Chiết xuất lá trầu không có khả năng ức chế vi khuẩn trên tôm thẻ

Tổng quan 

Philippines, Thái Lan và Việt Nam là 3 trong số 10 nhà sản xuất tôm hàng đầu thế giới. Việt Nam sản xuất lượng tôm lớn nhất với tổng số 762.000 tấn trong năm 2018, tiếp theo là Thái Lan với 350.000 tấn.

Khi đó, ngành tôm Philippines dù sản lượng thấp hơn các nước láng giềng, nhưng đang hồi sinh mạnh mẽ sau khi trải qua nhiều hạn chế lớn. Năm 2018, ước tính có tổng cộng 12.524 tấn tôm được sản xuất tại quốc gia này với giá trị khoảng 3,3 tỷ peso (~170.000 USD).  

Nhưng những phát triển trong ngành nuôi tôm đang bị hạn chế bởi nhiều vấn đề lớn, nhất là khi dịch bệnh bệnh hoại tử gan tụy cấp tính (AHPND) bùng phát. Hội chứng tôm chết sớm gây bệnh này đã được chứng minh là do dòng vi khuẩn Vibrio spp. gây ra, bao gồm các chủng V. harveyi và V.parahaemolyticus.

Bệnh trên tôm này đang lan nhanh ở các quốc gia Đông Nam Á như Malaysia, Thái Lan, Việt Nam, Philippines. Một trong những cách kiểm soát bệnh này được sử dụng phổ biến nhất chính là sử dụng kháng sinh. Tuy nhiên, vô tình kháng sinh lại làm vi khuẩn kháng kháng sinh xuất hiện ngày càng nhiều.

Philippines, Thái Lan và Việt Nam là 3 trong số 10 nhà sản xuất tôm hàng đầu thế giới

Hệ thống QS 

Khả năng gây bệnh của Vibrio spp. gây ra bệnh Vibriosis, bao gồm cả AHPND, ở tôm được bắt đầu bằng sự bám dính của các tế bào vào lớp lót của ruột và gan tụy. Với sựhỗ trợ của lông mao, các tế bào này tập hợp lại và tạo thành các cộng đồng phức tạp được bao quanh bởi các chất siêu đa lượng được gọi là màng sinh học.

Sau đó, các yếu tố độc lực khác nhau được tạo ra bởi các tế bào xâm nhập gây bệnh cho vật chủ. Các cơ chế này được hỗ trợ bởi sự giao tiếp giữa các tế bào của vi khuẩn được gọi là hệ thống QS.

Ở V. harveyi, hệ thống QS có bốn tầng tham gia - AI-1, AI-2, CAI-1 và con đường NOX mới được phát hiện gần đây. Hệ thống này đang hoạt động phối hợp với nhau để làm trung gian điều hòa các gen mã hóa để hình thành màng sinh học, phát quang sinh học và sản xuất các yếu tố độc lực.  

Do đó, việc điều chỉnh QS là một trong những chiến lược mới trong việc chống lại các bệnh do vi khuẩn mà không phát sinh nguy cơ kháng thuốc. Việc ức chế QS (QSI) có thể sẽ phối hợp với khả năng miễn dịch của vật chủ, ngăn chặn sự biểu hiện của các yếu tố độc lực. 

Các sản phẩm tự nhiên có nguồn gốc thực vật được coi là nguồn tiềm năng để ức chế hệ thống QS do chúng chứa rất nhiều thành phần hóa học thực vật. Một số hóa chất thực vật đã được chứng minh là có hiệu quả như chất ức chế QS là sterol, terpenoid, hợp chất phenolic và alkaloid.  

Một trong số đó là Trầu không, một loài thực vật bản địa của Philippines, Thái Lan, Việt Nam và các nước Đông Nam Á khác. Lá trầu thường được sử dụng để nhai cùng với cau và sử dụng làm thuốc. Chất chiết xuất của trầu trước đây đã được chứng minh là không gây độc tế bào đối với các nguyên bào sợi ở da người, lại còn có đặc tính kháng nấm, kháng động vật nguyên sinh, kháng giun, chống lại mầm bệnh đa kháng thuốc và ức chế hình thành màng sinh học đối với V. harveyi trên tôm.  

