Các phản ứng miễn dịch của tôm thẻ khi nhiệt độ thay đổi đột ngột

Những năm gần đây, sự biến đổi khí hậu trên toàn cầu đã gây không ít khó khăn đối với các mô hình nuôi trồng thủy sản. Cho dù là nóng hay lạnh thì đều có ảnh hưởng rất lớn đến tôm cá nuôi. Tăng trưởng, sự sống và sự phát triển của chúng đều sẽ bị ngưng trệ. Vì thế đã có không ít nghiên cứu tập trung chú ý đến những phản ứng của động vật thủy sản khi nhiệt độ bị thay đổi. 

Sự biến động nhiệt độ một cách đột ngột sẽ ảnh hưởng rất nhanh đến tôm thẻ chân trắng, loài thủy sản thiết yếu nhất trên toàn cầu. Do tôm thẻ xuất xứ từ vùng nhiệt đới, nên khả năng chịu lạnh của chúng rất thấp. Khi đó nhiều bất thường trong các phản ứng sinh lý của cơ thể tôm sẽ diễn ra như ngừng tăng trưởng, ngừng bơi và giảm ăn một cách rõ rệt. Thậm chí tôm thẻ sẽ chết hàng loạt khi nhiệt độ xuống thấp dưới 13^oC. Một cơ chế tự điều chỉnh thương tổn do tác nhân môi trường kể cả nhiệt độ đã được phát hiện. Tuy nhiên cơ chế chính xác thì chưa rõ.

Ruột là một trong những cơ quan quan trọng nhất trong cơ thể tôm. Ngoài tiêu hóa thức ăn và hấp thu chất dinh dưỡng thì ruột cũng tham gia và các phản ứng miễn dịch. Người ta chứng minh rằng có một mối liên kết chặt chẽ giữa các vi sinh vật đường ruột và hệ thống miễn dịch ở tôm, từ đó sức khỏe tôm có tốt, một phần cũng nhờ vào hoạt động mạnh mẽ của các probiotic này. Các yếu tố xấu từ môi trường có thể tác động rất lớn đến thành phần vi khuẩn và chức năng miễn dịch ở ruột tôm thẻ, trong đó có thay đổi độ mặn, pH hay các chất thải ô nhiễm. Nhưng riêng các phản ứng của ruột đối với sự biến động nhiệt độ thì chưa rõ ràng. Vẫn chưa biết được hệ thống miễn dịch - hàng rào phòng thủ của tôm và thành phần của probiotic khi tôm nuôi trong nước lạnh sẽ có cơ chế như thế nào?

Để trả lời câu hỏi trên, các nhà nghiên cứu đã bắt đầu tập trung vào các phản ứng stress nhất định ảnh hưởng đến tôm thẻ khi nhiệt độ thấp, ở cả mức độ gen và mô. Trước đây, tôm thẻ được chứng minh là tự hồi phục thương tổn do tiếp xúc lâu dài với pH thấp. Tuy vậy cơ chế chính xác vẫn còn là một ẩn số, nhưng khi pH thấp thấy rõ số lượng gen miễn dịch trong đường ruột giảm đi một cách đáng kể. Melanin hóa xuất hiện nhiều do enzyme proPO thực hiện, đây là phản ứng thường gặp nhất của hệ miễn dịch tôm khi đối phó với bất thường. Enzyme này cũng chịu trách nhiệm chữa lành vết thương và tiêu diệt một số vi khuẩn, ký sinh trùng gây hại. Trong khi hệ miễn dịch là tuyến đầu bảo vệ tôm chống lại sự xâm nhập của mầm bệnh. 

Khi nhiệt độ xuống thấp, khả năng phát hiện và loại bỏ mầm bệnh của tôm giảm đáng kể. Lớp chất nhầy bao phủ bảo vệ đường ruột trở nên lỏng lẻo, protein Mucin từ lớp chất nhầy giảm rõ rệt, protein này có vai trò duy trì chức năng của niêm mạc ruột và sửa chữa lớp biểu mô bị tổn thương. Các gen chống oxy hóa bị hạn chế hoạt động do kích thích từ biến động nhiệt độ. Tất cả những chứng minh trên minh họa cho vấn đề muốn duy trì sự cân bằng nội môi trong quá trình biến động của nhiệt độ thì tôm có thể huy động rất nhiều thành phần trong hệ thống phòng thủ miễn dịch của mình cùng hợp sức chống lại. Tuy nhiên việc nhiệt độ thấp làm tăng nguy cơ nhiễm kép mầm bệnh, chưa biết hệ hệ miễn dịch có đủ sức chống lại hay không?

Nhưng khi điều chỉnh nhiệt độ lên 28^oC thì hầu hết các phản ứng của hệ miễn dịch đều có xu hướng hồi phục về trạng thái bình thường. Hiện tượng này khẳng định khả năng tự hồi phục đáng kinh ngạc của tôm thẻ chân trắng, sự gia tăng liên tục của protein Mucin sẽ giúp tôm chữa lành những tổn thương ở đường ruột.

Nếu con tôm có một hệ vi sinh đường ruột khỏe mạnh thì tổng thể sức khỏe sẽ tốt. Tuy nhiên nhiệt độ lại có khả năng làm thay đổi thành phần nhóm probiotic này, sự phong phú bị sụt giảm rõ rệt khi nhiệt độ biến động. Điều này làm tăng nguy cơ làm tôm mắc các bệnh đường ruột. Cụ thể khi tôm thẻ nhiễm khuẩn vibrio hay virus đốm trắng thì thành phần của nhóm vi sinh vật này đều bị thay đổi, làm chúng bị ngưng trệ sự vận chuyển dinh dưỡng qua màng tế bào của chúng. Một số chất do vi sinh vật tiết ra có thể góp phần vào sự điều hòa chuyển hóa năng lượng cho tôm trong quá trình thay đổi nhiệt độ.

Ở tôm thẻ, chức năng của đường ruột sẽ bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi các vi khuẩn, có cả vi khuẩn có lợi và vi khuẩn gây hại. Khi tôm bị stress, tồn tại nhiều vi khuẩn gây bệnh hơn là nhóm lợi khuẩn trong đường ruột. Nên khả năng phát bệnh là rất cao. Vẫn chưa biết chính xác những thay đổi ở cộng đồng vi sinh vật là nguyên nhân hay hậu quả của hệ thống phòng thủ miễn dịch, tuy nhiên không thể phớt lờ quá trình tự hồi phục của tôm thẻ, đó là một bước tiến mới để nghiên cứu thêm giúp tôm tự mình cải thiện được sức khỏe mà không cần bổ sung nhiều chất khác.