Tóm tắt

Vibrio thuộc dòng Harveyi và dòng Splendidus là những tác nhân gây bệnh quan trọng, gây thiệt hại kinh tế cao trong nuôi trồng thủy sản. Để kiểm soát bệnh do vi khuẩn, kháng sinh được áp dụng rộng rãi trong nuôi trồng thủy sản trên toàn thế giới trong nhiều năm, điều này làm cho việc kháng thuốc ngày càng xảy ra nhiều hơn và rộng rãi hơn. Để hạn chế việc sử dụng kháng sinh về sau mà không ảnh hưởng đến sự tăng trưởng bền vững của ngành, chúng ta cần phải tìm ra những phương pháp điều trị mới nhằm kiểm soát bệnh. Vì độc lực của nhiều mầm bệnh vi khuẩn là do QS, nên việc gây nhiễu QS sẽ là biện pháp kháng vi khuẩn hiệu quả nhất. Nó nhằm mục đích vô hiệu hóa hơn là tiêu diệt mầm bệnh; để ngăn chúng không tấn công vào vật chủ. So với thuốc kháng sinh, chiến lược này được cho là gây ít áp lực chọn lọc hơn – nó dựa trên mầm bệnh để phát triển sức đề kháng.

Trong bài viết này, chúng tôi cung cấp một cái nhìn tổng quan về các hệ thống QS ở Vibrios thuộc nhánh Harveyi và nhánh Splendidus, cũng như các kiểu hình liên quan đến độc lực được kiểm soát bởi các hệ thống này. Các hệ thống QS chính ở những vi khuẩn này bao gồm hệ thống QS ba kênh và QS tín hiệu indol. Hơn nữa, chúng tôi thảo luận các tác nhân khác nhau can thiệp vào hệ thống QS và bảo vệ động vật thủy sinh khỏi bệnh do Vibrio dòng Harveyi và Vibrio dòng Splendidus gây ra. Các tác nhân này bao gồm các phân tử nhỏ (cả tự nhiên và tổng hợp) can thiệp vào hệ thống QS ba kênh hoặc với vi khuẩn làm suy giảm phân tử tín hiệu và tín hiệu indol. Cuối cùng, chúng tôi xác định lỗ hổng kiến thức và đề xuất một số lĩnh vực nghiên cứu tiên tiến để đưa lĩnh vực triển vọng này phát triển hơn.

I. CÁC BỆNH GÂY RA BỞI VIBRIO NHÁNH HARVEYI VÀ SPLENDIDUS TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN.

Sự bùng phát dịch bệnh, bao gồm cả nhiễm trùng do vi khuẩn, đang là vấn đề nổi bật trong việc hạn chế sự mở rộng hơn nữa các mô hình nuôi trồng thủy sản bền vững, đặc biệt là trong giai đoạn đầu đời của vật nuôi.

Giữa các nhóm vi khuẩn gây bệnh, Vibrio nổi tiếng gây ra thiệt hại lớn trong ngành nuôi trồng thủy sản trên toàn thế giới. Vibriosis, còn được gọi là bệnh do Vibrio gây ra, là một trong những bệnh phổ biến nhất trong nuôi trồng thủy sản. Vibrios là vi khuẩn Gammaproteobacteria gram âm, hình que phổ biến rộng rãi trong môi trường nước, sống tự do hoặc liên kết với sinh vật nhân thực.Chúng là vi khuẩn ưa nhiệt độ trung bình (mesophilic) và dị dưỡng hóa năng hữu cơ (chemmoorganotrophic – sử dụng các hợp chất hữu cơ làm nguồn năng lượng và carbon) và trao đổi chất bằng cách lên men.

Độc tính là đặc tính theo chủng chứ không phải là một loài đặc trưng, tức là trong cùng một loài Vibrios, có thể có nhiều chủng khác nhau, một số chủng không gây bệnh, trong khi một số chủng khác lại thì ngược lại. Các dấu hiệu của bệnh gây ra bởi các chủng Vibrio bao gồm lờ đờ, hoại tử mô và phần phụ, tăng trưởng chậm, chu kì biến thái (metamorphosis) chậm, dị dạng cơ thể, đốm đen, phát sáng, cơ mờ đục và có hắc tố, và chuyển động thất thường.