Tuy nhiên, cơ chế hoạt động của nó, đặc biệt là các mục tiêu của nó trên hệ thống QS của V. harveyi vẫn chưa được biết đến.

a-b: gan tụy tôm bình thường, c-d: gan tụy tôm nhiễm AHPND với các ống bị thoái hóa và thiếu không bào

Ứng dụng chất chiết xuất từ lá trầu không

Ở nồng độ 400 μg/mL chất chiết xuất lá trầu không (CE) được chứng minh là ức chế hoạt động của Vibrio harveyi trong thử nghiệm. Trong khi khả năng chống lại các mầm bệnh khác bao gồm V. parahaemolyticus và Streptococcus agalactiae ở mức 150 μg/mL.Trước đây, người ta cũng đã chứng minh rằng CE có thể ức chế sự phát triển của một số chủng lâm sàng đa kháng thuốc.

Điều thú vị là thông qua thử nghiệm tăng trưởng, người ta đã quan sát thấy rằng ở một số nồng độ CE đã thúc đẩy tăng trưởng trên các chủng V. harveyi. Có thể là do tế bào vi khuẩn có khả năng chuyển hóa một số hợp chất trong chiết xuất thực vật. Bất kể sự gia tăng sinh trưởng của V. harveyi khi xử lý với chất chiết xuất lá trầu không thì sự ức chế hình thành màng sinh học phụ thuộc vào nồng độ đối với tất cả các chủng được thử nghiệm vẫn được quan sát thấy.  

Hơn nữa, CE cũng làm thay đổi cấu trúc màng sinh học của tất cả các vi khuẩn được thử nghiệm. V. harveyi có thể hình thành màng sinh học dày khoảng 17.000 nm. Trong khi với sự có mặt của chất chiết xuất lá trầu không thì màng sinh học rõ ràng là mỏng hơn. 

Sự phát quang sinh học của chủng vi khuẩn

Vibrio harveyi là loài vi khuẩn phát quang sinh học làm tôm “bị phát sáng”. Trong thử nghiệm này, CE ở nồng độ 100 μg/mL đã làm giảm đến 64% sự phát quang ở các chủng vi khuẩn thử nghiệm. Nếu tăng nồng độ CE lên tới 400 μg/mL thì ức chế phát quang sinh học lên tới 98%. Cụ thể nhờ có sterol, hợp chất phenolic, terpenoid, và alkaloid đã làm ức chế phát quang sinh học ở V. harveyi.

Vibrio harveyi là loài vi khuẩn phát quang sinh học làm tôm “bị phát sáng”

Tiềm năng khi bổ sung CE vào thức ăn cho tôm thẻ

Sau khi cho ăn 7 ngày bằng thức ăn có bổ sung CE, tỷ lệ sống của tôm này không khác biệt đáng kể so với những tôm được cho ăn bằng thức ăn không bổ sung. Hơn nữa, CE cũng chứng minh là không ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng trung bình hàng ngày của tôm so với đối chứng. Những kết quả này cho thấy rằng các chiết xuất an toàn cho tôm tiêu thụ và hoàn toàn có thể được sử dụng làm chất bổ sung vào thức ăn. 

Sau khi gây nhiễm bệnh, đến ngày thứ 7, CE mang lại tỷ lệ sống sót là 76,67% cho nhóm thử nghiệm, tỷ lệ này không khác biệt đáng kể với nhóm không bị nhiễm bệnh (83.33%) nhưng rất khác với nhóm đối chứng bị nhiễm bệnh được cho ăn với thức ăn không bổ sung CE (30%).  

Những kết quả này cho thấy tiềm năng to lớn khi bổ sung CE vào thức ăn cho tôm thẻ chân trắng chống lại nhiễm trùng V. harveyi. Các nghiên cứu sâu hơn về tác động của chiết xuất lá trầu không đối với tôm và phản ứng miễn dịch, cũng như đặc tính sâu hơn của các hợp chất hoạt tính sinh học sẽ rất cần thiết để tìm ra nhiều biện pháp phòng và trị bệnh tốt hơn trên tôm. 

Dịch chiết thô từ lá cây trầu không (CE) có khả năng ức chế cả sự hình thành màng sinh học phụ thuộc vào QS và sự phát quang ở Vibrio spp. ở nồng độ tương đối thấp mà không ức chế sự phát triển của chúng. Cần điều tra sâu hơn về toàn bộ cơ chế hoạt động liên quan đến hệ thống QS của vi khuẩn (tức là phát quang sinh học, hình thành màng sinh học) để hiểu thêm về cơ chế hoạt động của chất chiết xuất. Cuối cùng, nên nghiên cứu các tương tác cụ thể giữa chất chiết xuất và cơ chế sinh lý của tôm, để cải thiện hiệu quả của chất chiết xuất chống lại Vibrio spp. nhiễm khuẩn trong nuôi trồng thủy sản.