Một cơ chế quan trọng chống lại virus, vi khuẩn và các mầm bệnh khác

Quá trình tạo hắc tố (đốm đen trên vỏ tôm, mặt trên) bởi hệ thống prophenoloxidase (ProPO) là một hệ thống phòng thủ chủ yếu, bẩm sinh ở động vật không xương sống. Sau khi các vi khuẩn xâm nhập được bao bọc hoặc thực bào, quá trình tạo hắc tố (liên quan đến các tế bào máu dạng hạt) giúp loại bỏ các mầm bệnh này bằng cách bài tiết qua lớp biểu bì hoặc trong chu kỳ lột xác tiếp theo (giữa), hỗ trợ động vật khỏe mạnh (phía dưới).

Các nhà sản xuất tôm đang tìm cách cải thiện lợi nhuận từ vụ nuôi của mình phải nhận thức được các yếu tố bên ngoài có thể ảnh hưởng đến sự tồn tại và phát triển của tôm. Một trong những yếu tố hạn chế sự thành công trong nuôi tôm là việc kiểm soát dịch bệnh. Việc kiểm soát này chủ yếu dựa trên an toàn sinh học, dinh dưỡng tốt và giảm điều kiện căng thẳng trong quá trình canh tác.

Theo nghĩa này, nghiên cứu về hệ thống miễn dịch của tôm biển nổi bật như một nguồn kiến thức để xác định mức độ nhạy cảm và khả năng đề kháng của động vật đối với các vi sinh vật gây bệnh và ký sinh trùng. Ngoài ra, những nghiên cứu này còn cung cấp kiến thức quý giá về mối quan hệ giữa các thông số lý hóa của nước và mức độ đáp ứng miễn dịch.

Cơ chế phòng vệ của tôm cho phép kiểm soát sự tấn công của các tác nhân bên ngoài như virus, vi khuẩn bao gồm việc sản xuất tế bào máu, tế bào phòng vệ có trong máu tôm. Đây là chủ đề trọng tâm của bài viết này, được phỏng theo và tóm tắt từ ấn phẩm gốc trên Revista Acuacultura  – Phòng Nuôi trồng Thủy sản Quốc gia, số 126, tháng 12 năm 2018.

Hemocytes: Tế bào chống lại mầm bệnh

Tôm thẻ chân trắng, giống như các động vật không xương sống khác, phụ thuộc vào hệ thống miễn dịch của chúng để bảo vệ bản thân khỏi bệnh tật trong trường hợp một số vi khuẩn hoặc hạt lạ xâm nhập vào mô của chúng. Phản ứng miễn dịch này được biểu hiện thông qua cơ chế tế bào trong đó tế bào máu đóng vai trò rất quan trọng.

Máu của tôm – hay bạch huyết – có thành phần tế bào là tế bào máu và thành phần chất lỏng được tạo thành từ huyết tương chứa các yếu tố dịch thể khác nhau (đại phân tử của hệ tuần hoàn). Các phản ứng miễn dịch tế bào và thể dịch hoạt động theo cách tích hợp tạo ra các cơ chế bảo vệ như sự đông máu của bạch huyết; quá trình melan hóa bởi hệ thống prophenoloxidase (ProPO) – một hệ thống phòng thủ bẩm sinh chính ở động vật không xương sống; sử dụng lectin để nhận biết các tác nhân nước ngoài; và các hệ thống peptide kháng khuẩn, kháng nấm và kháng vi-rút hoạt động với RNA can thiệp và một mẫu protein nhận biết. Chúng ta cũng có thể bổ sung thêm việc sản xuất các dạng phản ứng của oxy, thực bào và đóng gói, hai dạng sau chủ yếu được thực hiện bởi các tế bào máu (Iwanaga & Lee, 2005).

Tế bào máu (Hình 1) được sản xuất trong các mô tạo máu của tôm và có hai loại:

1.            Các tế bào máu hyaline hấp thụ mầm bệnh hoặc các hạt lạ thông qua quá trình thực bào. Họ cũng can thiệp vào quá trình đông máu.

