English
中文 (中国)
Việc bổ sung N-acetyl-L-cysteine và axit lauric vào khẩu phần ăn của tôm thẻ chân trắng có thể tăng cường phản ứng tăng trưởng, chống oxy hóa và miễn dịch
Ngành nuôi tôm toàn cầu vẫn đang đối mặt với nhiều thách thức nghiêm trọng từ dịch bệnh. Việc xây dựng một hệ thống miễn dịch khỏe mạnh đóng vai trò then chốt, giúp ngăn ngừa dịch bệnh bùng phát trong mô hình nuôi thâm canh và hạn chế sự phụ thuộc vào kháng sinh. Trong thực tiễn nuôi trồng thủy sản, nhiều loại phụ gia thức ăn như axit amin, khoáng chất, men vi sinh, prebiotic, peptide, axit hữu cơ hay nucleotide đã được ứng dụng nhằm tăng cường khả năng miễn dịch bẩm sinh và khả năng thích nghi của tôm, giúp chúng chống lại các tác nhân gây bệnh phổ biến cũng như giảm thiểu tác động của stress oxy hóa.
Trong số các hợp chất tăng cường điều hòa miễn dịch, axit lauric (LA) – một loại axit béo bão hòa chuỗi trung bình, có mặt tự nhiên với hàm lượng cao trong dầu dừa, dầu cọ và ấu trùng ruồi lính đen – nổi bật với đặc tính kháng khuẩn và kháng vi-rút mạnh mẽ. LA đặc biệt hiệu quả chống lại vi khuẩn Gram dương, có khả năng ức chế hình thành màng sinh học, ngăn chặn quá trình sinh tổng hợp màng và các yếu tố độc lực, tiêu diệt tế bào sinh dưỡng và bào tử, đồng thời tăng cường khả năng chống oxy hóa của cơ thể. Lợi ích của LA tinh khiết khi được sử dụng làm phụ gia thức ăn đã được ghi nhận trên gà thịt, động vật có vú và cá tráp biển đen. Tuy nhiên, theo hiểu biết hiện tại, vẫn chưa có nghiên cứu nào đánh giá vai trò của LA trong việc cải thiện khả năng miễn dịch bẩm sinh ở tôm hoặc các loài giáp xác khác.
Thiếu oxy là một thách thức lớn trong nuôi trồng thủy sản thâm canh và mật độ cao. Khi môi trường thiếu oxy, hệ miễn dịch của vật nuôi bị suy yếu, nguy cơ mắc bệnh tăng cao và tốc độ tăng trưởng giảm rõ rệt. Ngoài ra, tình trạng này còn gây ra stress sinh lý, làm gia tăng sự hình thành các gốc oxy phản ứng (ROS) – yếu tố liên quan đến stress oxy hóa và quá trình lão hóa. Để hạn chế tác động tiêu cực này, các chất chống oxy hóa được sử dụng, trong đó N-acetyl-L-cysteine (NAC) hoạt động như chất hỗ trợ cho các cơ chế khử ROS tự nhiên trong cơ thể. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc bổ sung NAC vào khẩu phần ăn có thể nâng cao khả năng chống oxy hóa ở nhiều loài thủy sản như cá chép, cá rô phi, cá hồi, cá mú vàng lớn và các loài khác.
Bài viết này – tóm tắt từ ấn phẩm gốc [Fatima, S. 2025. N-acetyl-L-cysteine và axit lauric; phụ gia thức ăn chống oxy hóa và kháng khuẩn hiệu quả cho tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) được nuôi ở mật độ thả cao. PLoS ONE 20(1): e0315819 ] – thảo luận về kết quả của một nghiên cứu nhằm tìm hiểu xem liệu LA và NAC trong khẩu phần ăn có thể cải thiện phản ứng miễn dịch và chống oxy hóa ở tôm thẻ chân trắng được nuôi ở mật độ thả cao hay không. Mục tiêu chính là đánh giá tiềm năng sử dụng của chúng làm phụ gia thức ăn trong nuôi tôm thâm canh ở quy mô thương mại.
