English
中文 (中国)
Tôm có thể phát triển thành công đặc tính kháng khuẩn chống lại nhiễm trùng Vibrio
Nghiên cứu này phân tích các cơ chế kháng vibriosis về cả vi sinh vật chủ và vi sinh vật cộng sinh, dựa trên các họ kháng và dễ bị nhiễm của L. vannamei thu được thông qua lai tạo chọn lọc. Kết quả cho thấy khả năng kháng khuẩn lạc có thể được ghi nhớ như thông tin biểu sinh của vật chủ, đóng vai trò then chốt trong khả năng kháng vibriosis. Những phát hiện của nghiên cứu này sẽ hỗ trợ kiểm soát bệnh tật và lựa chọn các dòng tôm ưu việt có khả năng kháng bệnh cao.
Vibriosis là một trong những bệnh do vi khuẩn phổ biến nhất đã được xác định ở hầu hết các loài động vật, bao gồm con người, cá, tôm và nhiều sinh vật thủy sinh khác, thường có tỷ lệ chết cao và thiệt hại kinh tế nghiêm trọng. Do tầm quan trọng về mặt kinh tế và phúc lợi động vật, khả năng kháng Vibriosis được cho là đặc điểm mục tiêu quan trọng nhất trong các mục tiêu nhân giống của các chương trình nuôi trồng thủy sản tiên tiến.
Nuôi tôm tiếp tục bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi Vibriosis dưới dạng Bệnh hoại tử gan tụy cấp tính (AHPND) hoặc hội chứng chết sớm (EMS). AHPND/EMS do một loài Vibrio, Vibrio parahaemolyticus, được xác định là VPAHPND gây ra. Kể từ lần đầu tiên phát hiện vào năm 2009, nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để làm sáng tỏ bệnh lý của AHPND/EMS và kiểm soát các đợt bùng phát diễn ra.
Một cộng đồng vi khuẩn dày đặc và đa dạng cư trú trong ruột và cùng tiến hóa với tôm. Hệ vi sinh vật đường ruột là một cơ quan điều chỉnh quan trọng và trực tiếp trong sinh lý, khả năng miễn dịch và sức khỏe của các sinh vật. Một chức năng chính của hệ vi sinh vật đường ruột là giúp vật chủ chống lại sự xâm chiếm của mầm bệnh và sự phát triển quá mức của các sinh vật gây bệnh bản địa (một sinh vật có nguồn gốc từ hệ vi sinh vật của vật chủ, dưới những thay đổi về gen hoặc môi trường nhất định có thể trở thành sinh vật gây bệnh và gây ra bệnh), được gọi là cơ chế phòng vệ của khả năng kháng xâm chiếm.
Một số họ tôm thẻ chân trắng kháng bệnh (Litopenaeus vannamei) được báo cáo là có hàm lượng cao men vi sinh giàu lợi khuẩn trong ruột, có thể ức chế hiệu quả sự phát triển của mầm bệnh. Tuy nhiên, thành phần hệ vi sinh vật đường ruột được hình thành bởi nhiều yếu tố và không rõ liệu vật chủ có thể xây dựng được cộng đồng vi khuẩn kháng bệnh trong quá trình chọn lọc nhân tạo hay không.
Bài viết này – tóm tắt từ ấn phẩm gốc (Yuan, J. et al. 2024. Tôm hình thành đặc điểm kháng bệnh Vibriosis bằng cách ghi nhớ khả năng kháng khuẩn của hệ vi khuẩn đường ruột. PLoS Pathog 20(7): e1012321) – trình bày kết quả của một nghiên cứu dựa trên các họ tôm thẻ chân trắng kháng và dễ mắc bệnh thu được thông qua lai tạo chọn lọc, trong đó phân tích cơ chế kháng bệnh Vibriosis theo cả vi sinh vật chủ và cộng sinh.
Thiết lập nghiên cứu
Ít nhất 200 họ tôm thẻ chân trắng L. vannamei có nguồn gốc từ các dòng giống khác nhau đã được sản xuất và lựa chọn để đánh giá khả năng kháng Vibrio hàng năm kể từ năm 2017 tại Hainan Grand Suntop Ocean Breeding Co., Ltd., Wenchang, Trung Quốc. Để xác định khả năng kháng AHPND, các họ tôm đã được đánh giá khả năng kháng của chúng bằng cảm nhiễm với VPAHPND hàng năm và các họ có tỷ lệ sống cao được ghép đôi để tạo ra các họ thế hệ tiếp theo.
