Nuove evidenze molecolari sulla risposta dell'orata di allevamento alla sindrome da stress invernale

L’orata (Sparus aurata L.) è una delle specie ittiche eurialine più apprezzate e di conseguenza maggiormente allevate nel bacino del Mediterraneo. Nonostante la sua apparente adattabilità alle condizioni climatiche che si riscontrano in questa vasta area geografica, l’orata è particolarmente sensibile a brusche variazioni della temperatura dell’acqua. In particolare, durante la stagione invernale l’allevamento dell’orata si trova sovente a fronteggiare una condizione di riduzione delle performance di crescita nota, nei suoi casi più eclatanti, con il nome di “malattia invernale” o, nella definizione anglosassone, Winter Disease. Questo termine viene in genere utilizzato per descrivere una sindrome metabolica di eziologia sconosciuta la cui incidenza varia di anno in anno e da zona a zona, ma che si presenta comunque in maniera ricorrente in modo particolare in aree nelle quali la temperatura dell’acqua scende al di sotto degli 11-12°C (Bovo et al., 1995; Tort et al., 1998; Ibartz et al., 2010).
Le conseguenze di tale condizione di stress da freddo si traducono in un progressivo peggioramento delle condizioni di salute dell’orata, che dapprima si riflettono in una riduzione delle performance di conversione del mangime e di crescita, ma che possono, nei casi più estremi, portare al decesso.
Le cause e i meccanismi molecolari di questa sindrome non sono del tutto chiari, essendo coinvolti diversi disturbi di natura immunitaria e metabolica derivanti principalmente da inappetenza e alterato assorbimento dei nutrienti a livello epatico. Inoltre, è noto che è alterato il processo di assorbimento dei nutrienti nel muscolo filetto, che può portare ad una carenza nell’apporto di macronutrienti fondamentali per la crescita del pesce, con un conseguente inadeguato bilancio energetico (Ibartz et al., 2007; Ibartz et al., 2010). Tali alterazioni possono essere aggravate da una dieta inadeguata o non accuratamente bilanciata.
Una delle pratiche più diffuse per compensare tale condizione consiste nel ridurre la razione giornaliera di mangime e nel ricorrere a formulazioni costituite da alimenti a bassa densità energetica, con l’obiettivo di non forzare il metabolismo del pesce in una fase critica per il normale svolgimento delle sue funzioni fisiologiche. Tale strategia non consente però di evitare carenze di alcuni nutrienti essenziali, portando inoltre a perdite di peso e a conseguenti scarse conversioni alimentari.
Aller Aqua ha realizzato una linea mangimi specificatamente ottimiz­zati per diverse condizioni di temperatura (Temperature Adapted Feeds), al fine di garantire una maggiore assunzione di mangime e una maggiore digeribilità dei nutrienti in tutte le stagioni di allevamento (www.aller-aqua.com/introduction-to-fish-feed/temperature-adapted-feeds).
Il raggiungimento di tali formulazioni è frutto della comprensione di alcuni meccanismi fisiologici e molecolari che interessano il metabolismo delle specie ittiche di interesse.
Al fine di chiarire i dettagliati meccanismi molecolari alla base della compatibilità dei mangimi, alcuni anni or sono, Aller Aqua e Porto Conte Ricerche hanno avviato una collaborazione volta allo sviluppo di protocolli analitici volti a monitorare il metabolismo dell’orata sia in risposta a diverse formulazioni mangimistiche in condizioni climatiche standard, che per valutare l’effetto di diverse condizioni climatiche.
In uno degli studi sono state simulate condizioni sperimentali tali da riprodurre l’andamento medio della temperatura dell’acqua durante un ciclo invernale tipico della zona climatica del Mediterraneo.
Durante la prova, eseguita in sistemi a ricircolo, è stato monitorato l’andamento della mortalità, dell’appetibilità, dei principali caratteri morfometrici e delle performance zootecniche. Inoltre, è stato effettuato uno screening delle variazioni dei livelli delle molecole di piccole dimensioni (metaboliti) e dei grassi a livello epatico e della parte edibile, utilizzando un approccio di tipo metabolomico.
La metabolomica è una metodica di indagine analitico-biocomputa­zionale basata sull’uso di una combinazione di analisi spettroscopiche e moderni metodi matematici e statistici in grado di fornire stime quali-quantitative dei metaboliti all’interno delle cellule, tessuti o fluidi biologici. I metaboliti rappresentano i prodotti finali dei processi biochimici a livello cellulare e sono estremamente sensibili ad influenze di natura endogena o esogena. Recentemente, la metabolomica ha mostrato di possedere un enorme potenziale di impiego nel settore dell’acquacoltura (Alvaro e Young, 2016). Infatti, i recenti progressi nell’analisi dei metaboliti attraverso l’impiego di tecniche spettroscopiche rapide e altamente riproducibili come la Risonanza Magnetica Nucleare (NMR), unite alla costante evoluzione delle capacità bio-informatiche, hanno reso possibile lo sviluppo di robusti protocolli analitici per l’individuazione di biomarcatori associabili a diverse problematiche inerenti la produzione, la nutrizione, il benessere, la qualità e la tracciabilità dell’orata di allevamento (Melis et al., 2014 a, b).
I risultati di questo studio hanno delucidato la complessa catena di eventi metabolici che caratterizzano la risposta fisiologica e molecolare dell’orata alle variazioni della temperatura dell’acqua. In particolare, lo studio ha potuto evidenziare i meccanismi metabolici di adattamento dell’orata durante le fasi di diminuzione della temperatura (18 °C - 11 °C), durante il periodo di mantenimento di una bassa temperatura (11 °C) e nella fase di ripristino di condizioni climatiche ottimali (11 °C - 18 °C). Lo studio mette in evidenza la sofferenza metabolica dell’organismo ad adattarsi al calo delle temperature esterne, sottolineando la difficoltà di compensare un disequilibrio energetico nella fase di calo della temperatura, che evolve in una disfunzione metabolica a livello epatico con conseguente accumulo di grasso e aumento delle dimensioni dell’organo e con l’alterazione del metabolismo dei lipidi.
In seguito ad una prolungata permanenza a bassa temperatura, l’orata attiva una serie di meccanismi compensatori del derivante stress ossidativo, attivando il metabolismo della metionina e delle basi puriniche a livello epatico e preservando le proteine presenti nella parte edibile dalla denaturazione. Vengono quindi progressivamente riattivati i processi di bioaccumulo con il rinnalzamento della temperatura.
La ricerca di Porto Conte Ricer­che (www.portocontericerche.it) e Aller Aqua (www.aller-aqua.com) fornisce utili elementi per lo sviluppo di formulazioni idonee al mantenimento di performance di crescita ottimali nell’orata durante tutto il periodo del ciclo produttivo, garantendo un apporto nutrizionale bilanciato e aumentando la resistenza di questa specie alle variazioni termiche stagionali. Il lavoro del team coordinato dal dott. Roberto Anedda è stato pubblicato dalla rivista scientifica Comparative Biochemistry and Physiology – Part A [R. Melis, R. Sanna, A. Braca, E. Bonaglini, R. Cappuccinelli, H. Slawski, T. Roggio, S. Uzzau, R. Anedda, Molecular details on gilthead sea bream (Sparus aurata) sensitivity to low water temperatures from 1H NMR metabolomics, Comparative Biochemistry and Physiology, Part A, 204 (2017), 129-136].