2.            Tế bào máu dạng hạt hoặc bạch cầu hạt – thông qua việc đóng gói, hình thành nốt sần và gây độc tế bào – tiêu diệt các yếu tố xâm lấn. Họ cũng can thiệp vào quá trình melanization (hệ thống ProPO).

Hình 1: Các loại tế bào máu (hyaline và dạng hạt) được sản xuất bởi tôm thẻ chân trắng Thái Bình Dương (Litopenaeus vannamei) để chống lại mầm bệnh và các hạt lạ xâm nhập vào mô của chúng. Ảnh của Carlos Ching.

Các tế bào máu trong hyaline bắt đầu quá trình bảo vệ khi bị tổn thương bằng quá trình đông máu, một cơ chế quan trọng giúp bảo vệ tôm khỏi bị mất quá nhiều chất lỏng cũng như bắt giữ và cố định các vi khuẩn xâm nhập. Tiếp theo, các tế bào máu dạng hạt tiết ra các enzyme phòng thủ tiêu diệt vi khuẩn trước khi bị các bạch cầu hạt khác loại bỏ thông qua quá trình thực bào và/hoặc đóng gói. Một khi vi khuẩn được bao bọc hoặc thực bào, quá trình tạo hắc tố, cũng do các tế bào máu dạng hạt dẫn đầu, khiến chúng trơ và chuẩn bị để chúng bị trục xuất bởi sự bài tiết qua lớp biểu bì hoặc trong chu kỳ lột xác tiếp theo.

Cơ chế bảo vệ tế bào máu cũng gây ra sự gia tăng các tế bào có gốc tự do và kích thích các tế bào máu trong hyaline trở thành các tế bào máu dạng hạt, bằng cách này làm tăng tốc độ loại bỏ mầm bệnh bằng quá trình thoái hóa (Hình 2).

 Hình 2: Minh họa cơ chế phản ứng miễn dịch trong đó tế bào máu can thiệp khi mầm bệnh xâm nhập vào mô tôm (Jiravanichpaisal et al., 2006).

Chất lượng nước và ảnh hưởng của nó tới việc sản xuất tế bào máu

Việc sản xuất tế bào máu để phản ứng với sự tấn công của bệnh tật có liên quan chặt chẽ với các thông số hóa lý của nước, chẳng hạn như nhiệt độ, oxy, pH và độ mặn, như chúng ta sẽ thấy dưới đây.

Nhiệt độ mối quan hệ – tế bào máu trong cuộc tấn công của virus đốm trắng

Các thí nghiệm về ảnh hưởng của nhiệt độ đối với tôm bị nhiễm vi rút đốm trắng (WSSV) đã chỉ ra rằng việc sản xuất tế bào máu cao hơn xảy ra ở nhiệt độ cao hơn (Sonnenholzner và cộng sự, 2002). Động vật bị nhiễm WSSV đạt tỷ lệ sống sót 100% khi nuôi ở 33 độ C, trong khi những con nuôi ở 27 độ C chỉ đạt tỷ lệ sống sót 10%. Điều này là do thực tế là ở nhiệt độ 33 độ C, lượng tế bào máu được sản xuất nhiều hơn (Hình 3).

 Hình 3: Tổng số lượng tế bào máu/ml trong bạch huyết của tôm thẻ L. vannamei  bị nhiễm WSSV qua đường miệng trong nước có nhiệt độ 33 độ C và 27 độ C trong 8 ngày (Sonnenholzner và cộng sự, 2002).

Một nghiên cứu khác cần được xem xét là nghiên cứu của Wongmanneeprateep et al. (2010), đã duy trì tôm con bị nhiễm bệnh đốm trắng ở nhiệt độ ổn định 32 ± 1 độ C trong bảy ngày liên tiếp, nhờ đó loại bỏ được nhiễm WSSV. Nghiên cứu này là cơ sở để thử nghiệm các mương nơi ấu trùng nhiễm WSSV được làm sạch sau bảy ngày ở nhiệt độ 32 ± 1 độ C (Limsuwan, 2015, Hình 4).

