Ngăn ngừa dịch bệnh trong nuôi tôm

Vấn đề dịch bệnh trong nuôi tôm rất phức tạp và thường vẫn chưa được hiểu rõ. Nhu cầu tiêu dùng và chiến lược quản lý bền vững hạn chế số lượng các loại thuốc để điều trị bệnh. Vắc-xin có thể sẽ không hiệu quả trên động vật giáp xác vì chúng không có hệ thống miễn dịch đặc hiệu tương tự như của động vật có xương sống. Do đó, các nhà sản xuất tôm giống phải xem xét chất lượng tôm bố mẹ, quy trình nuôi và dinh dưỡng an toàn như là công cụ chính để kiểm soát bệnh.

Dịch bệnh là mối đe dọa số 1

Tỷ lệ tăng trưởng về sản lượng động vật giáp xác trung bình hàng năm là 18% trong giai đoạn 1970-2008, tốc độ tăng trưởng này đã vượt xa so với tất cả các loài thủy sản khác (FAO, 2010). Sản lượng tôm toàn cầu hiện tại vượt 4 triệu tấn tôm (Valderrama, 2011). Sự gia tăng nhanh chóng này sản xuất tôm phần lớn phản ánh sự gia tăng đáng kể trong nuôi tôm chân trắng ở Trung Quốc, Thái Lan, Việt Nam và Indonesia từ năm 2000. Mặc dù thành công khi điều kiện sản xuất được mở rộng, sản lượng tôm ở nhiều khu vực vẫn tiếp tục phải chịu tổn thất lớn về kinh tế do sự tác động của hàng loạt bệnh.

Sự kiện gần đây minh họa tác động của dịch bệnh ở những quốc gia sản xuất tôm chính. Hội chứng virut gây bệnh đốm trắng (WSSV) là một trong những nguyên nhân chính gây trì truệ cho ngành công nghiệp nuôi tôm tình trạng trì trệ trong những năm 90 đã ảnh hưởng đáng kể đến sản lượng tôm trong những năm gần đây ở Mexico và Brazil. Hội chứng chết sớm hay hoại tử gan tụy cấp tính (EMS/AHPND), hiện đang làm gián đoạn sản xuất tại 3 nước sản xuất tôm lớn là Trung Quốc, Thái Lan và Việt Nam. EMS đã được báo cáo đầu tiên ở Trung Quốc vào năm 2009, nó đã lan đến Việt Nam, Malaysia và Thái Lan, và hiện tại đã làm thất thoát mỗi năm hàng tỷ đô.

Dịch bệnh EMS thường xảy ra trong vòng 30 ngày đầu tiên sau khi thả, tỷ lệ chết có thể hơn 70%. EMS được gây ra bởi một tác nhân là vi khuẩn, lây qua đường miệng, đường tiêu hóa và tạo ra một chất độc gây ra sự phá hủy mô và làm rối loạn chức năng của các cơ quan tiêu hóa tôm gọi là gan tụy. Mầm bệnh EMS/AHPND bao gồm một số chủng của một loại vi khuẩn tương đối phổ biến là Vibrio parahaemolyticus, chúng có khả năng giải phóng độc tố mạnh.

Phương pháp tiếp cận truyền thống để tăng cường sức khỏe tôm thông qua nguồn cấp dữ liệu

Một cách tiếp cận truyền thống nhằm giảm thiểu sự ảnh hưởng của dịch bệnh trên tôm bao gồm gia tăng mức độ của các chất dinh dưỡng quan trọng ảnh hưởng đến sức khỏe và sự miễn dịch của tôm, bao gồm vitamin C và E, phospholipid, acid béo thiết yếu, khoáng chất và carotenoids.

Việc "tăng cường thức ăn" thường được bổ sung với immunostimulants, chủ yếu bắt nguồn từ tế bào biểu bì của vi sinh vật, chẳng hạn như polysaccharides, lipoprotein và lipopolysaccharides. Sử dụng immunostimulants thường xuyên thường không được khuyến khích do những rủi ro đối với sự kích thích của các hệ thống miễn dịch đặc hiệu.

