Bacteriocin và ứng dụng trong điều trị vi khuẩn trong NTTS

Vi khuẩn sinh bacteriocin 

Trong nuôi trồng thủy sản, vi khuẩn sinh bacteriocin thường được phân lập từ các nhóm vi khuẩn sống vùng lợ mặn (môi trường biển). Lý do sử dụng bacteriocin từ vi khuẩn nước mặn trong nuôi trồng thủy sản dựa trên thực tế là các chủng vi khuẩn sản xuất chiếm nhiều hơn hoặc chúng không là tác nhân gây bệnh đáng lo ngại. Việc sử dụng các chủng vi khuẩn trên cạn làm chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản đã đã hạn chế thành công do đặc điểm chủng vi khuẩn phụ thuộc vào môi trường mà chúng phát triển mạnh.

Vì vậy, việc phân lập vi khuẩn probiotic sản xuất bacteriocin từ môi trường biển nơi chúng phát triển tối ưu là một cách tiếp cận tốt hơn vì những chủng này dự kiến sẽ hiệu quả hơn cho các ứng dụng nuôi trồng thủy sản so với các vi khuẩn không phải ở biển. Động vật biển là nguồn sản xuất bacteriocin phổ biến vi khuẩn và phân lập các chủng đó từ các nguồn khác hơn các động vật biển như đất biển, trầm tích, nước và rong biển cũng được ghi nhận, do đó cho thấy sự đa dạng của các chủng vi khuẩn từ môi trường biển. 

Động vật biển là nguồn sản xuất bacteriocin phổ biến vi khuẩn

Các loài động vật biển chứa vi khuẩn sản xuất bacteriocin, cá đóng vai trò là một nguồn chính. Các divercin và piscicocin được tạo ra bởi Carnobacteria spp. phân lập từ ruột cá, enterocin P được sản xuất bởi Enterococcus faecium phân lập từ cá bơn và Nisin F do Lactococcus lactis sản xuất và Vibrio AVP10 do Vibrio anguillarum sản xuất, cả hai đều được phân lập từ cá da trơn. Các chủng vi khuẩn thuộc giống Streptococcus, Lactobacillus, Carnobacteria và Leuconostoc thường là hệ vi sinh vật đường ruột của cá khỏe.

Hệ vi sinh vật phong phú này chiếm phần lớn tần suất các chủng sinh bacteriocin trong số loài cá có thể phát triển thuận lợi cho nuôi trồng thủy sản các ứng dụng, ví dụ: sự kết hợp của các chủng probiotic để thức ăn để thuận tiện cho việc đưa vào cá đường tiêu hóa, đường cử chỉ. Các bacteriocin được sản sinh từ Bacillus được biết có phổ kháng khuẩn rộng, ức chế vi khuẩn Gram âm và vi khuẩn Gram dương. Đặc biệt hoạt động đối kháng chống lại vi khuẩn Gram âm là một trong những đặc điểm mong muốn của nhóm này vì đa phần vi khuẩn gây bệnh trên động vật thủy sản là do vi khuẩn Gram âm. 

Hiệu quả của bacteriocin trong phòng bệnh trên động vật thủy sản 

Việc sử dụng bacteriocin tinh khiết cho nuôi trồng thủy sản vẫn còn là một dấu hỏi, vì mối quan tâm chính khi đó là quản lý các hợp chất này cho người nuôi. Tuy nhiên, áp dụng trực tiếp các bacteriocin tinh khiết không hoàn toàn tối ưu vì trong thực tế là các chủng probiotic là các chủng vi khuẩn sống, thì áp dụng vào trong nuôi thì chúng sẽ tự thiết lập trong vật chủ hoặc môi trường nước. Cơ chế có thể có của vi khuẩn probiotic hoạt động được chứng minh hiệu quả bao gồm (i) cạnh tranh về năng lượng hoặc chất dinh dưỡng, ii) cạnh tranh về không gian, (iii) tăng cường đáp ứng miễn dịch của vật chủ, (iv) cải thiện chất lượng nước và (v) sản sinh ra các hợp chất đối kháng. 