Hình 4: Xử lý làm sạch hậu ấu trùng L. vannamei  nhiễm WSSV trong raceway. Nhiệt độ được duy trì ở mức 32 ± 1 độ C trong bảy ngày. Phương pháp điều trị này đã được nhân rộng từ giai đoạn mysis đến giai đoạn non (Limsuwan, 2015).

Mặt khác, phải xem xét rằng có rủi ro khi tăng nhiệt độ lên trên 30 độ C, vì quần thể vi khuẩn Vibrio có thể tăng lên (Chen và cộng sự, 2005), trong trường hợp đó ấu trùng có thể được dùng liều lượng.

Nồng độ oxy hòa tan và sản xuất tế bào máu trong quá trình nuôi Vibrio spp. tấn công

Nồng độ oxy hòa tan trong nước là một trong những thông số quan trọng nhất trong nuôi tôm và bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường như sản lượng sinh vật phù du lớn và tích tụ quá nhiều chất hữu cơ dưới đáy ao. Điều này làm tăng hoạt động của vi khuẩn và dẫn đến tiêu thụ oxy quá mức. Nồng độ oxy thấp có thể ảnh hưởng đến sự sống và tăng trưởng của tôm, vì quá trình hô hấp và áp suất thẩm thấu của tôm giảm ở mức cực đoan có thể gây tử vong.

Việc sản xuất tế bào máu ở tôm biển phụ thuộc vào nồng độ oxy trong nước khi các vi khuẩn gây bệnh như Vibrio  spp. tấn công Điều này được chứng minh bằng các thí nghiệm được thực hiện ở các nồng độ oxy khác nhau (7,5, 5,5, 3,5 và 2,0 ppm oxy hòa tan trong nước) (Hình 5). Vi khuẩn gây bệnh Vibrio spp. có thể được kiểm soát khi nồng độ oxy hòa tan ở mức 5,4 và 7,5 mg/L, trong khi lượng tế bào máu tương đối thấp ở nồng độ 2,0 và 3,5 mg/L khiến tôm có khả năng phòng vệ rất thấp trước các cuộc tấn công của vi khuẩn này (Ling- Xu Jiang và cộng sự, 2005).

 Hình 5: Ảnh hưởng của nồng độ oxy hòa tan (DO) trong quá trình sản xuất tế bào máu trong quá trình tấn công của vi khuẩn Vibrio trên  L. vannamei  (Ling-xu Jiang và cộng sự, 2005).

Phản ứng miễn dịch của tôm ở các mức pH khác nhau

Các nghiên cứu được thực hiện với tôm L. vannamei  tiếp xúc với chủng Vibrio alginolyticus gây bệnh (8,0 x 10,5 CFU ) ở các mức độ pH khác nhau cho thấy sự khác biệt về tỷ lệ sống cuối cùng (Li và Chen 2008). Tỷ lệ sống thấp nhất thu được ở pH thấp nhất (6,5) và cao nhất (10,1), trong khi tỷ lệ sống cao nhất đạt được ở pH 8,2. Tuy nhiên, vi khuẩn gây bệnh tiếp tục giảm khả năng sống sót trong tất cả các tình huống pH khi thời gian tiếp xúc tăng dần (Hình 6).

 Hình 6: Sự sống sót của L. vannamei  trong các điều kiện pH khác nhau sau khi bị nhiễm Vibrio alginolyticus . Tỷ lệ sống sót này có liên quan đến phản ứng miễn dịch của tôm, trong đó tôm bị thiếu hụt nhiều nhất ở độ pH 6,5 và 10,1 (Li và Chen, 2008).

