Cải thiện di truyền trên cá bằng gen tổng hợp Glucocorticoid

Phản ứng miễn dịch bẩm sinh đóng một vai trò then chốt trong việc kích hoạt các cơ chế phòng thủ của vật chủ và xác định bản chất của đáp ứng miễn dịch thích nghi. Các thành phần của hệ thống miễn dịch bẩm sinh được chia thành: vật lý (lớp chất nhầy, hoạt động như một hàng rào vật lý và hóa học); tế bào (tế bào thực bào như bạch cầu trung tính và bạch cầu đơn nhân / đại thực bào); và các yếu tố miễn dịch khác (dựa trên các đặc tính nhận dạng đối tượng hoặc các chức năng tác động). Các báo cáo trước đây cho thấy sự biểu hiện của các thành phần liên quan đến kháng khuẩn tại thời điểm trứng nở và các tuần tiếp theo của cá bột, chỉ ra rằng các phân tử này đóng một chức năng điều chỉnh và hiệu ứng để vật chủ chống lại các tác nhân gây bệnh từ môi trường có thể gặp phải trong giai đoạn phát triển của ấu trùng khi khả năng miễn dịch của cá chưa hoàn chỉnh. 

Động vật có xương sống dưới kích thích căng thẳng sẽ khởi động một phản ứng căng thẳng nội tiết. Phản ứng này bao gồm một phản ứng adrenaline ngay lập tức giúp chuẩn bị cho phản ứng "chiến đấu" bằng cách tăng mức đường huyết và kích hoạt phản ứng car-diovascular. Ngoài ra, glucocorticoid (đặc biệt là cortisol hoặc corticosterone tùy thuộc vào loài) sẽ được giải phóng thông qua tuyến yên - thượng thận (HPI) ở cá hoặc trục dưới đồi - tuyến yên - thượng thận ở các động vật có xương sống khác. Những glucocorticoid huyết tương này thường được sử dụng làm chất đánh dấu sinh học cho stress. 

Mặc dù đã có nhiều nỗ lực để nghiên cứu về sự tương tác miễn dịch trong cá, tuy nhiên hiện nay vẫn chưa có nghiên cứu nào tập trung vào đặc tính phản ứng miễn dịch và tổng hợp glucocorticoid bằng cách sử dụng tương tác giữa vật chủ và con đường trên giai đoạn ấu trùng. Do đó, mục tiêu của nghiên cứu này là đánh giá sự tổng hợp glucocorticoid và điều chế các gen liên quan đến miễn dịch bẩm sinh trong ấu trùng cá chẽm (Dicentrarchus labrax) được thử nghiệm với vi khuẩn Vibrio anguillarum. 

Điều chế gen tổng hợp Glucocorticoid  giúp cá chống lại Vibrio anguillarum

Vì mục đích này, các nhà khoa học đã gây nhiễm thực nghiệm ấu trùng cá chẽm với 10⁷ CFU/mL V. anguillarum chủng HI 610 vào ngày thứ 5 sau khi nở (dph) trong các nhóm cá đối chứng và nhóm cá có mang gen tổng hợp Glucocortinoid. 

Hai nhóm cá được sử dụng trong thí nghiệm và các lần đánh giá.

Sau khi gây nhiễm thực nghiệm với vi khuẩn V. anguillarum, cá sẽ được theo dõi tỷ lệ tử vong từ 0h – 120h sau khi tiêm.

Kết quả tỷ lệ tử vong được theo dõi đến cuối thí nghiệm [120 giờ sau thử thách (hpc)] cho thấy tỷ lệ chết ở nhóm cá đối chứng là 93,20%, trong khi ở nhóm cá có mang gen tổng hợp Glucocortinod lại giảm xuống chỉ còn 18,31% ở 120 hpc. Việc phân tích biểu hiện và định lượng Glucocorticoid của các gen liên quan đến miễn dịch và bẩm sinh được thực hiện cho thấy có sự gia tăng cortisol, cortisone và 20β-dihydrocortisone ở nhóm cá xử lý. Mặt khác, sự biểu hiện của lysozyme, transferrin củng tăng lên ở nhóm cá có mang gen tổng hợp Glucocortinoid, đây là các protein tham gia hệ thống miễn dịch bẩm sinh của cá rất quan trọng. 

Do đó, sự gia tăng các dấu hiệu kết hợp với tổng hợp glucocorticoid cùng với sự gia tăng các gen liên quan đến phản ứng chống viêm cho thấy rằng ở ấu trùng cá chẽm bị nhiễm V. anguillarum đã diễn ra một đáp ứng viêm ở mức độ hệ thống, sau đó dẫn đến sự tham gia của các cơ chế sinh lý khác để chống lại tác nhân gây bệnh. 

Nghiên cứu trên là nhân tố mới giúp các nhà khoa học có những bước đi mới trong vấn đề cải thiện di truyền các đối tượng nuôi trồng thủy sản.