Artículo de Revisión

Utilización de aditivos microbianos en la apicultura

0000-0002-4035-8643Grethel Milián Florido^{2  *}  , 0000-0001-7585-3725Marlene María Martínez Mora²  , 0000-0003-3019-1971Ana Julia Rondón Castillo²  , 0000-0003-4248-3728Marlen Rodríguez Oliva² 

²Universidad de Matanzas, Autopista Varadero km 3 ½, Matanzas, Cuba

RESUMEN

Se presenta una recopilación de la historia de la apicultura, las principales enfermedades de las abejas, las vías para su control y el uso de los probióticos en el cuidado de estos insectos. Los probióticos son microorganismos vivos que cuando se consumen en cantidades adecuadas le confieren beneficios a la salud del huésped. Entre las bacterias más utilizadas con este fin, se encuentran las del género Bacillus y sus especies subtilis, que se destacan por su capacidad de fomentar el balance microbiano en el tracto gastrointestinal y modular el sistema inmune. Este desempeño resulta favorable para los procesos de digestión y absorción de nutrientes, además de que disminuye la incidencia de enfermedades infecciosas. Si bien existen evidencias del efecto probiótico, in vitro e in vivo, de esta especie en un grupo de animales de interés zootécnico, poco se conoce de su utilización en la apicultura.

Palabras-clave: abejas; Bacillus subtilis; probióticos

Introducción

Según los informes de ^{Guarner y Álvarez (2020)}, los microorganismos que colonizan plantas y animales son parte constitutiva, funcional y no prescindible del organismo anfitrión. Una microbiota desequilibrada puede ser causa de enfermedad, afectar el desarrollo corporal, alterar la regulación del sistema inmunitario y del metabolismo, e incluso, influir negativamente en la conducta.

La microbiota del tracto digestivo de las abejas es muy variada y está asociada al tipo de alimentación que se aplica en las colmenas, al sistema de explotación, la estacionalidad y el estado de salud (^{Marche et al. 2019}). Otros autores refieren que las abejas melíferas poseen alta especificidad de la comunidad microbiana intestinal. Se componen, aproximadamente, por ocho filotipos (^{Moran et al. 2012} y ^{Khan et al. 2020}) y predominan tres grupos en la comunidad intestinal: Snodgrassella alvi, Gilliamella apicola y Lactobacillus spp. (^{Cariveau et al. 2014} y ^{Rodríguez et al. 2021}). Otros estudios demuestran la presencia de 174 especies (^{Hernández et al. 2020}).

En el ámbito internacional se trabaja en la incorporación a la producción animal de aditivos zootécnicos que posean actividad probiótica, pues estos constituyen una alternativa, debido a su capacidad de modular el sistema inmunológico y la microbiota intestinal; además de que tienen una función antagonista contra patógenos. En las últimas décadas se constata que los probióticos y los extractos de plantas son los más utilizados para mejorar los indicadores productivos y de salud en las abejas, por lo que en Cuba se trabaja para lograr su estandarización (^{Hernández et al. 2020}). El objetivo de este trabajo es exponer una recopilación acerca de la historia de la apicultura, de las principales enfermedades de las abejas y las vías para su control y el uso de los aditivos microbianos en la apicultura.

Historia de la apicultura

Los primeros registros de la domesticación de las abejas melíferas se remontan a los pueblos egipcios, donde se encontraron jeroglíficos del año 2400 antes de cristo (AC) con la imagen de la abeja y donde se observa el uso de colmenas horizontales de barro cocido al sol (figura 1). En la titulación del rey de Egipto en el año 3100 (AC) aparece la figura de la abeja, por lo que estas deben haber sido importantes incluso antes de su domesticación. Los pueblos persas, sirios, griegos y romanos cuentan con pruebas de la práctica de la apicultura. La miel, cera y propóleos eran muy usados en la elaboración de alimentos, como en medicinas, cosméticos, e incluso, en el ámbito religioso. La miel se utilizaba como endulzante natural o para agregar a las bebidas alcohólicas. También se empleaba en los rituales sagrados, en las ofrendas a los dioses y en el proceso de embalsamiento de los nobles egipcios. En esta primera etapa, el hombre comenzó a sacar las colmenas de su hábitat natural y las transportaba. Las colmenas se construían con diferentes materiales: barro, troncos de árboles ahuecados, paja o mimbre, y cada vez que se extraía la miel, por lo general se mataban las abejas y se perdían las colmenas (^{Añón 2018}).