Đan xen hoặc cắt giảm phụ gia thức ăn thường không thực tế trong hoạt động nông nghiệp. Kết quả đáng khích lệ là cải thiện khả năng kháng bệnh bằng việc sử dụng liên tục để tăng cường sức khỏe, tăng cường nguồn cấp dữ liệu dựa trên sự lựa chọn immunostimulants thích hợp kết hợp với một nguồn cung cấp dinh dưỡng nhằm cân bằng các chất dinh dưỡng quan trọng để hỗ trợ việc tăng cường hệ thống miễn dịch (Bảng 1).

Phương pháp mới (1): thúc đẩy và dự trữ dinh dưỡng lipid trong gan tụy

Tôm sẽ không thích ứng với hàm lượng chất béo cao trong thức ăn. Một số nghiên cứu cho thấy tốc độ tăng trưởng giảm ở mức trên 10% từ việc bổ sung lipid vào khẩu phần ăn. Tuy nhiên, chất lượng và số lượng của các chất béo trong chế độ ăn đóng một vai trò tiên phong trong sự phát triển và sức khỏe tôm. Tôm không có hay có khả năng rất hạn chế để điện giải một số phân tử lipid trong đó là rất cần thiết cho sự phát triển bình thường, bao gồm cholesterol, axit béo không bão hòa cao và phospholipid. Bột cá và dầu cá thường là những nguồn quan trọng nhất của cholesterol và chế độ ăn có HUFA. Gia tăng chi phí kéo theo việc sử dụng formulators để giảm thông số kỹ thuật trong chế độ ăn với những chất béo thiết yếu.

Mặc dù các mức dinh dưỡng khác nhau có thể không thấy sự khác biệt đáng kể về hiệu suất tăng trưởng trong nuôi thử nghiệm ở điều kiện được kiểm soát chặt chẽ, tuy nhiên, chúng có thể trở nên quan trọng trong việc duy trì sức khỏe và hệ miễn dịch trước thách thức dịch bệnh và biến động trong điều kiện môi trường xung quanh gặp phải trong sản xuất.

Hơn nữa, tình trạng năng lượng của tôm chủ yếu được xác định bằng dự trữ lipid trong gan tụy với chức năng vừa là một tuyến tiêu hóa cũng như một kho lưu trữ năng lượng.

Vì vậy, người nuôi thường quan sát vào giọt dầu để đánh giá tình trạng dinh dưỡng của gan tụy, khi trữ lượng lipid cân đối thì đây sẽ là một chỉ số để đánh giá về sức đề kháng tốt hơn trước stress và thách thức dịch bệnh.

Tuy nhiên, hiệu quả của nhiều immunostimulants thương mại sẵn có nhằm cải thiện stress và/hoặc khả năng kháng bệnh của tôm cá phụ thuộc mạnh vào loại sản phẩm và việc cung cấp chất dinh dưỡng chất bổ trợ là điều cần thiết để hỗ trợ sự tích lũy của hệ thống miễn dịch.

Bảng 1: Ảnh hưởng từ việc tăng cường thức ăn chăn nuôi dựa trên các thông số sản xuất ở một trang trại NE, Brazil trong suốt đợt gia tăng tỷ lệ mắc bệnh do sự kết hợp của những đợt mưa thâm canh kéo theo gia tăng tỷ lệ lây nhiễm virut infectious myonecrosis (IMNV) và necrotising hepatopancreatitis (NHP). Bổ sung thức ăn chăn nuôi dựa trên thông số kỹ thuật tăng cường dinh dưỡng, bổ sung miễn dịch (AQUASTIM S, Nutriad) so với nguồn cấp dữ liệu chuẩn.

