Chất nhầy trên da cá: Nguồn kháng sinh mới chưa được khai thác

Vai trò chất nhầy đối với cá

Môi trường nước chứa rất nhiều các sinh vật gây bệnh cho cá. Do đó, chất nhầy trên da cá đóng một vai trò quan trọng vì nó cung cấp tuyến phòng thủ đầu tiên và liên tục với một lớp chất nhầy chứa những chất miễn dịch bao phủ tất cả các khe hở trên cơ thể cá. Với những chất miễn dịch có được, chất nhầy giúp cá tránh được sự xâm hại của các loài động vật ký sinh, vi khuẩn và sinh vật nhỏ trong môi trường nước.

Chất nhầy của cá cung cấp sự bảo vệ vật lý bằng cách bẫy các mầm bệnh (vi sinh vật gây bệnh). Khi lớp chất nhầy cũ chứa mầm bệnh bị bong ra và được thay thế bằng chất nhầy mới, mầm bệnh sẽ bị mất. Các kháng thể, peptide kháng khuẩn và enzyme trong chất nhầy tích cực tấn công mầm bệnh.

Ngoài ra lớp chất nhầy có vai trò quan trọng về mặt cơ lý và sinh lý nhằm bảo vệ cơ thể cá trước những điều kiện môi trường không thuận lợi như: điều hòa áp suất thẩm thấu giữa cơ thể và môi trường nước; giảm ma sát của cơ thể trong quá trình bơi lội; hạn chế sự trầy xước khi kiếm ăn…

Với những loài cá có tập tính sinh sản đặc biệt hoặc sống trong môi trường khắc nghiệt như cá dĩa, cá hagfish thì chất nhầy còn đóng một vai trò khá đặc biệt.

Với cá dĩa bởi tập tính sinh sản đặc biệt là cá con ăn chất nhầy trên da của cá bố mẹ. Nên chất nhầy cá bố mẹ rất giàu các chất dinh dưỡng như protein và axit amin để hỗ trợ cá con phát triển. Giống như sữa động vật có vú, chất nhầy thay đổi trong thành phần khi các con phát triển và tiếp tục đáp ứng nhu cầu của chúng.

Với lươn nhầy (hagfish), chúng sẽ nhanh chóng tăng sản xuất chất nhầy khi cảm thấy bị đe dọa. Chất nhầy được sản xuất gần như ngay lập tức sau khi một con hagfish bị tấn công để tạo thành một màng nhầy bao quanh nó. Chất nhầy khi xâm nhập vào miệng và khoang mang của kẻ thù ăn thịt sẽ làm chúng nghẹt thở.

Với cá phổi châu phi, khi thời tiết khắc nghiệt cá sẽ chui xuống nền đáy bùn, sản sinh ra chất nhầy bao quanh để bảo vệ chúng khỏi sự mất nước và sống sót được cho đến khi mùa hè đi qua.

Kháng sinh mới từ chất nhầy trên da cá

Thật đáng ngạc nhiên, khi hơn 70% các chất chống nhiễm trùng hiện đang được sử dụng có nguồn gốc từ các hóa chất tự nhiên. Thực vật và vi khuẩn tạo ra một loạt các hóa chất phức tạp, một trong số đó có đặc tính kháng vi khuẩn hoặc kháng virus. Ví dụ, amoxicillin là một trong những loại kháng sinh được kê đơn phổ biến nhất và là dẫn xuất của một hóa chất được phân lập từ nấm Penicillium.

Chúng ta đều viết các vi khuẩn có thể tương tác với vật chủ của chúng theo cả hai cách tiêu cực như gây ra một số loại bệnh nhiễm khuẩn, hoặc tích cực là hỗ trợ tiêu hóa, giảm mầm bệnh và chúng cũng có thể là một nguồn kháng sinh mới.

Trong phòng thí nghiệm tại Đại học bang Oregon, các nhà khoa học đã nghiên cứu để xác định thế hệ kháng sinh tiếp theo từ các vi khuẩn liên quan đến động vật. Họ tập trung vào nhóm động vật có xương sống, cá biển và cá nước ngọt. Hơn 33.000 loài cá đã được xác định, nhiều hơn tổng số các loài động vật có xương sống khác trên Trái đất. Những con vật này thường sống trong môi trường đầy thách thức và có sự hỗ trợ của các vi khuẩn giúp chúng chống lại nhiễm trùng.

Nhà nghiên cứu đại học Molly Austin và sinh viên đã phân lập được 47 chủng vi khuẩn khác nhau từ những mẫu chất nhầy từ cá. Họ nuôi cấy chúng, chiết xuất các hóa chất mà chúng đang sản xuất và sau đó thử nghiệm để xem liệu những hóa chất từ vi khuẩn có ức chế mầm bệnh thông thường ở người hay không. Kết quả cho thấy rằng một số chiết xuất từ vi khuẩn có hoạt tính kháng khuẩn mạnh mẽ, với 15 chiết xuất thể hiện sự ức chế mạnh mẽ với Staphylococcus aureus kháng methicillin. MRSA là một mầm bệnh kháng thuốc, chịu trách nhiệm cho nhiều bệnh nhiễm trùng khó điều trị ở người.

Vi khuẩn trên cá biển tạo ra các hợp chất khác nhau có thể có hiệu quả trong việc chống nhiễm trùng ở người. Hình: Phòng thí nghiệm Loesgen, CC BY-ND

Chúng tôi đã thực hiện thử nghiệm và phân tích bổ sung trên một trong những chất chiết xuất mạnh nhất và phát hiện ra rằng các vi khuẩn đang tạo ra nhiều chất tương tự của một hợp chất thơm dị vòng đặc biệt gọi là phenazine có hoạt tính kháng sinh.

Nghiên cứu này cho thấy tiềm năng của kháng sinh mới từ vi sinh vật trong chất nhờn trên da cá, mở ra hy vọng mới cho nỗ lực tìm kiếm kháng sinh trị bệnh cho con người.