Thiết lập nghiên cứu
Nghiên cứu được thực hiện tại Đại học Purdue Fort Wayne (Indiana, Hoa Kỳ). Những con tôm thí nghiệm, có trọng lượng trung bình ban đầu 0,65 gam, được mua từ Đại học Auburn (Alabama, Hoa Kỳ) và thuần dưỡng trong hai tuần trước khi bố trí thí nghiệm. Sau đó, 270 con tôm được chia ngẫu nhiên vào 15 bể thí nghiệm (thể tích 4,50 feet khối/bể). Thí nghiệm gồm hai mức mật độ: mật độ thả thấp (LSD) với 10 con/0,80 feet khối cho mỗi lần lặp, và mật độ thả cao (HSD) với 20 con/0,80 feet khối cho mỗi lần lặp. Tôm được chia thành 5 nhóm:
- T1: đối chứng âm tính (LSD).
- T2: đối chứng dương tính (HSD).
- T3: HSD + khẩu phần bổ sung LA.
- T4: HSD + khẩu phần bổ sung NAC.
- T5: HSD + khẩu phần bổ sung kết hợp LA và NAC.
Năm nghiệm thức bằng khẩu phần ăn (mỗi nghiệm thức lăp lại 3 lần) là:
- Nghiệm thức T1: mật độ thả thấp; cho ăn khẩu phần D0.
- Nghiệm thức T2: Mật độ thả nuôi cao; cho ăn khẩu phần D0.
- Nghiệm thức T3: Mật độ thả nuôi cao; cho ăn bằng khẩu phần ăn D1 (LA).
- Nghiệm thức T4: Mật độ thả nuôi cao; cho ăn bằng khẩu phần ăn D2 (NAC).
- Nghiệm thức T5: Mật độ thả nuôi cao; cho ăn khẩu phần D3 (LA+NAC).
Bốn loại khẩu phần ăn khác nhau được chuẩn bị bằng cách bổ sung axit lauric (LA) và N-Acetyl-L-cysteine (NAC) thương mại, với tỷ lệ 0,2% cho mỗi loại, sau đó phun trực tiếp lên thức ăn công nghiệp (Zeigler, Hoa Kỳ). Tôm được cho ăn bốn lần mỗi ngày. Lượng thức ăn được tính toán dựa trên tốc độ tăng trưởng dự kiến khoảng 1 gram/tuần, đồng thời điều chỉnh hằng ngày theo tỷ lệ sống và mức tiêu thụ thực tế. Thí nghiệm kéo dài trong 8 tuần, kết thúc bằng việc đo chiều dài và trọng lượng của từng con tôm ở tất cả các nghiệm thức. Từ đó, tính toán các chỉ tiêu như trọng lượng trung bình cuối cùng, mức tăng trọng, hệ số điều kiện và hệ số chuyển đổi thức ăn (FCR).
Thông tin chi tiết về thiết kế thí nghiệm, quá trình chuẩn bị khẩu phần, nuôi tôm, thu mẫu máu và mô, phân lập RNA, tổng hợp cDNA, qPCR và phân tích dữ liệu được trình bày trong ấn phẩm gốc.
Kết quả và thảo luận
Kết quả nghiên cứu cho thấy tốc độ tăng trưởng ở các nghiệm thức T3, T4 và T5 đều cao hơn so với các nghiệm thức còn lại, trong đó T4 đạt giá trị cao nhất. Các chỉ số liên quan đến tình trạng bệnh có sự khác biệt rõ rệt giữa các nghiệm thức, song đều duy trì ở mức <1. Hệ số chuyển hóa thức ăn (FCR) cũng được xác định thấp hơn 1 ở toàn bộ các nghiệm thức. Ngoài ra, các chỉ số sinh lý như hàm lượng protein toàn phần, glucose, tổng số tế bào máu và chỉ số thực bào đều khác biệt đáng kể giữa năm nghiệm thức, trong đó T3, T4 và T5 cho giá trị cao hơn so với các nghiệm thức còn lại. Đặc biệt, các thông số này đạt mức cao nhất tại nghiệm thức T4.
