Bacteriocin và ứng dụng trong điều trị vi khuẩn trong NTTS

Nuôi trồng thủy sản là một trong những ngành thực phẩm phát triển nhanh nhất các ngành sản xuất trên thế giới.

Bacteriocin
Bacteriocin là một trong những giải pháp mang lại hiệu quả. Ảnh: Wikipedia

Sự gia tăng dân số thế giới đòi hỏi phải tăng trưởng nhanh hơn trong nuôi trồng thủy sản để có nguồn thức ăn tốt hơn. Nhưng sự tăng trưởng toàn cầu này làm cho nuôi trồng thủy sản bị ảnh hưởng bởi dịch bệnh, đặc biệt là bệnh do vi khuẩn trong quá trình nuôi.

Nguồn gốc

Bacteriocin như peptide kháng khuẩn (AMP) phân bố rộng khắp ở động vật có xương sống nhóm, bao gồm cả con người (cathelicidin, defensins và protegrins), chim (Enterocin 012, peptit dị hợp gà (CHP1 & CHP2), peptide dị dưỡng gà tây (THP1, THP2 & THP3)), lưỡng cư (magainin, dermaseptin, brevinin và esculentin), côn trùng (mastoparan, poneratoxin, cecropin, moricin, melittin), thực vật (thionin, defensin và chuyển lipid protein) và vi sinh vật (pediocin, leucocin, mesentericin, sakacin và curvacin).

Bacteriocin được thấy ở cả vi khuẩn Gram âm và Gram dương. Tuy nhiên bacteriocin từ vi khuẩn gram dương có sự quan tâm nhiều hơn ở vi khuẩn Gram âm vì nhiều lý do: chúng thường được tìm thấy ở nhiều vi khuẩn axit lactic có ích về mặt thương mại LAB (lactococci, lactobacilli, pediococci) và những vi khuẩn đó nói chung là được coi là an toàn (GRAS) cho con người, vì chúng được tìm thấy hoặc sử dụng trong các sản phẩm lên men thực phẩm và thức ăn chăn nuôi).

Hơn nữa, chúng không độc đối với tế bào nhân chuẩn và chúng có phổ ức chế rộng hơn nhiều so với bacteriocin từ vi khuẩn Gram âm. Ngoài ra, một số bacteriocin còn có tác dụng trực tiếp chống lại vi khuẩn gây bệnh trong nuôi trồng thủy sản và trong điều trị một số bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn và an toàn thực phẩm.

Phân loại bacteriocin

Các bacteriocin được chia thành các nhóm khác nhau, các lớp dựa trên các tiêu chí khác nhau như sinh vật sản xuất, kích thước phân tử, tính chất vật lý, cấu trúc hóa học, phương thức hoạt động, v.v. đôi khi có những tên gọi khác nhau cho cùng một hợp chất như thiolbiotics và lantibamel; microcins và colicin, bacteriocin.

Loại I (Lantibiotic): Kích thước nhỏ và cation peptit có kích thước từ 2 đến 9 kDa trong khối lượng phân tử, tác động đến màng tế bào của vi khuẩn,  phá vỡ cấu trúc thành phần tế bào và dẫn đến chết tế bào vi khuẩn.

Loại II (Ổn định nhiệt – nonlantibiotics: Bao gồm lớp IIa đến lớp IIe.

Loại III (Không bền nhiệt): Bao gồm các protein có hoạt tính enzyme gây ra sự thoái hóa thành tế bào và điều này nhóm kháng sinh được gọi là chất phân giải vi khuẩn.

Loại IV (Bacteriocin tuần hoàn): Các bacteriocin loại IV được biến đổi sau dịch mã với đặc tính duy nhất là được tuần hoàn hóa (từ đầu đến đuôi), chúng được tạo ra bởi máy móc tổng hợp phức tạp hơn và chúng được khép kín theo cấu trúc tuần hoàn.