Figura 1 Colmenas horizontales de barro. Jeroglífico que evidencia el uso de las colmenas horizontales junto a las abejas (^{Añón 2018}) 

En la actualidad, la apicultura o el cultivo de abejas es una actividad agropecuaria orientada a la crianza de abejas (Apis mellifera L.). Entre los impactos positivos que genera esta actividad se destaca la importante función que desempeñan las abejas melíferas en el mantenimiento de casi toda la vida en la tierra, pues son los principales agentes polinizadores de cultivos comerciales y de la flora silvestre (^{Arredondo 2015} y ^{Wu et al. 2021}). Además, las abejas intervienen en la producción de gran cantidad de productos de interés industrial: miel, cera, jalea real, propóleos, veneno de abejas, entre otros (^{Jacovi 2019} y ^{SEFC 2019}). Sin embargo, a pesar de su importancia, en el mundo se aprecia actualmente disminución en el número de colmenas.

El decrecimiento del número de colmenas y el aumento de la mortalidad de las abejas se atribuye a múltiples factores de estrés, que varían en función de la zona geográfica, las características locales o las condiciones climáticas. Entre estos factores figuran el peligroso impacto de las especies exóticas invasoras, como el ácaro Varroa (Varroa destructor), el pequeño escarabajo de la colmena (Aethina tumida), la avispa asiática (Vespa velutina), Paenibacillus larvae (agente causal de la Loque americana), entre otros (^{Burnham 2019}). También se consideran los efectos de ciertas sustancias activas presentes en los productos fitosanitarios y otros biocidas, el cambio climático, la degradación ambiental, la degeneración de los hábitats y la desaparición progresiva de las angiospermas (^{Manzano 2018}).

Principales enfermedades de las abejas y las vías de control

Debido al estilo de vida colonial de las abejas, se pueden infectar con una gran variedad de patógenos, entre los cuales se encuentran los ácaros, bacterias, hongos y virus (^{DeGrandi y Chen 2015}). Entre las enfermedades más significativas que producen estos microorganismos se encuentran la varroasis, la Loque americana y la nosemosis, provocada por los microsporidios Nosema ceranae y Nosema apis (^{Pérez-Piñeiro 2018} y ^{Burnham 2019}).

La varroasis es una enfermedad parasitaria de gran significación para el sector apícola. Se considera una enfermedad mundial (^{Sanabria et al. 2015}). Su gran importancia estriba en las numerosas pérdidas de colonias que provoca anualmente y en las afectaciones que causa en la producción de miel. Es por ello que se debe controlar regularmente (^{Pérez-Piñeiro 2018}).

En España y el resto de la Unión Europea tiene un carácter endémico, siendo la única enfermedad apícola que obliga a un tratamiento sistemático de las colonias para mantener la tasa de parasitación por debajo de umbrales dañinos (^{Ministerio Agricultura, Pesca y Alimentación, 2023}). Es similar el comportamiento en la región de las Américas, donde representa el principal enemigo de las abejas, y constituye la principal amenaza para la apicultura (^{Masaquiza et al. 2019}).

Cuba no está ajena a estas circunstancias. La práctica actual de la apicultura cubana se transformó a partir de que se diagnosticara en 1996 la presencia del ácaro Varroa destructor en la isla. Este parásito indujo cambios significativos en el manejo de las colmenas, lo que conjuntamente con los problemas económicos que Cuba tuvo que enfrentar, y que repercutieron en la apicultura de forma negativa. Específicamente, en el parque de colmenas, de unas 60 000 familias se recuperaron aproximadamente 40 000 (^{Pérez-Piñeiro 2018}).

V. destructor es un ácaro parásito que causa daños en la abeja, debilitándola, al deprimir su sistema inmune y favorecer la infección por otros patógenos, es letal si no se trata adecuadamente (^{Rosenkranz et al. 2010}). Se presenta en todo el país, lo que lleva a la necesidad de aplicar productos acaricidas de forma sistemática para evitar la pérdida de las colmenas.