Mức malondialdehyde (MDA) – một dấu ấn sinh học phổ biến của stress oxy hóa, dùng để đánh giá quá trình peroxy hóa lipid của các axit béo không bão hòa đa (PUFA), đặc biệt là omega-3 và omega-6 cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa các phương pháp xử lý (Hình 1A). Trong đó, T4 và T5 được xếp chung vào một nhóm con. Nồng độ MDA ở các nghiệm thức có bổ sung NAC (T4 và T5) thấp hơn đáng kể so với nghiệm thức đối chứng mật độ thả cao (HSD). Phân tích biểu hiện các gen chống oxy hóa và miễn dịch cũng chỉ ra sự khác biệt rõ rệt giữa năm phương pháp xử lý (Hình 1B–1F). Hoạt tính enzyme superoxide dismutase (SOD – chất chống oxy hóa quan trọng giúp bảo vệ cơ thể trước stress oxy hóa) giảm đáng kể ở các nghiệm thức bổ sung NAC hoặc kết hợp (T4 và T5) so với T2 (Hình 1B). Kết quả tương tự được ghi nhận với enzyme glutathione peroxidase (GPX – một enzyme chống oxy hóa chủ chốt), khi nhóm bổ sung NAC cho thấy mức biểu hiện thấp nhất (Hình 1C).
Hệ thống hoạt hóa Prophenoloxidase (PPOD) có vai trò quan trọng trong việc nhận diện và bảo vệ cơ thể giáp xác trước sự xâm nhập của mầm bệnh. Lysozyme (LYS) là một loại enzyme hoạt động bằng cách thủy phân thành tế bào của vi khuẩn Gram dương. Nhờ khả năng phá vỡ cấu trúc thành tế bào, LYS được xem như một kháng sinh nội sinh, giữ vai trò thiết yếu trong cơ chế miễn dịch bẩm sinh chống lại vi khuẩn. Kết quả nghiên cứu của chúng tôi cho thấy việc bổ sung NAC và LA vào khẩu phần ăn đã làm tăng cường biểu hiện gen LYS và PPOD, đồng thời nâng cao số lượng tế bào máu và chỉ số thực bào ở tôm, chứng tỏ hai hợp chất này có tác động tích cực đến hệ miễn dịch so với nhóm đối chứng. Đặc biệt, sự gia tăng biểu hiện của PPOD được ghi nhận rõ tại các giai đoạn T3, T4 và T5 (Hình 1F), trong đó nhóm tôm được cho ăn kết hợp NAC và LA có mức biểu hiện cao nhất. Ngược lại, ở các khẩu phần LSD và HSD không bổ sung thêm hợp chất nào, biểu hiện của các gen đều ở mức thấp hơn so với những khẩu phần còn lại.
Kết quả nghiên cứu cho thấy việc bổ sung NAC (0,2%) và LA (0,2%) vào khẩu phần ăn có thể giúp cải thiện tốc độ tăng trưởng, khả năng chống oxy hóa và năng lực kháng khuẩn của tôm thẻ chân trắng. Tuy nhiên, các nghiên cứu chuyên sâu về tác động của NAC hoặc LA đối với sự tăng trưởng và khả năng miễn dịch bẩm sinh ở tôm vẫn còn khá hạn chế, dẫn đến việc thiếu dữ liệu công bố cụ thể cho loài này. Dù vậy, nhiều báo cáo trên người, gà thịt, lợn và cá đã chứng minh rõ ràng vai trò quan trọng của NAC như một chất chống oxy hóa, giúp loại bỏ ROS, đồng thời bảo vệ cơ thể khỏi những tổn thương do peroxy hóa lipid, tổn thương DNA, oxy hóa protein và quá trình apoptosis.