Trong nhiều trường hợp vibrios gây bệnh, chúng là mầm bệnh cơ hội, tức là mầm bệnh không bắt buộc và/hoặc không đặc trưng cho một loại vật chủ nhất định. Thật vậy, Vibrios có thể sinh sản bên ngoài vật chủ và thường có khả năng lây nhiễm sang nhiều vật chủ khác. Những đặc điểm này góp phần làm Vibrio lây lan rộng hơn vì chúng có thể đạt mật độ cao trong môi trường xung quanh động vật nuôi.

Lịch sử tiến hóa của chi Vibrio đã được xây dựng lại bằng phương pháp phân tích trình tự đa điểm của 09 gen, và 14 nhánh khác nhau đã được công nhận. Trong số các nhánh này, Vibrios thuộc nhánh Harveyi (bao gồm các loài như V. harveyi, V. campbellii và V. parahaemolyticus) và nhánh Splendidus (bao gồm các loài như V. sploupeus, V. tasmaniensis và V. crassostreae) là mầm bệnh quan trọng trên các sinh vật thủy sinh khác nhau, cả động vật có xương sống và động vật không xương sống. Vibrio thuộc nhánh Harveyi đã gây ra thiệt hại nghiêm trọng trong nuôi tôm, gây chết tới 100% hậu ấu trùng và con non. Các chủng thuộc một số loài, bao gồm V. campbelli, V. harveyi, V. parahaemolyticus và V. alginolyticus gây bùng phát dịch bệnh ở tôm.

Một trường hợp bệnh vi khuẩn nghiêm trọng trên tôm He – bệnh hoại tử gan tụy cấp (AHPND), đã được báo cáo trong thập kỷ qua. Nó là do các chủng mang plasmid độc lực mã hóa gen độc tố pirA và pirB gây ra. Sản lượng tôm ở các vùng bị ảnh hưởng bởi AHPND đã giảm xuống 60% khi so sánh với sản lượng trước đó, và căn bệnh này đã dẫn đến thiệt hại toàn cầu trị giá 43 tỷ USD cho ngành nuôi tôm.

Vibrio dòng Harveyi cũng xuất hiện ở nhiều loài cá như cá bớp (Rachycentron canadum), cá vược châu Âu (Dicentrarchus labrax) và cá hồi vân (Oncorhynchus mykiss) với các báo cáo lần lượt là do V. harveyi, V. alginolyticus và V. rotiferianus. Vibrio dòng Harveyi cũng được báo cáo là có thể gây bệnh cho nhuyễn thể, ví dụ: V. harveyi, V. parahaemolyticus và V. alginolyticus dẫn đến việc bào ngư chết hàng loạt (Haliotis diversicolor supertexta và Haliotis tuberculata).

Vibrios nhánh Splendidus cũng có thể lây nhiễm sang nhiều động vật nuôi trồng thủy sản, chẳng hạn như hàu, trai, cá bơn, nhím, cá tuyết và hải sâm, trong sự lây nhiễm trên hàu (Crassostrea gigas) và hải sâm (Apostichopus japonicus) được nghiên cứu rộng rãi nhất. Ví dụ, hội chứng lở loét gây ra bởi nhánh Splendidus đã được báo cáo là gây ra hơn 80% tỷ lệ chết và dẫn đến thiệt hại kinh tế 30% trong sản xuất A. japonicus. Trong khi đó, V. tasmaniensis LGP32, trước đây là V. sploupeus, là tác nhân gây bệnh nổi tiếng của hàu C. gigas ở các vùng nuôi tại Pháp và đã dẫn đến tỷ lệ chết từ trung bình đến cao. Ngoài việc ảnh hưởng đến động vật nuôi trồng thủy sản, Vibrios cũng có thể lây nhiễm cho người, gây nhiễm trùng da và rối loạn tiêu hóa. Ví dụ, các chủng V. parahaemolyticus gây ra viêm dạ dày ruột nhẹ đến bệnh kiết lị suy nhược nghiêm trọng ở người, khiến nó trở thành mầm bệnh gây chết người đáng chú ý.