La presencia de V. destructor en las colmenas no solo es un problema en sí mismo, sino que aumenta su virulencia debido a su asociación con diferentes virus ARN. Los virus de la parálisis aguda, la parálisis crónica, la celda real negra, la cría ensacada y el virus de las alas deformadas se trasmiten mediante estos agentes contaminantes (^{Antúnez et al. 2013}). Este ácaro se alimenta exclusivamente de la hemolinfa (sangre) de las abejas. Se reproduce en la cría de las obreras y los zánganos, con preferencia por estos últimos. V. destructor penetra en una celda poco antes de la percolación y pone huevos (primer huevo macho, seguido y consecutivamente hembra) que se desarrollan en el interior de la celda operculada. El macho puede fecundar las hembras que lleguen a la madurez, normalmente una o dos dentro de una celda de obreras, y tres o cuatro dentro de una celda de zánganos (^{Mendoza et al. 2008}).

La Loque americana (L.A) la produce el agente patógeno Paenibacillus larvae, y es la enfermedad más destructiva que afecta la cría de las abejas. P. larvae. es un bacilo Gram positivo, catalasa negativa, anaerobio facultativo, con bajo porcentaje de GC (Guanina y Citosina) y formador de endosporas (^{Genersch et al. 2006}).

Las larvas de las abejas obreras, reinas y zánganos se infectan al ingerir alimento contaminado con esporas de P. larvae, cuando se alimentan por las abejas nodrizas (^{Hornitzky et al. 1989}). Una vez ingeridas, las esporas llegan al lumen del intestino larval, donde germinan, dando lugar a células vegetativas. Estas proliferan y se mueven hacia el epitelio y destruyen las interacciones célula-célula e invaden el espacio intercelular, hasta llegar a la hemolinfa del hospedero de manera muy veloz. Posteriormente, la larva muere, lo que se acompaña de la esporulación de las células vegetativas. Las esporas se diseminan dentro de la colmena cuando las abejas encargadas de la limpieza contaminan su aparato bucal al remover las larvas muertas y posteriormente, las transmiten a las larvas cuando se alimentan (^{Yue et al. 2008}).

N. ceranae es un hongo formado por microsporidios, los cuales son parásitos intracelulares obligados de insectos como las abejas. Su infección tiene lugar después de ingerir esporas maduras que germinan en el intestino y forman un tubo que extrude e inyecta el esporoplasma dentro del citoplasma de las células epiteliales (^{Hernández et al. 2018}).

Los síntomas que se notan en la colmena afectada por N. ceranae son disimiles: inquietud en las abejas, desnutrición, abdomen corto, disminución de la actividad y debilitamiento. También se ven muchas abejas arrastrándose en el fondo y sobre los marcos. Cuando se remueve el techo, fuera de la colmena, se observa que las abejas infectadas apenas logran volar unos pocos metros sin posarse. Otras veces se arrastran por el suelo o sobre las hojas. El abdomen a menudo está extendido por las materias fecales y se verá brilloso y grasiento (^{Li et al. 2018}).

En Cuba, cuando se producen grandes infestaciones por V. destructor, N. ceranae y Paenibacillus larvae, no se aplican medicamentos, antibióticos ni sustancias químicas para el tratamiento de las patologías de las colmenas, solo se practica el manejo integrado, que consiste en el saneamiento de las colmenas, la castra en el apiario para evitar el transporte de miel o panales infectados, el cambio de abejas reinas y, de ser necesario, se realiza el sacrificio de las colmenas si se encuentran brotes de enfermedades infecciosas graves, lo que trae consigo la disminución de las poblaciones de estos insectos (^{Pérez-Piñeiro 2018}).

