Evaluación de probióticos y sus metabolitos en huevos y larvas de trucha como modelo One Health para su aplicación en salud humana y animal

• Autores: Nelson Augusto Vargas González
• Directores de la Tesis: Miguel Angel Barajas Vélez (dir. tes.), Tania Pérez Sánchez (codir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Pública de Navarra ( España ) en 2026
• Idioma: español
• Número de páginas: 340
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencias de la Salud por la Universidad Pública de Navarra
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Academica-e
• Resumen
  • español

    La creciente amenaza que representa la resistencia a los antimicrobianos plantea la necesidad urgente de desarrollar estrategias profilácticas eficaces y seguras tanto en salud humana como animal. En el marco del enfoque One Health, la presente Tesis Doctoral tiene como objetivo evaluar el potencial de cepas probióticas y de sus metabolitos posbióticos como agentes preventivos mediante su aplicación en modelos basados en huevos embrionados y larvas de trucha (Salmo trutta y Oncorhynchus mykiss) para el cribado temprano de candidatos aplicables en acuicultura y, por extensión, a medicina veterinaria y humana, contribuyendo al desarrollo de soluciones integradas frente a las infecciones resistentes a tratamientos convencionales. Inicialmente, se realizó un diagnóstico sanitario integral en piscifactorías españolas de trucha mediante RT-qPCR, MALDI-TOF y secuenciación 16S rRNA e ITS-1, generando un Índice Sanitario Integrado (ISI) que permitió seleccionar reproductores y huevos libres de patógenos relevantes, además de obtener aislados de bacterias ácido-lácticas (BAL). Con los aislados de BAL obtenidos se hicieron ensayos de antagonismo in vitro, usando tanto bacterias vivas como sobrenadantes libres de éstas, frente a patógenos bacterianos de peces y humanos. Posteriormente, huevos y larvas de trucha se expusieron por inmersión a las BAL vivas seleccionadas o a sus sobrenadantes, para valorar toxicidad, supervivencia y tasa de eclosión. Los resultados experimentales pusieron de manifiesto la existencia de una ventana de sensibilidad embrionaria crítica comprendida entre 0 y 450 grados-día en huevos de S. trutta, durante la cual la exposición a determinadas cepas bacterianas puede comprometer la viabilidad embrionaria. En este contexto, se observó que algunas cepas de Lactiplantibacillus provocaron mortalidad embrionaria elevada, mientras que Pediococcus acidilactici y Lactococcus lactis mostraron perfiles de seguridad equiparables al control. Por otra parte, los sobrenadantes posbióticos neutralizados (pH 7 - 6,5) no generaron efectos adversos en ninguna de las etapas del desarrollo evaluadas y, además, mantuvieron actividad inhibitoria específica, destacando su efecto frente a Carnobacterium maltaromaticum y Vagococcus salmoninarum. Adicionalmente, la combinación diagnóstica qPCR + MALDI-TOF se confirmó como herramienta rápida, fiable, precisa y aplicable para la identificación etiológica de brotes infecciosos en entornos acuícolas. En conjunto, la presente Tesis Doctoral valida los huevos embrionados y las larvas vesiculadas de trucha como modelo vertebrado ético, sensible y de bajo coste para el cribado de probióticos y posbióticos, alineado con el principio de las 3R (Reemplazo, Reducción y Refinamiento) y se enmarca en la perspectiva integradora One Health. Los resultados obtenidos evidencian que: (1) la toxicidad observada es específica de cada cepa, (2) los posbióticos ofrecen un perfil de seguridad superior y (3) ciertas BAL presentan potente actividad antagonista frente a patógenos relevantes en el ámbito acuícola. Estos hallazgos sientan las bases para el desarrollo de formulaciones probióticas o posbióticas orientadas a la reducción del uso de antibióticos en acuicultura, con implicaciones directas sobre la mejora de la inocuidad alimentaria, contribuyendo a la lucha contra la resistencia antimicrobiana a nivel global.

  • English

    The growing threat posed by antimicrobial resistance underscores the urgent need to develop effective and safe prophylactic strategies for both human and animal health. Within the One Health framework, this Doctoral Thesis aims to evaluate the potential of probiotic strains and their postbiotic metabolites as preventive agents through their application in models based on embryonated eggs and trout larvae (Salmo trutta and Oncorhynchus mykiss). These models were used for the early screening of candidates applicable to aquaculture and, by extension, to veterinary and human medicine, contributing to the development of integrated solutions against infections resistant to conventional treatments. Initially, a comprehensive health diagnosis was carried out in Spanish trout farms using RT-qPCR, MALDI-TOF, and 16S rRNA and ITS-1 sequencing. From these data, an Integrated Health Index (IHI) was generated, allowing the selection of broodstock and eggs free of relevant pathogens, as well as the isolation of lactic acid bacteria (LAB). The LAB isolates obtained were subjected to in vitro antagonism assays, using both live bacteria and their cell-free supernatants, against bacterial pathogens of fish and humans. Subsequently, trout eggs and larvae were exposed by immersion to selected live LAB or their supernatants in order to assess toxicity, survival, and hatching rate. The experimental results revealed the existence of a critical embryonic sensitivity window between 0 and 450 degree-days in S. trutta eggs, during which exposure to certain bacterial strains can compromise embryonic viability. In this context, some Lactiplantibacillus strains caused high embryonic mortality, whereas Pediococcus acidilactici and Lactococcus lactis displayed safety profiles comparable to the control. Moreover, neutralized postbiotic supernatants (pH 7–6.5) did not cause adverse effects at any developmental stage evaluated and maintained specific inhibitory activity, particularly against Carnobacterium maltaromaticum and Vagococcus salmoninarum. In addition, the combined diagnostic approach (qPCR + MALDI-TOF) was confirmed as a rapid, reliable, and accurate tool for the etiological identification of infectious outbreaks in aquaculture environments. Overall, this Doctoral Thesis validates embryonated eggs and yolk-sac trout larvae as an ethical, sensitive, and low-cost vertebrate model for probiotic and postbiotic screening, aligned with the 3Rs principle (Replacement, Reduction, and Refinement) and framed within the One Health perspective. The findings demonstrate that (1) toxicity is strain-specific, (2) postbiotics exhibit a superior safety profile, and (3) certain LAB strains show strong antagonistic activity against relevant aquaculture pathogens. These results lay the groundwork for the development of probiotic or postbiotic formulations aimed at reducing antibiotic use in aquaculture, with direct implications for improving food safety and contributing to the global fight against antimicrobial