II. LIỆU PHÁP ANTIVRULENCE (phương pháp gây ức chế khả năng gây bệnh/ chống lại tính độc hại của vi khuẩn nhưng không làm chết chúng) – MỘT CHIẾN LƯỢC KIỂM SOÁT MỚI

Để kiểm soát các bệnh truyền nhiễm, một số lượng lớn thuốc thú y được sử dụng, trong đó kháng sinh thường là lựa chọn đầu tiên. Thuốc kháng sinh nhắm vào các chức năng quan trọng trong vi khuẩn và phát huy tác dụng của chúng bằng cách tiêu diệt mầm bệnh hoặc ức chế sự phát triển của khuẩn. Chúng đã được sử dụng trong y học động vật kể từ những năm 1940 và trong nuôi trồng thủy sản hơn 50 năm. 67 hợp chất kháng sinh khác nhau đã được sử dụng ở 11 trong số 15 nước sản xuất nuôi trồng thủy sản hàng đầu thế giới từ năm 2008 đến 2018, trong đó oxytetracycline, sulphadiazine và florfenicol là những chất được sử dụng thường xuyên nhất.

Tuy nhiên, cần nhấn mạnh rằng việc sử dụng kháng sinh ở các nước sản xuất lại rất khác nhau. Việc sử dụng kháng sinh dùng trong thú y được quy định chặt chẽ, ví dụ, ở Châu Âu. Do việc sử dụng kháng sinh thường xuyên, nuôi trồng thủy sản đã hình thành một nguồn gen kháng kháng sinh quan trọng. Các gen kháng thuốc thường có thể được chuyển từ một tế bào vi khuẩn sang tế bào khác, cuối cùng dẫn đến sự xuất hiện của (nhiều) mầm bệnh kháng thuốc. Do đó, các loại kháng sinh thường được sử dụng trong nuôi trồng thủy sản không còn hiệu quả chống lại mầm bệnh trong một số trường hợp. Ví dụ, chủng V. harveyi, nguyên nhân gây chết hàng loạt của ấu trùng tôm sú đã kháng được cotrimoxazole, chloramphenicol, và streptomycin. Vì vậy, cần có các chiến lược mới để bảo vệ động vật nuôi trồng thủy sản khỏi vi khuẩn gây bệnh mà không gây thêm nguy cơ gia tăng việc kháng thuốc.

Vi khuẩn gây bệnh lây nhiễm cho động vật thông qua việc tạo ra các yếu tố độc lực khác nhau, tức là các hợp chất, cấu trúc tế bào hoặc các hoạt động cho phép chúng lây nhiễm sang vật chủ. Những yếu tố này gồm tính di động, bám dính, gây thoái hóa mô vật chủ, hấp thụ sắt, bài tiết chất độc, cũng như hình thành màng sinh học. Vì các yếu tố độc lực cho phép mầm bệnh gây bệnh nên việc can thiệp vào sự biểu hiện của các yếu tố này có thể ngăn chặn mầm bệnh tấn công vật chủ. Chiến lược để kiểm soát dịch bệnh mới này được gọi là “Antivirulence therapy – phương pháp điều trị chống lại tính độc hại của vi khuẩn”, nhằm mục đích vô hiệu hóa mầm bệnh hơn là tiêu diệt hay ức chế sự phát triển của chúng. So với việc sử dụng thuốc kháng sinh, lợi ích của việc chỉ nhắm vào độc tính sẽ tạo ra ít áp lực chọn lọc hơn, giảm nguy cơ kháng thuốc và khả năng truyền bệnh theo chuyển gen phương ngang. Hơn nữa, có ít tác dụng phụ tiêu cực hơn đối với các vi khuẩn trung gian và vi khuẩn có lợi trong vật chủ bởi vì—ngược lại với thuốc kháng sinh—các tác nhân chống lại tính độc hại không giết chết hoặc ức chế sự phát triển của những vi khuẩn này.

Liệu pháp trên có thể hoạt động bằng cách ức chế cụ thể một số yếu tố độc lực hoặc can thiệp vào sự điều chỉnh biểu hiện của gen độc lực để ảnh hưởng đến một số yếu tố độc lực cùng một lúc. Quorum sensing (QS) là một trong những mục tiêu được nghiên cứu chuyên sâu nhất vì nó là một hệ thống giao tiếp giữa các tế bào được sử dụng rộng rãi bởi vi khuẩn gây bệnh nhằm điều chỉnh sự biểu hiện của một số các yếu tố độc lực. Các loại tín hiệu và hệ thống QS đã được xác định trong các loại vi khuẩn khác nhau. Các đoạn sau đây sẽ cung cấp một cái nhìn tổng quan về QS và sự can thiệp QS ở Vibrios nhánh Harveyi và nhánh Splendidus.

