Effect of metaphylactic antimicrobial therapy on the microbiotas of the Nile tilapia (Oreochromis niloticus) intestine and biofloc system

Abstract

O uso de antimicrobianos no controle de doenças bacterianas na aquicultura é uma prática preocupante devido aos seus potenciais impactos nos sistemas aquáticos. Este trabalho visou avalaiar o impacto da terapia antimicrobiana em sistemas de aquicultura de tilápia, sendo dividido em duas partes. O primeiro capítulo consiste na revisão geral da literatura científica abrangendo três tópicos: i) controle de compostos de nitrogênio na tilapicultura, ii) estado atual dos estudos sobre o microbioma intestinal da tilápia, e iii) revisão da terapia com florfenicol na tilapicultura. No segundo capítulo, foi avaliado o impacto do tratamento metafilático com florfenicol (FLO) na estrutura da microbiota bacteriana do intestino posterior de tilápias cultivadas em sistema de biofloco (BFT) e em sistema Semi-Fechado (água clara, CW). Além disso, a microbiota bacteriana do biofloco foi avaliado para verificar o potencial impacto indireto da terapia com florfenicol. Foram estabelecidos quatro tratamentos: BFT sem FLO (BFT) e com FLO (BFT-FLO), e Água Clara sem FLO (CW) e com FLO (CW-FLO). Cada tratamento no BFT consistiu em quatro tanques de biofloco nitrificante e 80 tilápias juvenis em cada tanque. Para o sistema de água clara, dois tanques semelhantes com troca diária de 20% da água e número igual de peixes foram acondicionados, utilizando um tanque para cada tratamento. Os peixes nos grupos BFT-FLO (n=4 tanques) e CW-FLO (n=1 tanque)receberam terapia incorporando florfenicol no alimento comercial por 10 dias. Os grupos controle de BFT (n=4 tanques) e CW (n=1 tanque) receberam ração convencional durante o mesmo período. Após a terapia de 10 dias, os peixes de todos os grupos foram alimentados com ração convencional por 20 dias. A análise físico-química dos parâmetros de qualidade da água foi realizada ao longo de todo o período experimental. Amostras do intestino posterior das tilápias de todos os tanques foram coletadas em quatro momentos diferentes: dia 0 (antes do início da terapia), dia 6, dia 11 e dia 31 (vinte dias após da terapia). Simultaneamente, amostras de água (50 mL) foram coletadas nos mesmos periodos. Após a extração de DNA das amostras intestinais (n=97) e de biofloco (n=97), os materiais genómicos foram submetidas à amplificação da região V3/V4 do gene 16S rRNA (~460 pb) e preparação de bibliotecas metagenômicas, seguindo as recomendações do sistema MiSeq (Illumina Inc, EUA). As sequencias obtidas foram processadas computacionalmente usando um pipeline próprio baseado no programa Qiime.2 e anotação taxonômica através da referência SILVA SSU r.138.1. Análises estatísticas da qualidade da água, bem como análise de diversidade e detecção de táxons impactados no nível de gênero, foram conducidas mediante pacotes estatísticos do R. Todos os parâmetros físico-químicos entre ambos os tratamentos não apresentaram diferenças significativas. A análise de diversidade alfa e beta das comunidades bacterianas no intestino e no biofloco exibiu mudanças significativas devido à exposição à terapia alimentar com florfenicol. Além disso, vários gêneros bacterianos da microbiota (por exemplo, Cetobacterium) foram impactados pela terapia com florfenicol no intestino e no biofloco. Os resultados mostraram que a terapia com florfenicol induz alterações na diversidade e na estrutura composicional das comunidades bacterianas do intestino posterior da tilápia e dos bioflocos, sem efeitos prejudiciais nos parâmetros físicoquímicos da água no BFT. Coletivamente, esses achados sugerem que a terapia alimentar com florfenicol em tilápias cultivadas no BFT não prejudica a estabilidade do sistema.