Ứng dụng phòng bệnh của vi khuẩn probiotic đã được được coi là có hiệu quả nhất trong việc ngăn ngừa bệnh tật. Hiệu ứng loại trừ cạnh tranh với năm chủng probiotic so với hai mầm bệnh trên cá chất nhầy ruột. Họ phát hiện ra rằng sự hiện diện của một trong men vi sinh trên chất nhầy ruột đã ức chế sự gắn kết của một trong những mầm bệnh được thử nghiệm. Nó đã được hiển thị trong nghiên cứu của họ cho thấy rằng việc điều trị trước đó bằng men vi sinh thay thế mầm bệnh. 

Ứng dụng phòng bệnh của vi khuẩn probiotic đã được được coi là có hiệu quả nhất trong việc ngăn ngừa bệnh tật

Nhóm vi khuẩn trực khuẩn được sử dụng thành công như chế phẩm sinh học trong nuôi tôm sú (Penaeus monodon) ở Thái Lan, nơi nó biểu hiện 47% cải thiện tốc độ tăng trưởng và tỷ lệ sống khi bị gây nhiễm với Vibrio harveyi. Hay cải thiện đáng kể khả năng sống sót sau sau khi cảm nhiễm với vi khuẩn Vibrio anguillarum gây bệnh trên cá bơn Nhật Bản khi được điều trị bằng men vi sinh thương mại Alchem Poseidon (bao gồm các hỗn hợp các chủng Bacillus subtilis, Lactobacillus acidophilus, Clostridium butyricum và Saccharomyces cerevisiae).

Những loài vi khuẩn này đã được chứng minh là có khả năng tạo ra các chất kháng khuẩn mạnh, bacillocin 22 và BLIS đã được được xác định có trong môi trường nuôi cấy của vi khuẩn Bacillus subtilis; lactacin và acidocin trong Lactobacillus acidophilus và butyricin 7423 trong Clostridium butyricum. Thêm bốn chất diệt khuẩn sản sinh từ loài Bacillus pumilus, Micrococcus luteus, Pseudomonas fluorescens và Pseudomonas putida là hiện nay cũng được đưa vào hỗn hợp vi khuẩn được tiếp thị dưới dạng chế phẩm sinh học cho nuôi trồng thủy sản (Prowins Biotech Công ty TNHH Hyderabad, Ấn Độ).  

Phaeobacter gallaeciensis, một loại vi khuẩn biển làm giảm đáng kể Vibrio anguillarum trong môi trường nuôi cấy của vi tảo và luân trùng, đồng thời ngăn ngừa bệnh vibriosis ở ấu trùng cá tuyết. Pseudomonas fluorescens cũng là một chủng vi khuẩn tiềm năng có khả năng sản sinh bacteriocin phòng bệnh trên cá hồi do vi khuẩn Vibrio. Hay nhiều dòng vi khuẩn có khả năng phòng bệnh trên ấu trùng tôm, ấu trùng sò điệp ấu trùng hàu,… 

Hiện tại tình trạng sử dụng bacteriocin trong nuôi trồng thủy sản vẫn chưa rõ ràng mặt dù việc sử dụng probiotic là rất lớn, nhưng nhìn chung các chủng vi khuẩn sinh bacteriocin vẫn hoạt động mạnh mẽ về khả năng đối kháng của chúng để hạn chế mầm bệnh.

Theo xu hướng an toàn sinh học trong nuôi trồng thủy sản hiện này thì bên cạnh sử dụng các hợp chất có hoạt tính kháng khuẩn từ thực vật thì các bacteriocin được sản sinh từ vi khuẩn cũng tham gia trực tiếp vào quá trình này góp phần hạn chế sử dụng kháng sinh vào trong quá trình nuôi. ​