Dott. Roberto Anedda
Dott. Riccardo Melis
Dott. Hanno Slawski

Nota
Per ulteriori informazioni contattare il dott. Roberto Anedda, Laboratorio di NMR e Imaging, Porto Conte Ricerche, Alghero (www.portocontericerche.it); e-mail: anedda@portocontericerche.it

Bibliografia
Bovo G., Borghesan F., Comuzzi M., Ceschias G., Giorgetti G. (1995), Winter disease in orata di allevamento: osservazioni preliminari, Boll. Soc. Ital. Patol. Ittica 17:2-11.
Tort L., Padrós F., Rotllant J., Crespo S. (1998), Winter syndrome in the gilthead sea bream Sparus aurata. Immunological and histopathological features, Fish Shell. Imm. 8, 37-47.
Ibarz A., Beltran M., Fernandez-Borras M.A., Sanchez J., Blasco J. (2007a), Alterations in lipid metabolism and use of energy depots of gilthead sea bream (Sparus aurata) at low temperatures, Aquaculture 262, 470-480.
Ibarz A., Padrós F., Tort L. (2010b), Low-temperature challenges to gilthead sea bream culture: Review of cold-induced alterations and Winter Syndrome, Rev. Fish Biol. Fish. 20, 539-556.
Melis R., Anedda R. (2014), Biometric and metabolic profiles associated to different rearing conditions in offshore farmed gilthead sea bream (Sparus aurata L.), 35, 1590-1598.
Melis R., Cappuccinelli R., Roggio T., Anedda R. (2014), Address­ing marketplace gilthead sea bream (Sparus aurata L.) differentiation by 1H NMR-based lipid fingerprinting, Food Res. Int. 63, 258-264.
Alfaro C.A., Young T. (2016), Showcasing metabolomic applications in aquaculture: a review, Rev. Aquacult.