Cơ chế hoạt động của bacteriocin

Vì bacteriocin là các phân tử sinh học nên chúng thể hiện đặc tính đối kháng của chúng và ức chế mầm bệnh bằng cách thu hút các yếu tố sinh học khác nhau theo những cách khác nhau như được mô tả dưới đây.

Cơ chế diệt khuẩn
Cơ chế diệt khuẩn của bacteriocin

Giảm điện thế xuyên màng: Bacteriocin loại I ức chế các tế bào mục tiêu bằng cách hình thành các lỗ trên màng, làm suy giảm điện thế xuyên màng khoảng từ 80 đến 100 mV, cuối cùng làm giảm độ pH và chuyển ion dẫn đến rò rỉ tế bào vật liệu.

Sự tương tác tĩnh điện: Bacteriocin là những phân tử mang điện tích dương các mảng kỵ nước. Đây là những tĩnh điện tương tác với photphat tích điện âm các nhóm hiện diện trên màng tế bào đích và được cho là góp phần vào sự ràng buộc ban đầu với màng đích. Có ý kiến cho rằng phần kỵ nước của bacteriocin sẽ chèn vào màng và hình thành lỗ xuyên màng. 

Ức chế sinh tổng hợp: Cơ chế này đã được chứng minh rõ ràng đối với merscidin và nisin, cả hai đều sử dụng lipid II, tiền chất peptidoglycan đóng vai trò là phân tử gắn kết. Merscidin cũng ức chế sự tổng hợp peptidoglycan trong khi phương thức hoạt động chính của nisin là hình thành lỗ dẫn đến rò rỉ tế bào vật liệu. Bacteriocin không có tác dụng như nhau đối với loài mục tiêu, nhưng các nhà nghiên cứu đã kiểm tra rằng ái lực của bacteriocin với các loài cụ thể và chủng.

Thông thường, thành phần phospholipid của chủng mục tiêu và pH môi trường ảnh hưởng đến giá trị nồng độ ức chế tối thiểu (MIC). Thay vì sự hình thành lỗ xuyên màng xảy ra một cách tự nhiên, có vẻ như việc lắp ghép các phân tử trên màng tế bào đích tạo điều kiện thuận lợi tương tác với bacteriocin và ức chế tổng hợp các phân tử sinh học, do đó làm tăng hiệu quả của bacteriocin.

Ức chế hình thành vách ngăn: Có bằng chứng cho thấy bacteriocin loại II thực sự ức chế sự hình thành vách ngăn ở vi khuẩn, nhưng một số bacteriocin có chứa peptit cation gây ra sự khử cực màng không phải lúc nào cũng tương ứng với MIC và không nhất thiết gây chết tế bào. Việc xâm nhập vào có thể tác động đến DNA, RNA, enzyme và các vị trí khác tiêu diệt tế bào đích.

Tương tác với vị trí cụ thể: Một số bacteriocin cũng tương tác với các vị trí cụ thể trên màng tế bào đích, có thể là protein, trong khi sự tương tác này có thể tăng hiệu quả của bacteriocin trong điều kiện in-vivo.

Độ dốc điện áp và thực thể giống thụ thể: Nó đã được chứng minh rằng lỗ xuyên màng độc lập điện áp được hình thành bởi pediocin PA1 và lactococcin A. Các túi thấm được hình thành bởi Lactococcin A nhạy cảm trong khi liposome được tạo ra từ cùng loại tế bào không bị ảnh hưởng. Người ta cũng đề xuất rằng cần có một thực thể giống thụ thể trên bề mặt tế bào để ức chế tế bào. 

Việc xác định các cơ chết diệt khuẩn của bacteriocin sẽ cung cấp nguồn gốc của chất kháng khuẩn có cấu trúc độc đáo trong tương lai và những peptide này có thể được sử dụng như các mô hình để nghiên cứu cơ chế phòng trị bệnh mức độ sinh phân tử.

