de larvas de vida libre de nematodos
gastrointestinales en las heces de los animales.
En México, la reducción de la población de larvas infectantes de los
principales nematodos en heces de ovinos por acción de la
administración oral de clamidosporas de D. flagrans ha sido
registrada en alrededor del 80%.
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Esta publicación se imprimió en Diciembre de 2009
Numero de ejemplares, 500
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