Nghiên cứu này về ảnh hưởng của pH đến tỷ lệ sống của tôm (Li và Chen, 2008) cho thấy, trong nuôi tôm, thông số quan trọng nhất để ngăn chặn bệnh Vibriosis là nồng độ oxy hòa tan. Tuy nhiên, nếu độ pH thay đổi đột ngột, tỷ lệ sống của tôm có thể bị giảm do giảm các cơ chế bảo vệ như hoạt động thực bào (Hình 6), ngay cả với nồng độ oxy hòa tan cao.

Thay đổi độ mặn đột ngột làm giảm đáp ứng miễn dịch của tôm

Thí nghiệm tiến hành với tôm ở độ mặn 25 ppt, tiêm Vibrio alginolyticus  (1,0 x 10 4 CFU) và sau đó chuyển sang độ mặn 5, 15, 25 (đối chứng) và 35 ppt trong 24 đến 96 giờ cho thấy tỷ lệ tôm chết cao nhất. xảy ra ở những con tôm được chuyển từ 25 đến 5 ppt ‰ so với những con tôm được chuyển từ 25 đến 35 ppt. Tôm được phân tích về tổng số lượng tế bào máu, hoạt động của phenol oxydase, hoạt động hô hấp, hoạt động superoxide dismutase, hoạt động thực bào và tác dụng diệt khuẩn đối với V. alginolyticus .

Kết quả chỉ ra rằng khi có sự thay đổi đột ngột từ độ mặn cao hơn (25 ppt) sang độ mặn thấp hơn (15 hoặc 5 ppt), khả năng phòng vệ miễn dịch của tôm và khả năng kháng vi khuẩn Vibrios của chúng sẽ giảm đi. Trong khi đó, nếu tôm ở độ mặn thấp (25 ppt) được chuyển sang độ mặn cao (35 ppt), khả năng sống sót của động vật không bị ảnh hưởng (Hình 7). Do đó, một quy trình thích nghi được khuyến nghị cho phép động vật có thời gian thích hợp để điều hòa độ mặn của nước mà không ảnh hưởng đến phản ứng miễn dịch của chúng (khi có sự hiện diện của Vibrio) và do đó ảnh hưởng đến khả năng sống sót của chúng.

 Hình 7: Hoạt động thực bào của L. vannamei  duy trì ở độ pH 8,2 và sau đó chuyển sang pH 6,5, 8,2 (đối chứng) hoặc 10,1 trong 6, 12, 24, 72 và 120 giờ. Độ mặn được duy trì ở mức 34 ppt và nồng độ oxy hòa tan trên 5 ppm (Li và Chen, 2008).  Hình 8: Tổng số lượng tế bào máu (A) và hoạt tính phenoloxidase (B) của L. vannamei  duy trì ở độ mặn 25 ppt lúc đầu và sau 12, 24, 48 và 72 giờ sau khi chuyển sang 5, 15, 25 và 35 độ mặn ppt Mỗi thanh biểu thị giá trị trung bình của tám phép xác định với sai số chuẩn (các chữ cái khác nhau là các giá trị khác nhau đáng kể với p <0,05).

Nguồn: Tiến sĩ Carlos Ching

www.globalseafood.org

Vi sinh tươi từ Nuôi Tôm Bền Vững là bộ giải pháp giúp ổn định môi trường ao nuôi 1 cách hiệu quả thông qua cơ chế phân giải hữu cơ và kiềm chế khuẩn, nấm đồng tiền từ đó giảm tối đa sự biến động môi trường. Tham khảo thêm về vi sinh tươi xử lý môi trường Arica Biopro tại đây  và vi sinh tươi hỗ trợ tiêu hóa Ecador Milk tại đây 

#tomthe #tomthechantrang #nuoitom #tomsu #nuoitomaodat #nuoitomaobat #nuoitombenvung #nuoitomcongnghecao #visinhtuoi #Arica #Ecadormilk #Ecadorpro #thaoduoc