En la producción pecuaria se conoce el uso de probióticos, pero muy poco su empleo en la apicultura. Los probióticos son microorganismos vivos que cuando se consumen en cantidades adecuadas le confieren beneficios a la salud del huésped (^{Milián et al. 2021}). La obtención de biopreparados probióticos a partir del aislamiento y selección de microorganismos benéficos procedentes del tracto digestivo de los animales, es el punto de partida para su aplicación en la producción animal. Estos aditivos zootécnicos se suministran con el propósito de ser utilizados como promotores del crecimiento animal, pues mejoran la composición de la microbiota gastrointestinal y la eficiencia en el uso de los alimentos, estimulan el sistema inmune e inhiben a microorganismos patógenos sin la utilización de antibióticos (^{Rondón et al. 2020} y ^{Cabaña et al. 2021}).

Estudios recientes de ^{Khoury (2018)} muestran que cepas de Saccharomyces cereviseae var. bourlardii CNCM I-1079 y Pediococcus acidilactici CNCM MA 18/5M son efectivas para proteger las abejas frente a infecciones fúngicas conocidas como nosemosis (tabla 1). Este autor plantea la hipótesis de que el mecanismo de acción podría involucrar un sistema inmunitario mejorado y procesos de reparación de tejidos para proteger al huésped del daño causado por el parásito. Sin embargo, se pudiera inferir que este resultado se puede asociar a la acción de los probióticos, pues es uno de sus mecanismos principales. Específicamente, los biopreparados obtenidos de cepas de Bacillus activan el sistema inmune, pues se consideran inmunomoduladores por excelencia (^{Milián et al. 2022}).

Tabla 1 Supervivencia de las abejas tratadas con microorganismo probióticos 

Supervivencia de las abejas tratadas con microorganismo probióticos
Cepas	Tratamientos
	jarabe de azúcar (%)	curativos seguidos de un desafío de nosemosis (%)
Pediococcus acidilactici CNCM MA 18/5M	28.8	23
Saccharomyces cereviseae var. Bourlardii CNCM I-1079	29.9	41

Fuente: ^{Khoury (2018)}

^{Antúnez et al. (2019)} lograron disminuir la infestación por V. destructor, al potenciar el efecto del acaricida sintético y, a la vez, disminuir la infección por N. ceranae. Los probióticos pueden disminuir la tasa de mortalidad de esta infección en las abejas hasta 40 %.

Según ^{Derome (2018)}, cuando las abejas están sometidas al estrés, el microorganismo puede evadir su sistema inmunológico, causando una infección que puede afectar la capacidad de alimentarse, obstaculizar el cuidado de las larvas, alterar la orientación de las abejas y aumentar la mortalidad. De ahí, que dicho investigador decidió evaluar la efectividad de dos probióticos (Bactocell^® y Levucell^®), dichos productos se comercializan en granjas de porcino, pollo, camarón y salmónidos. Además, evaluó dos cultivos de cepas aisladas de la microbiota intestinal de abejas sanas, obtenidos en condiciones de laboratorio, todos se administraron a las abejas mezclándolas con jarabes de azúcar. Después de dos semanas de pruebas, la tasa de mortalidad de las abejas infectadas era de un 20 a un 40 % menor en los que recibían probióticos y los cultivos que en el grupo de control.

En los últimos años se reconoce el género Bacillus spp. como una de las especies más utilizadas como probióticos (^{Florencia et al. 2018}). Los Bacillus son bacterias Gram-positivas, con forma de barra, formadoras de esporas, aeróbica o anaeróbica facultativa (^{Alou et al. 2015}).

Los Bacillus por su potencial pueden sintetizar metabolitos con actividad antifúngica y antibacteriana. Estas sustancias antimicrobianas son biopéptidos con diferente estructura química, que se utilizan como agentes terapéuticos contra bacterias y hongos patógenos, capaces de actuar sobre microorganismos de diversa etiología. El efecto bio-controlador que ejerce Bacillus spp., es el resultado de diversos mecanismos, entre los que se encuentra la antibiosis, que se produce debido a la producción de péptidos, lipopéptidos y fosfolípidos (^{Kadaikunnan et al. 2015}, ^{Pedraza et al. 2018} y ^{Milián et al. 2021}).