Axit lauric là một loại axit béo tự nhiên có khả năng kháng khuẩn mạnh đối với nhiều nhóm vi khuẩn. Cơ chế chính của nó là phá vỡ màng tế bào vi khuẩn, đồng thời kích thích hình thành các gốc oxy phản ứng trong mầm bệnh, qua đó ức chế sự phát triển của chúng. Các nghiên cứu gần đây cho thấy axit lauric có tiềm năng lớn trong việc bổ sung vào thức ăn tôm, giúp tăng cường hệ miễn dịch và bảo vệ tôm trước sự tấn công của vi khuẩn và vi-rút. Dù vậy, vẫn cần thêm nhiều nghiên cứu chuyên sâu để làm rõ vai trò của axit lauric trong các cơ chế tín hiệu sinh học liên quan đến phòng ngừa những mầm bệnh nguy hiểm thường gặp trong nuôi trồng thủy sản.
Tương tự như hoạt tính chống oxy hóa và kháng khuẩn được cải thiện, sự tăng trưởng tốt hơn ở các nghiệm thức bổ sung NAC và LA cũng có thể là do cơ chế đa diện của các chất dinh dưỡng này, giúp kích hoạt chức năng chống viêm và điều hòa miễn dịch, như đã thấy ở một số loài thủy sản như cá chép, cua đồng Trung Quốc và cá rô phi sông Nile. Nồng độ protein và tổng glucose cao hơn trong T3 và T5 cũng cho thấy sự cải thiện trong việc cung cấp chất dinh dưỡng và vận chuyển chúng qua globulin và albumin, điều này có thể là do việc bổ sung LA vào khẩu phần ăn, như đã thấy ở gia cầm và cá tráp đen.
Các nghiên cứu trước đây đã chứng minh rằng NAC và LA có tác dụng tương tự trong việc hỗ trợ tăng trưởng, nhờ khả năng cải thiện hệ vi sinh vật đường ruột, kéo dài nhung mao ruột và điều hòa hệ vi sinh. Nhờ đó, sức khỏe đường ruột được nâng cao rõ rệt. Đặc biệt, LA có tính ổn định cao khi đi qua đường tiêu hóa, đảm bảo khả năng hấp thụ cuối cùng. Đặc tính này giúp LA tương tác trực tiếp với hệ vi sinh vật đường ruột, từ đó góp phần cải thiện sức khỏe tổng thể và chức năng sinh lý của vật chủ thông qua các cơ chế chuyển hóa và miễn dịch. Ngoài ra, việc quan sát thấy nồng độ glucose ở T1 cao hơn so với T2 có thể liên quan đến quá trình chuyển hóa glucose nhanh, nhằm đáp ứng nhu cầu năng lượng lớn hơn.
Kết luận
Kết quả nghiên cứu cho thấy, việc bổ sung NAC và LA vào khẩu phần ăn của tôm thẻ chân trắng giúp cải thiện tốc độ sinh trưởng, tăng cường khả năng chống oxy hóa cũng như nâng cao đáp ứng miễn dịch. Tuy nhiên, để đạt hiệu quả tối ưu ở điều kiện mật độ nuôi cao hơn, cần có thêm những nghiên cứu chuyên sâu nhằm xác định liều lượng bổ sung phù hợp, đồng thời đánh giá khả năng kiểm soát các tác nhân gây bệnh phổ biến trong nuôi trồng thủy sản. Do hạn chế về việc sử dụng vi khuẩn gây bệnh trong phòng thí nghiệm, nghiên cứu hiện tại chưa thể tiến hành thử nghiệm trực tiếp với các chủng vi khuẩn độc lực. Vì vậy, các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung khai thác vấn đề này, từ đó góp phần nâng cao khả năng chống chịu và sức khỏe tổng thể của tôm thẻ chân trắng trong mô hình nuôi thâm canh.
Theo Shafaq Fatima
Biên dịch: Nguyễn Thị Quyên – Tôm Giống Gia Hoá Bình Minh
Đọc thêm:
- Chiến lược nuôi trồng tôm thẻ chân trắng cỡ lớn (Litopenaeus vannamei) ở các vùng bán khô hạn của Ả Rập Xê Út
- Tác động của chất lượng nước đến sức khỏe và hiệu suất của cá và tôm nuôi, Phần 1: oxy hòa tan và carbon dioxide
- Tác dụng của taurine trong khẩu phần ăn đối với sự trưởng thành và tình trạng sức khỏe của tôm thẻ chân trắng bố mẹ