III. HỆ THỐNG QUORUM SENSING TRONG VIBRIO NHÁNH HARVEYI VÀ SPLENDIDUS.

Hệ thống cảm biến QS của vi khuẩn là một hệ thống giao tiếp giữa các tế bào. Khi đó, vi khuẩn kiểm soát sự biểu hiện của một số gen nhất định để phối hợp các hành vi của chúng bằng cách tạo ra, phát hiện và phản ứng với các phân tử tín hiệu ngoại bào nhỏ có tên là autoinducers (chất kích thích).

Các vi khuẩn có QS tạo ra chất kích thích nội bào. Sau đó, các chất này khuếch tán thụ động ra khỏi tế bào hoặc được tiết ra một cách chủ động, và nồng độ bên ngoài các chất kích thích tỷ lệ thuận với mật độ tế bào và tỷ lệ nghịch với sự khuếch tán trong môi trường vi mô xung quanh tế bào. Khi nồng độ ngoại bào của các phân tử tín hiệu đạt đến mức ngưỡng cần thiết để phát hiện, chúng liên kết với các thụ thể cụ thể, dẫn đến kích hoạt hoặc ức chế các gen QS mục tiêu (tức là, một số gen được kích hoạt ở nồng độ phân tử tín hiệu cao, trong khi những gen khác bị ức chế). Một số phân tử tín hiệu khác nhau đã được xác định trong Vibrios thuộc nhánh Harveyi và nhánh Splendidus (Bảng 1) và những phân tử này sẽ được thảo luận trong các đoạn sau.

Bảng 1. Sản xuất các phân tử tín hiệu QS trong Vibrio thuộc nhóm Harveyi và Splendidus.

Ghi chú: “NT” nghĩa là các hệ thống hoặc các tín hiệu không kiểm tra được; “+” thể hiện hệ thống hoặc các tín hiệu đã được kiểm tra và phát hiện; “-“ thể hiện hệ thống hoặc các tín hiệu được kiểm tra nhưng chưa được phát hiện; ± nghĩa là hệ thống hoặc các tín hiệu được kiểm tra nhưng cho các kết quả biến động tùy theo các dòng khác nhau.

3.1 Hệ thống cảm biến QS ba kênh

Các hệ thống cảm biến ba kênh đầu tiên chủ yếu nghiên cứu ở chủng V. campbellii BB120 (đã được phân loại trước đây như V. harveyi). Hệ thống cảm biến ba kênh của vi khuẩn này bao gồm các kênh LuxM/LuxN, LuxS/LuxPQ và CqsA/CqsS (Hình 1).

Harveyi autoinducer 1 (HAI-1) là N-acylhomoserine lactone (AHL) N-(3-hydroxybutanoyl)-L-homoserine lactone, được tổng hợp bởi LuxM và được nhận diện bởi LuxN. Có nhiều loại AHLs khác đã được phát hiện và xác định trong Vibrios thuộc nhánh Splendidus. V. tasmaniensis được phát hiện là sản sinh N-decanoyl-L-homoserine lactone, N-3-hydroxy-dodecanoyl-Lhomoserine lactone, N-3-oxo-dodecanoyl-L-homoserine lactone và N-tetradecenoyl-L-homoserine lactone bằng phương pháp UHPLC HRMS/MS dựa trên cảm biến sinh học.

