Ảnh hưởng của stress độ mặn đối với cá rô phi

Cá rô phi được coi là một trong những loài được nuôi hàng đầu trong nước ngọt vì chất lượng thịt, nhu cầu thị trường và quy trình nuôi được thiết lập tốt. Tuy nhiên, độ mặn cao gây căng thẳng cho cá, tăng nhu cầu oxy, giảm tốc độ trao đổi chất, khả năng tăng trưởng, miễn dịch và sinh sản của cá. Do đó, nghiên cứu này khám phá những ảnh hưởng của stress độ mặn đến hiệu quả hô hấp, các thông số huyết học, biểu hiện gen của Na⁺/K⁺ ATPase và CA (enzyme dùng để phân giải calcium carbonate) và những thay đổi mô học ở cá rô phi.

Sau thời gian thích nghi, 60 con cá được chia thành ba nhóm:

Nhóm ĐC: điều kiện môi trường tối ưu và bình thường.

Nhóm (S10-độ mặn thấp): Cá tiếp xúc với natri clorua 10 ppt (g/L) trong 10 ngày.

Nhóm (S15-độ mặn cao): Cá tiếp xúc với natri clorua 15 ppt (g/L) trong 10 ngày.

Độ mặn được nâng từ từ bằng cách thêm dần dần 2 g/L natri clorua mỗi ngày cho đến khi đạt được 10 g/L và 15 g/L.

Hiệu suất tăng trưởng và tình trạng sức khỏe của động vật thủy sản có liên quan chặt chẽ với điều kiện môi trường trong ao nuôi (ví dụ: Nhiệt độ nước, mức oxy hòa tan, amoniac và độ mặn của nước). Rõ ràng, căng thẳng về độ mặn đã gây ra một số tác động nghiêm trọng đến động vật thủy sinh.

Lượng oxy trong máu

Mức oxy thấp trong các mô của cá có thể dẫn đến những tác động nghiêm trọng, bao gồm giảm tốc độ tăng trưởng, tổng hợp protein không đều, giảm khả năng di chuyển, khả năng sinh sản thấp và tỷ lệ chết cao. Trong nghiên cứu này, oxy hòa tan ở cá tiếp xúc với căng thẳng độ mặn đã giảm sau 5 và 10 ngày. Người ta đã báo cáo rằng stress độ mặn làm tăng tỷ lệ tiêu thụ oxy cần thiết cho quá trình hô hấp. Do đó, tỷ lệ trao đổi chất cao đòi hỏi tần số nhịp đập của mắt cao hơn để đáp ứng nhu cầu oxy tăng lên của các mô. Do đó, mức độ giảm oxy hòa tan trong nước nuôi có thể liên quan đến nhu cầu tiêu thụ tiêu thụ oxy ngày càng tăng của cá rô phi bị stress do nhiễm mặn.

Các thông số sinh hóa và huyết học máu

Nhóm S10 cho thấy sự gia tăng hemoglobin và dung tích hồng cầu sau 5 ngày, sau đó tăng đáng kể sau 10 ngày, trong khi ở nhóm S15, có sự gia tăng sau 5 ngày, sau đó giảm sau 10 ngày so với nhóm đối chứng. Kết quả cho thấy sự sụt giảm nồng độ hemoglobin và dung tích hồng cầu ở nhóm S15, có thể là do rối loạn chức năng điều hòa thẩm thấu gây ra bởi nồng độ muối cao. Việc giảm dung tích hồng cầu do độ mặn cao có thể làm giảm thể tích máu. 

Nhóm S10 cho thấy sự giảm đáng kể nồng độ Na⁺ sau 10 ngày, trong khi nhóm S15 cho thấy sự gia tăng đáng kể Na⁺ sau 10 ngày. Nhóm S10 và S15 chỉ ra sự gia tăng đáng kể K⁺ và Ca⁺⁺. Sự gia tăng nồng độ Ca⁺⁺ có lẽ là do sự gián đoạn trao đổi canxi qua mang và ruột. Ngoài ra, lactate cũng tăng ở S10 sau 5 ngày và S15 sau 10 ngày so với nhóm đối chứng. Mức axit lactate được sử dụng như một công cụ để đo sự trao đổi chất kỵ khí có nghĩa là mức lactate cao là một chỉ số cho thấy mức độ oxy thấp trong máu của cá.

