Aplicaciones del moco epidérmico como herramienta no invasiva en el estudio de cambios de la salinidad ambiental y dietas funcionales en especies marinas. Desarrollo del análisis por isótopos estables del proceso de exudación de las fracciones soluble e insoluble del moco epidérmico

Abstract

La acuicultura es una alternativa real y rentable a la pesca extractiva, haciendo frente a la creciente demanda de productos de alta calidad nutricional. En el mar Mediterráneo, la dorada y la lubina son especies de cultivo estables para la acuicultura y con crecimientos casi anuales desde la década de los 80s del siglo XX. Aun así, existen factores que pueden afectar a la productividad y que hacen necesaria una mejor comprensión del estado fisiológico del cultivo y su bienestar mediante el uso de técnicas no invasivas. Por ello, los dos objetivos principales de este manuscrito son: i) comprobar la idoneidad del moco epidérmico y su análisis como metodología no invasiva para el estudio del estado fisiológico y de bienestar del pez y ii) establecer una metodología para la medición de la tasa de producción y renovación del moco epidérmico. Para ello, se desgranaron estos dos objetivos principales en los siguientes objetivos específico:

1) Determinar el efecto de la salinidad sobre el estado fisiológico y de bienestar utilizando como animal modelo juveniles de lubina: a. Comparando los efectos de la salinidad sobre los biomarcadores del moco epidérmico y el plasma a corto plazo. (Capítulo I, Bloque I) b. Analizando los efectos de la salinidad a largo plazo sobre el moco epidérmico, el plasma y las branquias. (Capítulo I, Bloque II) 2) Analizar el efecto de una dieta funcional con hidrolizado de plasma porcino sobre el proteoma del moco epidérmico en dorada. (Capítulo II) 3) Establecer un protocolo para el análisis mediante isótopos estables de la tasa de producción y renovación del moco epidérmico en dorada como modelo de especie acuícola marina. (Capítulo III, Bloque I) 4) Medir la tasa de producción y renovación del moco epidérmico y sus fracciones soluble e insoluble en dorada utilizando el protocolo anteriormente establecido. (Capítulo III, Bloque II)

Estos objetivos están asociados a los proyectos de investigación: AGL2015-70637-R (MICIINN) y AE090024 (AQUAEXCEL 2020).

During the last decade, skin mucus has proven to be a useful non-invasive tool to analyse fish physiological and welfare status of fish. Here, we continue the work developed at NIBIFISH research group by analysing skin mucus response to environmental factors, such as salinity and diet, and to incorporate stable isotope analysis as a new methodology, to determine skin mucus dynamics: production and turnover. European sea bass response to short and long-term salinity challenges was recorded, demonstrating a better acclimation to hyposaline conditions (3‰ and 12‰) than to the hypersaline one (50‰). Skin mucus osmoregulation has proven to act as an ion trap in low salinity and as a water retainer in high salinity. At short-term, skin mucus glucose, cortisol and soluble protein was acutely exuded, while at long-term, a metabolic restructuration occurred by an increase in lactate and soluble protein amounts. For both experiments, hypersaline condition became a high energy demandant condition. In sea bream we analysed a dietary immunostimulant (spray-dried porcine plasma), using the skin mucus interactome. An increase of vesicle formation and cellular exudation was recorded from the proteome analyses, including an increase of protection factors, such as Heat Shock Proteins, proteasome associated proteins and keratin-derived antimicrobial peptides (KDAMPs), and metabolic defence in front of redox processes by the increase of glutathione biosynthesis precursors. Finally, we performed the study of skin mucus production and turnover via stable isotope analysis as a less invasive way. During the first 12h post-feeding, 13C and 15N incorporation to skin mucus gradually increased, and was maintained until 24h post-feeding. 13C allocation was higher for soluble than for insoluble mucus, while 15N allocation was equal in both fractions. Skin mucus turnover, after 24h, showed an increase in the presence of de novo products, but did not achieve the previous status. The studies here presented have increased skin mucus knowledge and generated a new approach to skin mucus production, turnover and modulation, a tool that could allow to advance in the research of productive species as well as in the conservation of endangered species.