Trong nghiên cứu này và để giải trình tự hệ vi sinh vật, các mẫu ruột được thu thập từ 180 cá thể từ mỗi họ kháng và dễ mắc bệnh (mỗi họ có 10 họ full-sib (cùng cha cùng mẹ)). 6 cá thể trong một họ full-sib được gộp lại thành một mẫu và do đó mỗi họ chứa ba lần lặp lại. Đối với giải trình tự phiên mã, các cá thể từ cả họ kháng và dễ mắc bệnh được ngâm lần thứ hai trong VP AHPND trong sáu giờ. Gan tụy và ruột được thu thập từ 9 cá thể từ các họ kháng và dễ mắc bệnh trước và sau khi nhiễm trùng, và 3 cá thể được gộp lại thành một mẫu để mỗi họ chứa ba mẫu lặp lại.
Để biết thông tin chi tiết về chương trình nhân giống và lựa chọn các họ kháng thuốc; làm giàu men vi sinh; thu thập mẫu; giải trình tự và phân tích hệ vi sinh vật, phiên mã và metyl hóa DNA; cùng nhiều quy trình và phân tích khác, hãy tham khảo ấn phẩm gốc.
Kết quả và thảo luận
Kết quả nghiên cứu này cho thấy rằng việc làm giàu một loài probiotic đơn lẻ – tảo Shewanella – có thể hình thành cơ chế phòng vệ giúp tôm chống lại sự xâm nhập của vi khuẩn Vibrio và việc bổ sung các chủng S. algae có thể kiểm soát lượng Vibrio trong tôm thẻ chân trắng L. vannamei. Việc làm giàu loài probiotic có lợi đơn lẻ này trong ruột của các họ kháng thuốc đã thúc đẩy sự hình thành khả năng chống lại sự xâm nhập của vi khuẩn, một cơ chế chính và trực tiếp cho khả năng kháng Vibrio của tôm.
S. Algaengày càng được sử dụng như một loại men vi sinh tiềm năng trong nuôi trồng thủy sản vì nó được xác định là có khả năng ức chế hoặc làm giảm khả năng gây bệnh của Vibriotrong nuôi tôm He. Cho ăn bằng chủng S. algae kết hợp có thể kiểm soát hiệu quả lượng Vibrio và điều chỉnh các gen miễn dịch của vật chủ ở tôm thẻ chân trắng L. vannamei, tăng tỷ lệ sống và tăng trưởng của tôm. Mặc dù S. algae có lợi cho tôm, nhưng cần phải thử nghiệm khả năng gây bệnh, khả năng kháng thuốc kháng sinh và các tác động sinh thái tiềm ẩn trước khi thả ra môi trường, vì nó có các chủng gây bệnh có thể gây hại cho con người và một số loài động vật.
Hình 1: Tỷ lệ sống của các họ tôm thẻ L. vannamei kháng và dễ mắc bệnh sau khi nhiễm VPAHPND. Có sự khác biệt đáng kể giữa hai loại họ.
Gan tụy và ruột là hai cơ quan tiêu hóa có kết nối ở tôm. Bên cạnh đó, chúng cũng đóng vai trò quan trọng trong khả năng miễn dịch của tôm và rất quan trọng đối với sức khỏe tổng thể của cơ thể. Từ kết quả của chúng tôi, gan tụy biểu hiện các kiểu biểu hiện khác biệt đáng kể so với ruột, điều này cho thấy hai mô này đóng vai trò khác nhau trong khả năng chống lại mầm bệnh. Hàng rào ruột của tôm có liên quan đến các protein miễn dịch và hệ vi sinh vật ổn định. Hệ vi sinh vật đường ruột là một thành phần quan trọng của trục gan tụy-ruột.
Gan tụy là cơ quan tích hợp miễn dịch và chuyển hóa, có khả năng phân hủy và chuyển hóa các chất độc hại, cũng như ngăn chặn các chất chuyển hóa của vi khuẩn xâm nhập vào hệ tuần hoàn. Chức năng gan tụy bị suy yếu dẫn đến những thay đổi đáng kể trong cộng đồng vi khuẩn đường ruột, từ đó ảnh hưởng đến chức năng hàng rào ruột. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã tìm thấy những thay đổi đáng kể trong hệ thống biểu sinh của gan tụy và sự khác biệt rõ ràng trong hệ vi khuẩn đường ruột giữa hai họ.