Los probióticos en la apicultura

Son escasas las investigaciones del uso de biopreparados probióticos del género Bacillus para ser usados en la apicultura. Investigaciones llevadas a cabo por ^{Florencia et al. (2018)}, demostraron el potencial probiótico que tienen las cepas de Bacillus 4A, 230P y 86B aislados de mieles y polen proveniente de abejas nativas sin aguijón. Las mismas mostraron un efecto probiótico marcado en el control de patógenos como: Listeria innocua 6a, L. innocua 7, L. monocytogenes ATCC 7644, Pseudomonas aureuginosa ATCC 27853, Escherichia coli ATCC 25922 y Enterococcus faecalis ATCC 29212.

^{Audisio (2017)} encontró resultados benéficos cuando evaluó la cepa B. subtilis subsp. Los recuentos de esporas de Nosema spp. y Varroa spp. en las colmenas tratadas fueron más bajos que en las del grupo control. Estos resultados en los apiarios experimentales indican que B. subtilis subsp. Mori2 favoreció el desempeño de las abejas. En primer lugar, porque el microorganismo estimuló la puesta de huevos de la reina, lo que se tradujo en un mayor número de abejas y, en consecuencia, más miel. En segundo lugar, porque redujo la prevalencia de dos enfermedades importantes de las abejas en todo el mundo: la nosemiasis y la varroosis.

Otro estudio fue reportado por ^{Hernández et al. (2021)}. En un ensayo a nivel de laboratorio se utilizaron especies de Bacillus ssp. y Brevibacillus ssp., asociadas con abejas melíferas, como alternativa natural para el control de LA y cría yesificada. En dicho experimento se reportan resultados favorables, al observarse inhibición ante los patógenos. Este constituye el primer estudio de asociaciones entre la presencia de genes relacionados con la síntesis de péptidos antimicrobianos y su antagonismo ante P. larvae y A. apis.

Una de las afectaciones que se presenta en la actualidad en las colmenas es la incidencia por las hormigas, consideradas visitantes comunes en las colmenas. Estudios realizados por ^{Ruíz et al. (2021)}, demuestran el efecto antifúngico de la bacteria Bacillus subtilis frente a los hongos Aspergillus nigri y Penicillium serie crhysogenum aislados de las cutículas de hormigas establecidas en colmenas de Apis mellifera L. actividad que posibilita el control de las poblaciones de hormigas que afectan a las colmenas y un incremento de la producción de las abejas.

Los estudios realizados por ^{Yépez (2019)} muestran el efecto de Bacillus cereus sensu lato, al estar relacionado con la microbiota de la miel de abejas. Este autor realizó un análisis microbiológico a 38 muestras de miel provenientes del cantón Mejía, Ecuador, y determinó factores asociados a la presencia del grupo Bacillus cereus sensu lato. Este grupo estuvo presente en 53 % (20/38) de las muestras recolectadas. Se identificaron tres especies: Bacillus cereus, Bacillus mycoides y Bacillus thuringiensis. Su distribución en las 20 muestras positivas fue: 1 (5 %) Bacillus cereus, Bacillus thuringiensis y Bacillus spp; 2 (10 %) Bacillus cereus y Bacillus mycoides; 3 (10 %) Bacillus cereus y Bacillus thuringiensis; 4 (20 %) Bacillus mycoides y Bacillus thuringiensis; 5 (25 %) Bacillus cereus y 6 (30 %) Bacillus cereus y Bacillus spp. Esto confirma la capacidad de bacilos Gram positivos esporulados a sobrevivir en la miel.

En la actualidad, se continúa el estudio de la función de la microbiota de las abejas, por su contribución a la salud y a la productividad de esta especie y por la influencia que pueden tener los probióticos en su estabilización y en la estimulación del sistema inmune de las abejas (^{Al-Ghamdi et al. 2020}).

En el Centro de Estudios Biotecnológicos, perteneciente a la Facultad de Ciencias Agropecuarias de la Universidad de Matanzas, Cuba, se trabaja en el aislamiento, selección e identificación de cepas de bacterias ácido lácticas, Bacillus spp. y levaduras con potencial probiótico, a partir del tracto digestivo y la miel de Melipona beecheii B. También se evalúa la actividad antimicrobiana de mieles de Apis mellifera y Melipona beecheii ante microorganismos patógenos.