Hình 1. Hệ thống cảm biến đại biểu ba kênh của Vibrio campbellii. Ba phân tử tín hiệu HAI-1, AI-2 và CAI-1, được tạo ra bởi các protein LuxM, LuxS và CqsA tương ứng và được cảm nhận bởi các protein LuxN, LuxPQ và CqsS tương ứng. Ở nồng độ phân tử tín hiệu thấp, các thụ thể hoạt động như kinase và chuyển phosphate sang LuxO thông qua LuxU. LuxO được phosphoryl hóa đang hoạt động và cùng với yếu tố sigma thay thế σ, nó thúc đẩy sản xuất năm RNA nhỏ (Qrr sRNA), ức chế sản xuất bộ điều chỉnh chính LuxR và thúc đẩy sản xuất bộ điều chỉnh tổng thể AphA. Những bộ điều chỉnh chính này kiểm soát sự biểu hiện của nhiều gen. Ở nồng độ phân tử tín hiệu cao, các thụ thể hoạt động như các phosphatase hút phosphate ra khỏi LuxO. LuxO khử phospho không hoạt động và hậu quả là Qrr sRNA không được tạo ra, LuxR được tạo ra và AphA không được tạo ra. Mũi tên có ‘P’ biểu thị phosphotransfer; mũi tên đen hiển thị hướng của phosphotransfer ở nồng độ phân tử tín hiệu thấp và mũi tên màu đỏ cho thấy hướng của chuyển phosphate tại nồng độ phân tử tín hiệu cao. Cấu trúc hóa học của các phân tử tín hiệu được hiển thị bên phải.

Gen mã hóa LuxM đã được xác định ở hầu hết các loài Vibrio thuộc nhánh Harveyi (chẳng hạn như V. parahaemolyticus, V. campbellii, V. alginolyticus, V. natriegens và V. rotiferianus), và ở một số loài Vibrio thuộc nhánh Splendidus (bao gồm V. crassostreae, V. tasmaniensis, V. sploupeus và V. lentus). Các phân tử tín hiệu AHL đã được phát hiện trong tất cả các loài nói trên. Bên cạnh đó, V. mytili, V. chagasii và V. pomeroy cũng sản xuất AHL nhưng hệ thống AHL của chúng không đặc trưng. Không có quá trình sản xuất AHL nào có thể được phát hiện bởi phương pháp UHPLC-HRMS/MS dựa trên cảm biến sinh học ở V. hemicentroti và V. gigantis mặc dù chúng chứa gen luxM. Đáng chú ý, gần đây nghiên cứu tiết lộ rằng V. campbellii DS40M4, một chủng gần giống liên quan đến BB120, không tạo AHL (nó cũng không chứa LuxM), trong khi nó chứa thụ thể LuxN (tuy nhiên, không phản ứng với HAI-1 do chủng BB120 tạo ra).

Phân tử tín hiệu thứ hai, Autoinducer 2 (AI-2), là một furanosyl borat diester do LuxS sản xuất và được LuxQ phát hiện thông qua protein liên kết quanh plasmic LuxP.

Phân tử tín hiệu thứ ba, Cholerae autoinducer 1 (CAI-1), là (Z)-3-aminoundec-2-en-4-one được tổng hợp bởi CqsA và được phát hiện bởi CqsS.

Việc sản xuất từng loại phân tử tín hiệu khác nhau tùy thuộc vào giai đoạn tăng trưởng của vi khuẩn. HAI-1 và CAI-1 chủ yếu được sản xuất trong giai đoạn cuối của hàm mũ, trong khi AI-2 có thể được phát hiện trong quá trình tăng trưởng theo pha cấp số nhân.

Ở nồng độ các phân tử tín hiệu thấp, các thụ thể LuxN, LuxQ và CqsS tự phóng thích và chuyển phosphate sang LuxO thông qua LuxU. Khi được phosphoryl hóa, LuxO hoạt động và kết hợp với yếu tố sigma thay thế σ, nó thúc đẩy quá trình phiên mã của 05 RNAs nhỏ điều hòa cảm biến (Qrr sRNA). Các sRNA này (cùng với chaperone Hfq) kích thích quá trình dịch mã của bộ điều chỉnh AphA và ức chế dịch mã của bộ điều chỉnh chính LuxR.

Ở nồng độ các phân tử tín hiệu cao, protein thụ thể chuyển từ kinase sang phosphatase, dẫn đến khử phospho của LuxU và LuxO. LuxO được khử phospho không hoạt động và do đó, các sRNA không được hình thành, AphA không được dịch mã và LuxR được dịch mã. Từ đó, nồng độ LuxR tỷ lệ thuận với nồng độ của các phân tử tín hiệu, trong khi nồng độ của AphA tỷ lệ nghịch với nồng độ của các phân tử tín hiệu.