Phương pháp mới (1): thúc đẩy và dự trữ dinh dưỡng lipid trong gan tụy

Tôm sẽ không thích ứng với hàm lượng chất béo cao trong thức ăn. Một số nghiên cứu cho thấy tốc độ tăng trưởng giảm ở mức trên 10% từ việc bổ sung lipid vào khẩu phần ăn. Tuy nhiên, chất lượng và số lượng của các chất béo trong chế độ ăn đóng một vai trò tiên phong trong sự phát triển và sức khỏe tôm. Tôm không có hay có khả năng rất hạn chế để điện giải một số phân tử lipid trong đó là rất cần thiết cho sự phát triển bình thường, bao gồm cholesterol, axit béo không bão hòa cao và phospholipid. Bột cá và dầu cá thường là những nguồn quan trọng nhất của cholesterol và chế độ ăn có HUFA. Gia tăng chi phí kéo theo việc sử dụng formulators để giảm thông số kỹ thuật trong chế độ ăn với những chất béo thiết yếu.

Mặc dù các mức dinh dưỡng khác nhau có thể không thấy sự khác biệt đáng kể về hiệu suất tăng trưởng trong nuôi thử nghiệm ở điều kiện được kiểm soát chặt chẽ, tuy nhiên, chúng có thể trở nên quan trọng trong việc duy trì sức khỏe và hệ miễn dịch trước thách thức dịch bệnh và biến động trong điều kiện môi trường xung quanh gặp phải trong sản xuất.

Hơn nữa, tình trạng năng lượng của tôm chủ yếu được xác định bằng dự trữ lipid trong gan tụy, với chức năng vừa là một tuyến tiêu hóa cũng như một kho lưu trữ năng lượng.

Vì vậy, người nuôi thường quan sát vào giọt dầu để đánh giá tình trạng dinh dưỡng của gan tụy, khi trữ lượng lipid cân đối thì đây sẽ là một chỉ số để đánh giá về sức đề kháng tốt hơn trước stress và thách thức dịch bệnh.

Hình. 2: Gan tụy là cơ quan chính của hệ thống tiêu hóa tôm có nhiệm vụ tiêu hóa, hấp thu và lưu trữ các chất dinh dưỡng. Thực quản (E), dạ dày (GM), gan tụy (HP), ruột giữa (MG), ruột kết (HG) và hậu môn (A).

Sự tiêu hóa lipid trên tôm xảy ra khi một tỷ lệ lớn nội bào biểu mô trong gan từ nơi được vận chuyển đến các cơ quan thông qua các haemolymphe dưới dạng lipoprotein (Hình 2). Sự hình thành và hấp thụ các mixen lipid từ lumen của gan tụy và do đó tubuli là một bước hạn chế trong quá trình tiêu hóa lipid.

Chất tăng cường khả năng tiêu hóa dựa trên tác nhân nhũ hóa tự nhiên, chúng được lựa chọn để tương thích với hệ thống tiêu hóa của tôm, thể hiện qua khả năng bổ sung cho quá trình nhũ tương hóa và hấp thu chất béo trong gan tụy qua chế độ ăn (Coutteau et al, 2012.). Điều này sẽ cải thiện hiệu quả trên khi tôm sử dụng chất béo như các thành phần thiết yếu và là nguồn năng lượng cho sự tăng trưởng và khả năng sống còn trước dịch bệnh hay áp lực stress.

Tăng cường dự trữ lipid trong gan tụy của tôm thẻ chân trắng Penaeus indicus như là kết quả của việc bổ sung tỷ lệ tiêu hóa tăng cường chất phụ gia được chứng minh gần đây theo Van de Braak và ctv, 2012. Phân tích mô học cho thấy có sự gia tăng gấp 3 % trên tôm với một mức độ cao lipid vacuolization trong gan tụy sau khi bổ sung chất phụ gia thức ăn chăn nuôi trong thời gian một tháng (Hình. 3, 4).

Kết quả của nghiên cứu chỉ ra ao song song cao hơn 2% trọng lượng thân (ABW), sống sót cao hơn 4%, và sinh khối cao hơn 6% cho các ao xử lý. Tuy nhiên, loại bỏ các giá trị ngoại lai để tồn khỏi sự kiểm soát và điều trị bộ cho thấy ABW cao hơn 8%, tỷ lệ sống cao hơn 12%, và sinh khối cao hơn 23%.

