Cá ngựa vằn - Mô hình tốt để nghiên cứu Tilapia lake virus (TiLV)

Cá rô phi là loài cá nước ngọt quan trọng thứ hai được nuôi trên toàn thế giới với sản lượng toàn cầu đạt 4,95 triệu tấn (giá trị ước tính là 10,3 tỷ đô la) trong năm 2016. Tuy nhiên, vi rút TiLV (Tilapia lake virus) -  nguyên nhân gây chết hàng loạt các loài cá rô phi trong tự nhiên và nuôi nhốt lan rộng ở châu Á, châu Phi, Nam và Bắc Mỹ được coi là mối đe dọa đối với nghề nuôi cá loài cá này. 

Các đợt bùng phát liên quan đến nhiễm trùng vi rút TiLV trong các trang trại xảy ra chủ yếu là trong mùa nóng (ở nhiệt độ nước dao động từ 22°C đến 32°C) dẫn đến tỷ lệ tử vong khác nhau lên đến 90%. Có rất ít thông tin về phản ứng miễn dịch của cá rô phi chống lại TiLV do đó hạn chế sự hiểu biết của các nhà nghiên cứu về phản ứng của vật chủ đối với vi rút TiLV. Vì vậy, sự phát triển về việc sử dụng một mô hình phù hợp là rất quan trọng để nghiên cứu cơ chế gây bệnh, các đáp ứng miễn dịch kháng vi-rút do TiLV gây ra và từ đó có thể phát triển các chiến lược điều trị bệnh hoặc phòng bệnh như vắc-xin là điều rất cần thiết.

Triệu chứng TiLV trên cá rô phi.

Nghiên cứu hiện tại được thực hiện để đánh giá khả năng sử dụng cá ngựa vằn có hệ thống miễn dịch phát triển tốt cùng với khả năng miễn dịch bẩm sinh và thích nghi như một mô hình động vật phù hợp để tìm hiểu các cơ chế miễn dịch thiết yếu, các thụ thể và con đường kiểm soát sự lây nhiễm mầm bệnh gây ra bởi vi rút TiLV.

Cá ngựa vằn trưởng thành (Danio rerio) được nuôi trong bể 8L trong hệ thống tuần hoàn ở nhiệt độ 28°C thích nghi trong vòng 2 tuần trước khi thực hiện thí nghiệm. Cá được bố trí vào 3 bể:

• Bể 1 - cá được tiêm 10 μl dung dịch chứa tế bào vi rút TiLV đã được phân lập trước đó từ cá rô phi vằn (Oreochromis niloticus) ở Thái Lan với nồng độ 1×10⁷ TCID50 / ml, trong đó TCID50 là  định lượng lượng vi rút cần thiết để tiêu diệt 50% vật chủ sau khi bị nhiễm.
• Bể 2 (đối chứng) - cá được tiêm với dung dịch không chứa tế bào vi rút TiLV
• Bể 3 - cá ngựa vằn đã nhiễm vi rút TiLV được đặt vào bể chung với những con cá ngựa vằn khỏe mạnh. Trong suốt thời gian thử nghiệm, 6 con cá/bể đã được tiến hành lấy mẫu để đánh giá số lượng vi rút, biểu hiện gen và phân tích mô bệnh học tại các mốc thời gian cụ thể như : 1, 3, 6 và 14 ngày sau khi nhiễm bệnh.

Kết quả phân tích cho thấy cá ngựa vằn trưởng thành bị nhiễm vi rút TiLV bằng phương pháp tiêm chứ không phải thông qua môi trường sống. Vi rút TiLV có thể tái tạo nhân lên trong các cơ quan khác nhau ở cá ngựa vặn tương tự mặc dù ít nghiêm trọng hơn so với những thay đổi được quan sát thấy ở cá rô phi, gây ra sự điều chỉnh các gen liên quan đến miễn dịch, những thay đổi mô bệnh học ở gan, lá lách và thận biểu hiện các dấu hiệu bệnh lý rõ ràng bao gồm bơi yếu, có xu hướng tập trung dưới đáy bể cá, chán ăn và hôn mê.

Cá ngựa vằn (Danio rerio)

Các nghiên cứu trước đây đã chứng minh rằng vi rút TiLV có thể gây ra tỷ lệ tử vong cao bằng phương pháp tiêm qua màng bụng ở các loài cá rô phi (Oreochromis. sp) và cá tai tượng (Osphronemus goramy) trong khi các loài cá khác chẳng hạn như cá tra (Pangasianodon hypophtthalmus), cá trê vàng (Clarias macrocephalus), cá lóc đồng (Channa striata), cá rô đồng (Anabas testudineus), cá chép (Cyprinus carpio L.), cá mè vinh (Barbodes gonionotus), cá chẽm (Lates calcarifer) và cá trôi Ấn độ (Labeo rohita) đã được thử nghiệm và cho kết quả ngược lại.

Con đường lây nhiễm vi rút TiLV ở cá rô phi trong điều kiện tự nhiên vẫn chưa được xác định cụ thể và hầu hết các thí nghiệm lây nhiễm trong phòng thí nghiệm đều dựa vào việc tiêm vi rút qua màng bụng. Quá trình lây nhiễm trong môi trường sống, vi rút phải vượt qua qua các hàng rào niêm mạc ví dụ như da, mang hoặc ruột - cơ quan bảo vệ cá khỏi mầm bệnh. Các nghiên cứu chuyên sâu hơn cần được thực hiện để làm sáng tỏ liệu các rào cản niêm mạc của cá ngựa vằn có đang bảo vệ chúng khỏi sự lây nhiễm vi rút TiLV hay không.

Cần nghiên cứu chuyên sâu hơn để xác định cụ thể con đường lây nhiễm vi rút TiLV ở cá rô phi.

Chúng ta không thể loại trừ rằng hành vi của cá có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc lây lan vi rút ví dụ như cá ngựa vằn có rất ít tương tác giữa các cá thể trong môi trường nuôi trái ngược với cá rô phi. Điều này có thể gây nên sự phá vỡ cơ học của lớp niêm mạc trong quần thể cá rô phi và do đó có thể tạo điều kiện cho vi rút lây truyền. Hơn nữa tập tính ăn thịt đồng loại cũng có thể làm tăng khả năng vi rút lây lan từ cá bị nhiễm bệnh sang cá khỏe mạnh. 

Nhìn chung, đây là nghiên cứu đầu tiên trình bày phân tích cụ thể về phản ứng miễn dịch của cá ngựa vằn chống lại sự lây nhiễm TiLV vì nhiều chuỗi gen liên quan đến miễn dịch không được đặc trưng rõ ràng ở cá rô phi.

TLTK: Antiviral response of adult zebrafish (Danio rerio) during tilapia lake virus (TiLV) infection. Rakus, K., Mojzesz, M., Widziolek, M., Pooranachandran, N., Teitge, F., Surachetpong, W., Chadzinska, M., Steinhagen, D., Adamek, M., 2020. Fish Shellfish Immunol. 101, 1–8. https://doi.org/10.1016/j.fsi.2020.03.040