Thuộc địa hóa đường ruột là một khả năng quan trọng để probiotic phát huy tác dụng có lợi trong cơ thể sống. Thuộc địa hóa S. algae trong ruột vật chủ là điều kiện tiên quyết cho chức năng probiotic của nó ở tôm. Lactate (hay axit lactic, hình thành khi thức ăn được chuyển hóa thành năng lượng ở động vật) và sắt là hai thành phần thiết yếu cho sự sống còn và phát triển của S. algae, vì chúng là nguồn cacbon chuyên biệt và các ion cần thiết cho quá trình hô hấp sắt. Hàm lượng lactate trong ruột cao hơn đáng kể ở họ kháng thuốc so với họ dễ bị nhiễm bệnh.
Ngoài ra, tỷ lệ sống sót của tôm ăn lactate khi thử thách với VP AHPND cao hơn đáng kể so với tôm ăn chế độ ăn cơ bản. Vật chủ cung cấp môi trường thích hợp cho quá trình xâm chiếm của S. algae và do đó thúc đẩy đặc tính kháng khuẩn. Do đó, những thay đổi trong hệ thống biểu sinh gan tụy có thể góp phần vào quá trình xâm chiếm của S. algae trong ruột, do đó hình thành nên khả năng kháng khuẩn.
Hệ vi sinh vật đường ruột có thể tham gia vào việc điều chỉnh hệ thống miễn dịch của gan tụy. Trong số nhiều lợi ích sức khỏe của men vi sinh, điều chỉnh hệ thống miễn dịch là một trong những lợi ích thường được cho là của men vi sinh, và khả năng kích thích miễn dịch toàn thân và tại chỗ của chúng trong điều kiện in vitro và in vivo là đáng chú ý. Việc làm giàu men vi sinh S. algae có thể góp phần tạo ra các phân tử miễn dịch trong gan tụy. Xét về tổng thể, có một sự tương tác giữa gan tụy và ruột, tạo thành một trục rào cản để chống lại Vibrio.
Kết luận
Kết quả của nghiên cứu này đã xác định được vai trò tiềm tàng của điều hòa biểu sinh và hệ vi sinh vật đường ruột trong khả năng kháng Vibrio. Theo hiểu biết của chúng tôi, nghiên cứu hiện tại cung cấp cuộc điều tra toàn diện đầu tiên về các kiểu methyl hóa DNA toàn bộ bộ gen và các biến thể hệ vi sinh vật giữa các gia đình kháng và dễ bị nhiễm. Kết quả cuối cùng cho thấy có mối liên hệ chặt chẽ giữa hệ thống biểu sinh gan tụy và hệ vi sinh vật đường ruột trong việc hình thành trục hàng rào gan tụy-ruột chống lại Vibrio.
Nghiên cứu này cung cấp những hiểu biết mới về vai trò của việc tái cấu trúc biểu sinh trong khả năng kháng khuẩn lạc, và cho thấy khả năng kháng khuẩn lạc có thể được ghi nhớ như thông tin biểu sinh của vật chủ, đóng vai trò then chốt trong khả năng kháng Vibriosis. Những phát hiện của nghiên cứu này sẽ hỗ trợ kiểm soát bệnh tật và lựa chọn dòng tôm ưu việt có khả năng kháng bệnh cao.
Theo Fuhua Li
Biên dịch: Nguyễn Thị Quyên – Tôm Giống Gia Hóa Bình Minh
TÔM GIỐNG GIA HÓA BÌNH MINH
Xem thêm:
- Phương pháp chiết xuất DNA nhanh dựa trên Chelex-100 và ứng dụng của nó trong việc phát hiện mầm bệnh ở tôm
- Ảnh hưởng của axit arachidonic trong khẩu phần ăn đến hiệu suất tăng trưởng, thành phần axit béo và khả năng chống oxy hóa ở ấu trùng cua biển Scylla paramamosain
- Hiệu quả của dầu tảo như một thành phần thức ăn để phát triển khẩu phần trưởng thành cho tôm sú bố mẹ Penaeus monodon (Fabricius)