Đăng ngày 27/11/2023
Hồng Huyền @hong-huyen
Nguyên liệu

Dinh dưỡng từ trùn chỉ

Nhờ giá trị dinh dưỡng cao, trùn chỉ dần trở thành đối tượng được nhiều người nuôi sử dụng làm nguồn thức ăn tự nhiên cho tôm, cá, giúp vật nuôi phát triển nhanh, khỏe mạnh. Trùn chỉ cũng nắm giữ nhiều vai trò quan trọng trong nghề nuôi trồng thủy sản do nhu cầu sử dụng cao.

Trùn chỉ
• 08:00 08/02/2024

Sá sùng cơ hội cho đối tượng nuôi mới

Sá sùng còn gọi là sâm đất, địa sâm, giun biển, sá trùng, đồn đột… Thực phẩm từ con này được xếp vào hạng hàng hóa cho giới thượng lưu, giá dao động từ 4,5 - 5 triệu đồng/kg. Chủ yếu khai thác từ tự nhiên.

Sá sùng
• 10:14 29/01/2024

Kẽm hữu cơ - Chất thiết yếu cho hệ miễn dịch của tôm

Kẽm hữu cơ có nhiều tác động tích cực đến tôm thẻ chân trắng. Chúng giúp cải thiện chất lượng và thúc đẩy hoạt động miễn dịch ở đường ruột tôm. Có thể nói chúng là một loại khoáng mà tôm không thể nào thiếu được trong giai đoạn sinh trưởng và phát triển ở ao nuôi.

Tôm thẻ
• 10:33 29/12/2023

Thuốc hóa chất hay thảo dược tự nhiên?

Cũng như nhiều vật nuôi khác, nuôi tôm cũng đối mặt với nhiều thách thức mà nhất là dịch bệnh. Bệnh trên tôm nuôi xảy ra thường xuyên, tùy thuộc vào mùa vụ, điều kiện môi trường và rất nhiều yếu tố khác như hoạt động của người nuôi, san ao, phân cỡ, hay những biến đổi bất ngờ của thời tiết, khí hậu.

Tôm thẻ
• 10:42 27/12/2023

Cá nhà táng bị thương dạt vào biển Quy Nhơn.

Sáng ngày 22.02 tại khu vực biển Xuân Diệu, TP Quy Nhơn (đoạn cuối đường Lê Lợi) xuất hiện một con cá lớn mình đầy thương tích dạt vào bờ .

Cá nhà táng
• 09:52 23/02/2024

Cách nhận biết và ngăn chặn sự bùng phát bệnh do streptococcus (Phần 2)

Tiếp theo phần 1 ở bài viết trước, sau đây là chiến lược phòng và kiểm soát bệnh do streptococus gây ra trên cá.

Cá rô phi
• 09:52 23/02/2024

Top các loại hải sản bán chạy nhất trong những dịp lễ tết

Những ngày lễ lớn trong năm như: Giải phóng miền Nam thống nhất đất nước 30/5, Quốc tế lao động 1/5, Quốc Khánh 2/9,... Hay sắp tới đây là ngày Quốc tế phụ nữ 8/3, nhu cầu tiêu thụ các loại hải sản đều tăng cao.

Hải sản
• 09:52 23/02/2024

Cách nhận biết và ngăn chặn sự bùng phát bệnh do streptococcus (Phần 1)

Streptococcus agalactiae và S. iniae là hai trong số những loại vi khuẩn có sức tàn phá mạnh nhất tác động đến ngành nuôi cá nước trên khắp thế giới, chúng gây ra những căn bệnh có thể khiến 80% cá chết.

Bệnh Streptococcus
• 09:52 23/02/2024

Một số loài ký sinh trùng phổ biến ở tôm

Trong quá trình nuôi tôm luôn gặp phải các trường hợp tôm nhiễm bệnh mà chết dần. Trong đó, ký sinh trùng là một trong những nguyên nhân gây ra, đặc biệt là các loài nội ký sinh trùng. Cùng tìm hiểu qua đặc điểm của những loài ký sinh trùng dưới đây nhé!

Tôm
• 09:52 23/02/2024