Hình. 3. Ảnh hưởng của việc bổ sung chất phụ gia tăng cường khả năng tiêu hóa (Aquagest®S, Nutriad) phụ thuộc vào mức độ lipid vacuolization trong gan tụy tôm cho ăn theo với nhiều loại thức ăn khác nhau trong thời gian 30 ngày (van de Braak và ctv, 2012).

Hình. 4: Xác định mô học với mức độ lipid vacuolization khác nhau trong gan tụy tôm Penaeus indicus, kết quả cho thấy lipid vacuolization ảnh trái cao hơn so với ảnh bên phải (phóng đại 100x; van de Braak et al, 2012).

Phương pháp mới (2): Công nghệ Quorum Sensing

Quorum Sensing (QS) là một hình thức giao tiếp của vi khuẩn. Trong thập kỷ qua, nhiều loài vi khuẩn đã được ghi nhận có thể sản xuất và tiết ra phân tử tín hiệu nhỏ, chẳng hạn như lactones acyl homoserine hoặc cố định oligopeptit, có thể được phát hiện bởi các vi khuẩn tiếp giáp với cùng hay loài khác biệt. Khi mật độ quần thể gia tăng, các phân tử này sẽ tích lũy trong môi trường ngoại bào, qua đó cung cấp một phương tiện để vi khuẩn để định lượng theo dõi sự hiện diện của các vi khuẩn khác. Những tín hiệu phân tử khi đạt đến một nồng độ ngưỡng nhất định sẽ bắt đầu phát tín hiệu, đỉnh cao là kích hoạt các gen đặc biệt. Do đó cộng đồng QS được sử dụng bởi các vi khuẩn để đồng bộ hóa các thay đổi gen biểu hiện và phối hợp phản ứng sinh hóa trong toàn bộ quần thể.

Hầu hết vi khuẩn gây bệnh phổ biến nhất được hệ thống QS nghiên cứu, QS đã gắn liền với khả năng gây bệnh, chẳng hạn như hình thành màng sinh học và sản xuất của protease, các yếu tố xâm lược hoặc các yếu tố độc lực khác (Defoirdt và ctv, 2011). Trong những năm gần đây, nghiên cứu tập trung vào những cách để làm giảm hiệu suất QS (còn gọi là dập tắt quorum) do đó chúng được đặc biệt quan tâm (Hình. 5). Điều này đặc biệt đúng trong lĩnh vực y học của con người, nơi QS-chất ức chế được điều tra như là lựa chọn thay thế tiềm năng cho thuốc kháng sinh trong việc giải quyết các bệnh do nhiễm khuẩn gây nên (Sintim và ctv, 2010.).

Thật thú vị, cơ hội để khuẩn tích tụ kháng thể chống lại QS gây rối loạn được dự báo ở mức thấp, điều này cho thấy áp lực chọn lọc chống lại những phân tử không gây chết người sẽ bị hạn chế. Điều này hoàn toàn trái ngược với những gì thấy được với kháng sinh thông thường (Defoirdt và ctv, 2010.).

Hình. 5: Quorum Sensing (QS), một cơ chế sáng tạo để giải quyết vấn đề phát sinh bệnh

Nghiên cứu ban đầu của cảm biến số đại biểu ở các sinh vật thủy sản là rất hạn chế nhưng chỉ ra kết quả thú vị. Furanones halogen phân lập từ tảo biển đỏ là một ví dụ đã được chứng minh làm giảm biểu hiện gen QS-quy định đối với Vibrio và để bảo vệ cá tôm khỏi vibriosis (Rasch và ctv, 2004;. Defoirdt và ctv, 2006).