Ba kênh của hệ thống phối hợp nhịp nhàng với nhau (tức là, đầu ra tối đa của hệ thống cảm biến QS có thể thu được với sự có mặt của một trong các phân tử tín hiệu thấp hơn so với khi có mặt hai trong số các phân tử tín hiệu. Và, ở trường hợp có hai phân tử tín hiệu thì đầu ra sẽ thấp hơn so với khi có mặt của cả ba tín hiệu phân tử.

Trong mạch cảm biến QS V. campbellii BB120, AphA và LuxR là bộ điều chỉnh chính điều phối cảm biến đại biểu phản ứng và ảnh hưởng đến quá trình phiên mã của nhiều gen mục tiêu. LuxR là được coi là bộ điều chỉnh QS chính, kiểm soát biểu hiện gen ở cả nồng độ phân tử tín hiệu thấp và cao (nó được tạo ra ở mức cao khi có tín hiệu nồng độ phân tử cao và ở mức thấp với sự hiện diện của nồng độ phân tử tín hiệu thấp).

Ngược lại, AphA không sự hiện diện của nồng độ phân tử tín hiệu cao và tối đa được tạo ra khi có nồng độ phân tử tín hiệu thấp. AphA và LuxR có thể kích hoạt hoặc ức chế sự biểu hiện của gen mục tiêu ở các mức độ khác nhau. Người ta đã tiết lộ rằng AphA quy định 167 gen, LuxR quy định 625 gen và chúng cùng điều chỉnh 77 gen.

Đáng chú ý, quy tắc QS của chủng V. campbellii DS40M4 nhỏ hơn đáng kể so với chủng BB120 dưới dạng LuxR – chỉ điều chỉnh 90 gen trong chủng này. Hệ thống cảm biến 3 kênh trong Vibrio dòng Harveyi đóng vai trò quan trọng trong quá trình lây nhiễm vào vật chủ vì chúng kiểm soát việc sản xuất các đặc tính liên quan đến độc lực khác nhau, bao gồm cả sự hình thành màng sinh học, bài tiết loại III, sự vận động của roi, sản xuất siderophore, Vhp metallicoprotease, chitinase A và ba gen phospholipase.

Hơn nữa, hoạt động của hệ thống cảm biến QS này tỷ lệ thuận với độc lực đối với vật chủ. Độc lực được kiểm soát bởi QS dường như là một đặc điểm chung trong các chủng thuộc nhánh Harveyi khi việc sử dụng furanone được brom hóa để gây nhiễu QS (xem bên dưới) có thể bảo vệ ấu trùng artemia tránh những dòng khác nhau thuộc nhánh Harveyi.

Đáng chú ý là ba kênh trong hệ thống cảm biến của V. campbellii BB120 có tác động khác nhau đến độc lực của vi khuẩn ở các vật chủ khác nhau. Thực tế, AI-2 và CAI-1 là các yếu tố cần thiết để vi khuẩn gây độc hoàn toàn với ấu trùng artemia (Artemia franciscana), trong khi HAI-1 không gây ảnh hưởng lên vật chủ này.Mặt khác, ở ấu trùng tôm càng xanh (Macrobrachium rosenbergii) và cá song hổ (Epinephelus fuscoguttatus), HAI-1 và AI-2 là yếu tố gây độc, trong khi CAI-1 lại không gây ảnh hưởng.

Một hệ thống cảm biến QS ba kênh tương tự được tìm thấy trong các vibrio khác thuộc nhánh Harveyi và các vibrio thuộc nhánh Splendidus (Bảng 1). Thật vậy, các gen mã hóa các thành phần khác nhau của hệ thống cảm biến QS ba kênh hiện diện trong bộ gen của V. crassostreae và V. tasmaniensis. Ngược lại với vibrio nhánh Harveyi, hệ thống cảm biến ba kênh của vibrio nhánh Splendidus không ảnh hưởng đến độc lực của chúng. Ví dụ, các đột biến QS của V. crassostreae và V. tasmaniensis không gây giảm độc lực đối với ấu trùng vẹm xanh (Mytilus edulis), và chất ức chế QS – cinnamaldehyde (xem bên dưới) cũng không gây ảnh hưởng.