^{Álvarez (2020)} estudió un total de ocho cepas patógenas, cuatro cepas de referencia del Centro Provincial de Higiene y Epidemiología (Staphylococcus aureus ATCC 25923, Escherichia coli. ATCC 25922, Streptococcus sp. y E. coli) y cuatro pertenecientes a aislamientos de vacas con mastitis (C7, C8, C9 y C15), que se identificaron por métodos tradicionales (dos Staphylococcus aureus y dos Bacillus sp). La evaluación del efecto inhibitorio se realizó cuantitativamente, por medición numérica de los halos de inhibición, y cualitativamente, al tomar como referencia el patrón propuesto por ^{Duraffourd et al. (1987)}. Los resultados del efecto inhibitorio de las mieles de M. beecheii y A. mellifera ante microorganismos patógenos, se muestran en la tabla 2. Se observa que las mieles de Apis mellifera y Melipona beecheii tienen acción inhibitoria en la mayoría de los microorganismos patógenos estudiados, por lo que constituye una alternativa para el tratamiento de la mastitis bovina, así como para algunas de las enfermedades que se presentan en los apiarios.

Tabla 2 Efecto inhibitorio de las mieles de M. beecheii y A. mellifera ante microorganismos patógenos.  

CEPAS	TRATAMIENTOS
	MM100%	MM50%	MM30%	AB	MA100%	MA50%	MA30%
C9 (Staphylococcus aureus)	22.6±2.5^a (+++)	21.3±2. 0^a (+++)	18.0±2.0^a (+++)	17.6±0.5^a	16.6±0. 5a (++)	9.6±1.2^b	4.0±1.7^c
C7 (Staphylococcus aureus)	20.3±1.5^a (+++)	19±2.0^a (++)	12.3±3.2^b (+)	23.6±0.5^a	11.0±0.3^b (+)	8.6±2.5^b (+)	1.2±0.2^c (-)
Staphylococcus aureus ATCC 25923	16.4±0.5^a (++)	15.2±0.7 ^a, b (++)	13.5±0.7^b (+)	22.1±0.2^c	8.0±1.0^d (+)	6.0±1.0^d, e (-)	4.5±0.5^e (-)
Streptococcus sp.	19.6±0.6^a (++)	18.0±1.0^a (++)	15.3±0.6^b (++)	27.3±0.6^c	11.3±0.6^d (+)	1.2±0.2 ^e (-)	0.8±0.01^e (-)
C8 (Bacillus sp.)	6.6±0.6^a (-)	5.6±1.5^a (-)	0.7±0.2^b (-)	25.0±1.0^c	0.7±2.0^b (-)	0.4±0.15^b (-)	0.2±0.09^b (-)
C15(Bacillus sp.)	8.7±1.5	0.7±0.2^b (-)	0.6±0.2^b (-)	25.0±0.6^c	0.6±0.2^b (-)	0.4±0.1^b (-)	0.2±0.05^b (-)
Escherichia coli. ATCC 25922	5.1±2.0^a (-)	3.7±1.1^a, ^b (-)	0.7±0.1b (-)	31.3±1.5^c	4.0±1.0^a, ^b (-)	1.0±0.1^b (-)	0.9±0.2^b (-)
E. coli	5.0±1.0^a (-)	0.8±0.05^b (-)	0.6±0.05^b (-)	31.0±1.0^c	0.7±0.05^b (-)	0.6±0.05^b (-)	0.2±0.05^b (-)

Las letras diferentes en la misma fila indican que existe diferencias significativas entre las medias con P<0.05.

Escala de Duraffourd: (-) Nulo, (+) sensible, (++) muy sensible, (+++) sumamente sensible.

M. beecheii (MM) y se le asigna el porcentaje correspondiente (MM100%, MM50%, MM30%) y para la miel de A. mellifera (MA100%, MA50%, MA30%).

Conclusiones

El empleo de biopreparados probióticos a partir de cepas de Bacillus sp. y otros géneros microbianos reafirman la posibilidad real de su uso, pues representan ventajas económicas para cualquier productor, no solo por reducción de pérdidas, sino porque estos productos para las abejas muestran un impacto en las respuestas fisiológicas y productivas en los apiarios, que resultan superiores a lo que pudiera ser su costo de producción.

REFERENCES

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Recibido: 25 de Noviembre de 2022; Aprobado: 31 de Enero de 2023

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