Cortisol, Hormone tuyến giáp 

Cortisol được sử dụng như một chất chỉ thị trong điều kiện căng thẳng. Cortisol có thể làm tăng Na⁺/K⁺ ATPase trong màng sinh chất của mang. Ngoài ra, nồng độ cortisol có thể điều chỉnh hàm lượng ion trong huyết tương, phản ứng oxy hóa và miễn dịch ở cá. Mức độ cortisol tăng đáng kể sau 5 và 10 ngày ở nhóm căng thẳng độ mặn so với nhóm đối chứng.

Hormone tuyến giáp đóng vai trò quan trọng trong điều hòa áp suất thẩm thấu, tăng cường trao đổi chất và kích thích các hormone khác hoạt động. Kết quả nghiên cứu này cho thấy sự gia tăng đáng kể hai dạng hormone tuyến giáp T₃ và FT₃ được quan sát thấy ở tất cả các nghiệm thức so với nhóm ĐC sau 10 ngày. Điều này cho thấy hormone tuyến giáp đã tăng cường hoạt động điều hòa áp xuất thẩm thấu và lượng oxy trong các mô của cá trong điều kiện căng thẳng độ mặn. 

Biểu hiện gen của Na⁺/K⁺ ATPase (NKA) và CA của cá rô phi tiếp xúc với stress ở độ mặn cao

Sự gia tăng đáng kể biểu hiện gen của Na⁺/K⁺ ATPase được tìm thấy ở các nhóm bị stress độ mặn sau 10 ngày so với đối chứng.  Mức độ cortisol tăng lên ở cá rô phi tiếp xúc với stress độ mặn dự kiến sẽ ảnh hưởng đến hình thái của các tế bào giàu ty thể mang (MRC) thông qua việc tăng hoạt động NKA. Tóm lại, NKA được điều chỉnh ở cá rô phi trong nghiên cứu này có thể là do mức độ cortisol tăng lên. Tương tự, cortisol đã được chứng minh là có khả năng kích thích sự tăng sinh MRC (các tế bào giàu ty thể) và tăng hoạt tính NKA và sự đa dạng của MRC trong tế bào mang cá rô phi sau khi tiếp xúc với độ mặn.

Hoạt động (CA) đóng một vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh cân bằng axit-bazơ hệ thống ở mang. Sự biểu hiện của gen CA tăng ở nhóm cá tiếp xúc với căng thẳng về độ mặn (S15) sau 10 ngày. Sự cân bằng ion và axit-bazơ trong mang cá có thể được điều chỉnh bởi CA thông qua sự xúc tác của CO₂ trong phế quản để tạo ra các chất tương đương axit-bazơ như H⁺ và HCO₃^-, được sử dụng làm ion đối kháng với Na⁺ và sự hấp thu Cl^-.

Nghiên cứu mô học về cá rô phi tiếp xúc với stress độ mặn

So với nhóm ĐC (Hình A), mang của nhóm stress độ mặn cho thấy sự kết dính của các phiến mang thứ cấp kèm theo sự gia tăng rõ rệt số lượng tế bào giàu ty thể (Hình B và C). Gan của các nhóm stress độ mặn đã chứng tỏ sự hút nước, tổn thương và những thay đổi hoại tử trong cả tế bào gan và tụy (Hình E và F). Ngoài ra, thận có hiện tượng viêm rõ rệt liên quan đến các tế bào đơn nhân và thâm nhiễm tế bào hắc tố. Những thay đổi thoái hóa cũng được quan sát thấy trong ống thận và xuất huyết, chúng tăng lên khi tăng nồng độ và thời gian nhiễm mặn của nước (Hình H và I).

Mô bệnh học là một công cụ quan trọng để chỉ ra những thay đổi mô học trong các cơ quan do các tác nhân môi trường gây ra. Mang cá rất nhạy cảm với ô nhiễm và các tác nhân gây căng thẳng môi trường. Khi cá tiếp xúc với căng thẳng môi trường, chúng tạo ra những thay đổi bên trong để thích nghi, và nếu những thay đổi này không được sửa chữa hoặc bù đắp, cơ thể sẽ suy yếu và mất khả năng đối phó với các yếu tố gây căng thẳng khác. Hơn nữa, sự thoái hóa của mang dẫn đến rối loạn khả năng trao đổi khí của cá gây ra tình trạng thiếu oxy. 

Độ mặn cao đã ảnh hưởng đến các chỉ số hô hấp, axit-bazơ, huyết học, sinh hóa, biểu hiện một số gen và đặc điểm mô học của cá rô phi. Những kết quả này cung cấp thông tin hữu ích để quản lý các tác động của môi trường đối với tình trạng sức khỏe của cá.

Physiological and ion changes of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) under the effect of salinity stress. doi.org/10.1016/j.aqrep.2020.100567