3.2 Phát tín hiệu Indole

Indole là một phân tử truyền tín hiệu giữa các tế bào, giữa các loài và giữa các hệ quần thể được sản xuất bởi nhiều loại vi khuẩn. Nó được tổng hợp từ tryptophan bởi tryptophanase (TnaA) thông qua một phản ứng thuận nghịch, với pyruvate và amoniac là sản phẩm phụ. Indole được sản xuất bởi hơn 85 loài vi khuẩn, bao gồm cả vibrios thuộc nhánh Harveyi và nhánh Splendidus (Bảng 1). Vì có nhiều các loài vi khuẩn có thể sản xuất một lượng lớn indole, indole phổ biến rộng rãi trong môi trường tự nhiên và đóng vai trò quan trọng trong cơ chế gây bệnh của vi khuẩn, cả ở vi khuẩn sinh indole và ở vi khuẩn không sinh indole. Vibrio thuộc bộ Harveyi nhánh và nhánh Splendidus đã được báo cáo là tạo ra indole ở nồng độ từ 50 đến 200 μM, chủ yếu trong pha tĩnh.

Nhiều nghiên cứu cho thấy các chức năng sinh học đa dạng được kiểm soát bởi indole, chẳng hạn như hình thành bào tử, ổn định plasmid, sự kháng thuốc, hình thành màng sinh học và độc lực ở các vi khuẩn khác nhau. Tín hiệu Indole cũng đã được nghiên cứu ở Vibrios thuộc nhánh Harveyi và nhánh Splendidus. Indole cho thấy ảnh hưởng ức chế lên sự hình thành và khả năng vận động của màng sinh học ở V. campbellii, V. harveyi, V. parahaemolyticus, V. crassostreae và V. tasmaniensis.

Việc bổ sung indole ảnh hưởng đến sự biểu hiện của một số lượng lớn gen, bao gồm các gen liên quan đến quá trình trao đổi chất, chất vận chuyển ABC, tổng hợp và tháo lắp roi, chemotaxis (một cơ chế mà các tế bào di chuyển để đáp ứng với một kích thích hóa học) và tác nhân điều chỉnh phản ứng trong V. crassostreae và V. tasmaniensis.

Hơn nữa, indole giảm mức độ phát quang sinh học và nồng độ của các polysaccharide trong V. campbellii, và ức chế sự biểu hiện của gen độc lực vsm (metalloprotease) và vsh (hemolysin) ở V. splendidus. Những kết quả này cho thấy rằng indole có thể làm giảm độc lực của vi khuẩn mà không ảnh hưởng đến sự phát triển của Vibrios thuộc nhánh Harveyi và Splendidus. Kết quả là, tín hiệu indole được xem như là một định hướng phù hợp cho sự phát triển của phương pháp trị liệu mới để kiểm soát nhiễm trùng do Vibrios dòng Harveyi và Splendidus clade gây ra ở nuôi trồng thủy sản.

Có nghiên cứu cho thấy ấu trùng vẹm được xử lý trước bằng 200 μM indole tăng tỷ lệ sống sót 2,4 lần và 1,5 lần khi lần lượt cảm nhiễm với V. crassostreae và V. tasmaniensis. Trong khi đó, indole làm giảm độc lực của vibrio phân nhánh Harveyi đối với ấu trùng artemia và ấu trùng của chúng khi được xử lý trước với indole có tỉ lệ sống tăng từ 1,3 lần lên 1,8 lần khi cảm nhiễm với Vibrio. Thụ thể của indole trong vibrios vẫn chưa được xác định, mặc dù nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng protein điều hòa xuyên màng ToxR tham gia vào quá trình cảm biến indole ở V. cholerae.

Nhóm tác giả: Shanshan Zhang, Qian Yang, Mieke Eggermont, Tom Defoirdt

Từ khóa: các liệu pháp kháng virus, NTTS, tín hiệu indol, Quorum sensing, Vibrio

“Tôm Giống Gia Hóa – Chìa Khóa Thành Công”

Xem thêm:

Kỹ Thuật Nuôi, Tin Tức

Phần 1 – Gây Nhiễu Tín Hiệu QUORUM-SENSING (QS) Của Vibrios