Tại Trung tâm Công nghệ Nutriad, công nghệ QS đang được áp dụng trong một thế hệ mới với các chất phụ gia thức ăn tự nhiên có khả năng điều chỉnh hệ thực vật đường ruột vi khuẩn. Hợp chất này được thử nghiệm cho năng lực để ức chế tín hiệu QS bằng cách sử dụng một loạt các cảm biến sinh học của vi khuẩn biến đổi gen và các giao thức nhiễm QS phụ thuộc vào các sinh vật mẫu đơn giản. Sử dụng những xét nghiệm nhạy cảm, điều biến QS mạnh thêm, có khả năng tắt QS hiệu ở nồng độ thấp hơn nhiều so nồng độ ức chế tối thiểu được xác định.

QS khác nhau hoạt động dập tắt được lựa chọn trong nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản các loài dựa trên việc sàng lọc sử dụng cảm biến sinh học của vi khuẩn cụ thể và sinh vật mẫu. Hỗn hợp hiệp đồng của các hợp chất tự nhiên khác nhau cực kỳ hiệu quả trong hoạt động dập tắt QS chống lại tín hiệu của vi khuẩn Vibrio harveyi (Hình. 6).

Hình. 6: Liều lượng - phản ứng của một sự pha trộn tổng hợp của các hợp chất thực vật (SANACORE GM, Nutriad) trên Quorum Sensing hoạt động truyền tín hiệu của vi khuẩn Vibrio harveyi. Đồ thị cho thấy tín hiệu hoạt động trong hệ thống cảm biến sinh học QS Vibrio harveyi BB170, liên quan đến kiểm soát, tiếp xúc với dung dịch pha loãng khác nhau của các sản phẩm chiết xuất (Trung tâm Công nghệ Nutriad, kết quả trong nhà kính).

Đưa QS ức chế vào thực tiễn: Hiệu quả của việc tối ưu hóa sức khỏe đường ruột trên năng suất và kinh tế của nghề nuôi tôm bán thâm canh.

Tôm đang tích cực "thả nuôi" trên chất nền trong cột đáy ao và nước, do đó rất dễ tiếp xúc với hệ vi sinh giữa môi trường và hệ thống tiêu hóa. Điều này làm tăng nguy cơ cho sự phát triển của một hệ vi sinh đường ruột không thuận lợi hoặc bất ổn thường xuyên của hệ vi sinh, có thể ảnh hưởng đến hoạt động tối ưu của hệ thống tiêu hóa.

Hơn nữa, hệ thống tiêu hóa của tôm là cổng vào chính cho bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn và virus, đó vẫn là một nguy cơ lớn đối với khả năng sinh lời của sản xuất tôm.

Phương pháp tiếp cận bền vững để điều chỉnh hệ vi đường ruột ở động vật nuôi bao gồm việc sử dụng các vi khuẩn được lựa chọn để cấy ruột (probiotics), các chất dinh dưỡng thúc đẩy sự phát triển của các chủng vi khuẩn được lựa chọn (prebiotics) và các hợp chất tự nhiên (chủ yếu có nguồn gốc từ nấm men và chiết xuất từ thảo dược, hay còn gọi là "phytobiotics") có khả năng điều chỉnh vi hướng tới một thành phần thuận lợi, ưu tiên sự phát triển của vi khuẩn có lợi và ức chế khả năng gây bệnh vi sinh vật. Những chiến lược sau này có lợi thế là dễ dàng áp dụng tại Feedmill dựa trên khối lượng lớn thức ăn và tránh sự thích nghi chính của các giao thức sản xuất tại các trang trại.

Sự pha trộn tổng hợp của chất chiết xuất từ thực vật (Sanacore® GM, Nutriad) ban đầu được chọn để tăng tính kìm khuẩn và diệt khuẩn nhằm chống lại vi khuẩn gây bệnh và có khả năng gây bệnh trong ống nghiệm bằng phương pháp kháng sinh đồ.

Hơn nữa, sự pha trộn hiệp đồng này đã được chứng minh là cắt giảm mạnh của QS hữu hiệu ở nồng độ thấp hơn nồng độ ức chế tối thiểu, cho phép điều chỉnh hiệu quả của hệ thực vật đường ruột theo hướng một phần thuận lợi hơn.

