Estrés por frío: Efectos sobre las características del plasma del camarón blanco (Litopenaeus vannamei).

Diseño del estudio

El estudio se llevó a cabo en el Centro Nacional de Demostración para la Educación Científica en Acuicultura Experimental de la Universidad Oceánica de Shanghái (China). Camarones blancos (Penaeus vannamei) sanos, con un peso promedio de 9,06 ± 0,23 g y una longitud de 10,0 ± 0,4 cm, fueron obtenidos del Instituto de Oceanografía y Pesquerías de Nantong (Jiangsu, China). Antes del experimento, los camarones fueron aclimatados en tanques interiores durante siete días. En total, 300 camarones fueron seleccionados aleatoriamente y distribuidos en tres tanques de PVC de 1.000 L (tres réplicas), seguidos de un período de aclimatación ambiental de dos días.

El experimento comenzó a 24 °C (control, CK), tras lo cual la temperatura se redujo automáticamente a una velocidad de 2 °C cada dos horas hasta alcanzar las temperaturas preestablecidas (22, 20, 18, 16, 14 y 12 °C). En cada nivel de temperatura, el sistema de enfriamiento se detuvo y se mantuvo estable durante 22 horas. Las temperaturas de muestreo incluyeron 24 °C (CK), 20 °C (T1), 18 °C (T2), 14 °C (T3) y 12 °C (T4). Los camarones se muestrearon aleatoriamente en cada punto y se anestesiaron rápidamente con hielo durante 10–15 segundos. El plasma fue recolectado en cada temperatura y procesado inmediatamente para análisis fisiológicos. El procedimiento general se muestra en la Figura 1.

 

Procedimiento experimental

Grupo control (CK/24 °C), grupo de tratamiento 1 (T1/20 °C), grupo de tratamiento 2 (T2/18 °C), grupo de tratamiento 3 (T3/14 °C) y grupo de tratamiento 4 (T4/12 °C).

(A) Tras la aclimatación, la temperatura inicial fue 24 °C, y las muestras recolectadas a esta temperatura se definieron como el grupo control (CK) antes del enfriamiento. La temperatura de cada tanque se redujo automáticamente mediante un enfriador a una velocidad de 2 °C cada 2 horas. El enfriamiento se detuvo cuando se alcanzaron las temperaturas preestablecidas (22, 20, 18, 16, 14 y 12 °C) y se mantuvo durante 22 horas, tras lo cual se realizó el muestreo.

(B) Después de la centrifugación, el suero de tres camarones por tanque se recolectó en CK, T1, T2, T3 y T4 para análisis fisiológicos. Las células hemáticas y el plasma de seis camarones por tanque se recolectaron en CK, T2 y T4 para análisis ómicos.

Resultados y discusión

En general, los resultados indican que el estrés por frío provoca cambios significativos en la actividad enzimática, la expresión génica y los niveles de metabolitos en el camarón blanco (Figura 2).

En los crustáceos, el plasma no solo transporta nutrientes, desechos, hormonas y neuropéptidos, sino que también desempeña un papel clave en las respuestas inmunitarias. Por ello, mantener la homeostasis del plasma es esencial para la salud del animal. A medida que disminuye la temperatura, los cambios en la concentración de metabolitos pueden verse directamente influenciados por la expresión génica alterada, mientras que los propios metabolitos pueden regular la actividad génica mediante mecanismos de retroalimentación. La regulación positiva o negativa de ciertos genes bajo bajas temperaturas puede activar o inhibir rutas metabólicas específicas, generando una interacción bidireccional entre el genoma y el metabolismo.

Bajo estrés frío prolongado, el camarón tiende a priorizar la conservación de energía. El análisis transcriptómico mostró que la gluconeogénesis, una vía clave para la síntesis de glucosa a partir de fuentes de carbono no carbohidratadas, se inhibió fuertemente en las células hemáticas. La expresión de dos enzimas clave de esta vía disminuyó de forma significativa, lo que indica una marcada reducción en la capacidad de síntesis de glucosa bajo condiciones de frío.

  

 

El estrés por frío también provocó alteraciones notables en el metabolismo de los aminoácidos. Los datos metabolómicos registraron cambios significativos en múltiples metabolitos de estas rutas, lo que refleja un cambio hacia el uso de aminoácidos como fuente alternativa de energía cuando el metabolismo de los carbohidratos se ve afectado. Al mismo tiempo, los aminoácidos esenciales para el crecimiento y funciones fisiológicas específicas tendieron a disminuir, lo que podría afectar el crecimiento, el desarrollo y la inmunidad. En contraste, aminoácidos como alanina, prolina, D-ornitina y L-glutamina aumentaron considerablemente a medida que descendía la temperatura.

La acumulación de prolina y alanina es un mecanismo adaptativo común en muchos invertebrados, especialmente en el camarón blanco frente al estrés por frío. La prolina protege las células, mantiene el equilibrio osmótico y actúa como antioxidante, además de servir como fuente de energía al convertirse en alanina. Niveles elevados de prolina mejoran la tolerancia al frío, estabilizan la presión osmótica y mantienen la energía celular. Asimismo, los triglicéridos (TG) en el suero disminuyeron significativamente con la reducción de la temperatura, lo que indica ajustes en el metabolismo lipídico para suministrar energía en condiciones adversas.

El estrés por frío también afectó el metabolismo de nucleótidos, provocando desequilibrios energéticos y reduciendo la síntesis de ARN y ADN, lo que impacta negativamente diversas funciones fisiológicas. A temperaturas bajas, la tasa metabólica disminuye, lo que conlleva un debilitamiento del sistema inmunitario. Aunque el sistema inmunitario del camarón puede activarse por estrés oxidativo, la actividad de enzimas inmunes clave como AKP y ACP se redujo notablemente bajo estrés por frío. Esto indica un deterioro de la barrera inmunitaria inespecífica y una mayor susceptibilidad a patógenos. El análisis transcriptómico también mostró una disminución en la expresión de múltiples genes relacionados con la inmunidad, debilitando la capacidad de reconocimiento y respuesta inmunitaria.

En conjunto, el estrés por frío induce alteraciones a múltiples niveles, desde genes y enzimas hasta metabolitos, lo que provoca trastornos en el metabolismo energético, reducción de la capacidad antioxidante e inhibición inmunitaria en el camarón blanco (P. vannamei). Estos cambios constituyen una de las principales razones por las que los camarones se vuelven más vulnerables durante períodos prolongados de bajas temperaturas en los sistemas de cultivo.

Fuente: Nguoi Nuoi Tom

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