Việc bổ sung các Sanacore GM tăng trưởng đáng kể trong tôm khỏe mạnh phát triển trong điều kiện phòng thí nghiệm được kiểm soát; cho thấy một sự gia tăng đáng kể 20% trong tuần và hoàn thiện 4% tính trên chuyển hóa thức ăn (Coutteau và ctv, 2010). Hiệu quả của sản phẩm thực vật này cho thấy hoạt động kết hợp trong ức chế QS và hành động diệt khuẩn chống lại một loạt các vi khuẩn gây bệnh đã được xác nhận trong một trang trại nuôi tôm bán thâm canh ở Panama.

Mùa sản xuất thứ hai tại Panama, thả giống vào tháng 8 đến tháng 9, được đặc trưng bởi điều kiện khí hậu không ổn định, dẫn đến những biến động mạnh về nhiệt độ do đó ảnh hưởng đến tăng trưởng tôm và tăng tác động của sự bùng phát của virus đốm trắng (WSSV).

Chu trình sản xuất đầu tiên, con giống ở tháng giêng – tháng 4 tạo điều kiện tăng trưởng phù hợp hơn và nói chung kết quả đến sự sống còn và năng suất tốt hơn. Hai phương pháp điều trị được so sánh mà chỉ khác nhau liên quan đến việc bổ sung, không dựa trên promoter để tăng trưởng phytobiotic (Sanacore® GM) mà cho ăn theo chuẩn của trang trại.

Việc bổ sung các chất phụ gia thức ăn thực vật cải thiện đáng kể sự tồn tại, gia tăng đáng kể tương đối 24% so với 18% với nhóm kiểm soát với chu kỳ khô và ướt tương ứng (Hình. 7). Dịch bệnh đốm trắng tự nhiên đã được quan sát trong quá trình nuôi tôm ở cả hai phương pháp điều trị dưới tần số tương tự và mức độ nghiêm trọng; Virus WSSV đã được khẳng định bằng xét nghiệm miễn dịch sắc ký và test-PCR.

Sự hiện diện của một sự pha trộn tổng hợp phytobiotics cung cấp một loạt các hoạt động chống vi trùng trong hệ thống tiêu hóa của tôm. Điều này cung cấp bảo vệ bổ sung chống lại đồng nhiễm với vi khuẩn cơ hội như vibriosis, một trong những nguyên nhân chính gây chết tôm khi nhiễm WSSV (Phước và ctv, 2009).

Việc đánh giá trong chu kỳ thứ hai trên 8 lần lặp lại mỗi lần điều trị cho phép đánh giá tốt của sự biến thiên giữa ao đến các thông số sản xuất khác nhau. Việc bổ sung các phytobiotic giúp giảm đáng kể sự thay đổi của kết quả sản xuất giữa các ao nuôi bằng thức ăn như nhau (hệ số trung bình của biến đổi giữa các ao cho các tham số 6 sản xuất: kiểm soát 18% so với Sanacore nhóm 10%; Bảng 2). Điều này tiếp tục cho thấy tầm quan trọng của tăng cường kiểm soát đường ruột vào khả năng tái sản xuất trong môi trường ao nuôi bán thâm canh.

Hình. 7: Tỷ lệ sống khi thu hoạch khi kiểm soát được ao nuôi và điều trị được bổ sung phytobiotic trong hai chu kỳ sản xuất trong sản xuất tôm thẻ L. vannamei bán thâm canh (trung bình và độ lệch chuẩn của ao 8 và ao là 3ha mỗi lần điều trị tương ứng; dữ liệu từ Vaca et al., 2010, 2011).

Bảng 2: Kết quả sản lượng tôm thẻ P. vannamei ở Panama trong chu kỳ sản xuất thứ 2 nhằm kiểm soát và xử lý các ao nuôi được bổ sung phytobiotic sau 141 ngày nuôi (trung bình và độ lệch chuẩn của 8 ao sau 3 ha ở mỗi lần điều trị).