Kích thích phản ứng miễn dịch của tôm thẻ bằng nấm men

Sự bùng phát của bệnh truyền nhiễm đã ảnh hưởng nghiêm trọng đến ngành nuôi tôm thẻ chân trắng. Chính vì thế sử dụng kháng sinh là cách phổ biến trong nuôi trồng thủy sản để kiểm soát các bệnh do vi khuẩn. Tuy nhiên, việc sử dụng kháng sinh không đúng cách đang là mối quan tâm vì nó làm xuất hiện các chủng kháng thuốc và dẫn đến tồn dư trong thực phẩm và môi trường. Do đó, các giải pháp thay thế thân thiện với môi trường để tránh hoặc giảm việc sử dụng kháng sinh được đánh giá cao.

Yarrowia lipolytica là một loại nấm men hiếu khí, lưỡng hình, không gây bệnh, nó có thể được phân lập từ sữa chua, môi trường biển và tôm. Do thành phần chứa axit béo thiết yếu, Y. lipolytica đã được sử dụng như một chất bổ sung trong nuôi trồng thủy sản. Ở cá, Y. lipolytica khi bổ sung vào chế độ ăn đã kích thích phản ứng miễn dịch và cải thiện tình trạng sức khỏe cá. 

Thí nghiệm được thiết kế hoàn toàn ngẫu nhiên với 5 nghiệm thức:

• Đối chứng: thức ăn
• Yl-D1: thức ăn + Y. lipolytica D1
• Yl-N6: thức ăn + Y. lipolytica N6 
• Lm-β: thức ăn + β-glucan từ tảo nâu
• Sc-β: thức ăn + β-glucan từ Saccharomyces cerevisiae

Trong nghiên cứu này, hoạt tính diệt khuẩn chống lại V. parahaemolyticus ở phần dịch sau khi ly tâm máu tôm (HLS) của nghiệm thức cao hơn (21 đến 44%) so với nhóm đối chứng, cao nhất là ở nhóm Yl-N6 và Sc-β ở tuần thứ nhất, tiếp theo là Lm-β ở tuần thứ hai và nhóm Yl-N6 ở tuần thứ 3. 

Tế bào máu tôm đóng vai trò quan trọng trong hệ thống miễn dịch, thực hiện các chức năng như thực bào, đóng gói, lưu trữ và phóng thích pro-phenoloxidase. Trong nghiên cứu này, tổng tế bào máu (THC) đã gia tăng khi sử dụng các chất kích thích miễn dịch. Sau một tuần điều trị, tôm ở nhóm nghiệm thức Yl-N6, Yl-D1 và Lm-β cho thấy sự gia tăng đáng kể THC so với nhóm đối chứng. Tuy nhiên, chỉ tôm ở nghiệm thức Yl-N6 cho thấy hiệu quả bền vững theo thời gian so với nhóm đối chứng, có THC cao hơn 2,1; 1,6 và 2,1 lần lượt ở một, hai và ba tuần.

Lysozyme là một enzyme kháng khuẩn, đóng vai trò thiết yếu trong phản ứng miễn dịch không đặc hiệu chống lại sự xâm nhập của vi khuẩn gây bệnh. Trong nghiên cứu này, hoạt tính lysozyme ở các nhóm thí nghiệm nhìn chung cao hơn đáng kể so với nhóm đối chứng. 

Thực bào là một cơ chế liên quan đến việc giải phóng các loại oxy phản ứng (ROS), có thể gây ra tổn thương tế bào. Do đó, động vật giáp xác tạo ra các enzym chống oxy hóa để ngăn ngừa và sửa chữa các thiệt hại do ROS. Superoxide dismutase (SOD) là một loại enzyme xúc tác quá trình khử O₂^- thành O₂ và hydrogen peroxide (H₂O₂). Nghiên cứu này đã quan sát thấy sự gia tăng đáng kể hoạt động enzyme SOD ở nghiệm thức Y. lipolytica (Yl-N6: 2,2 lần) trong tuần đầu tiên. Tuần thứ 2 và 3, Hoạt động SOD cũng cao hơn ở nhóm sử dụng Y. lipolytica và β-glucan so với nhóm đối chứng. Tương tự, hoạt động của catalase và peroxidase của tôm cũng tăng lên ở nghiệm thức sử dụng Y. lipolytica (Yl-N6 và Yl-D1), chủ yếu ở tuần đầu tiên. Cả hai enzyme này đều xúc tác cho H₂O₂ được giải phóng. 

Để khám phá hoạt động điều hòa miễn dịch của Y. lipolytica, nghiên cứu này đã phân tích biểu hiện gen liên quan đến miễn dịch trong tế bào máu. Sự hoạt hóa của hệ thống proPO đóng một vai trò quan trọng trong khả năng miễn dịch bẩm sinh của động vật giáp xác, đặc biệt là trong việc bảo vệ chống lại mầm bệnh. Một sự khác biệt đáng kể đã quan sát thấy trong biểu hiện gen proPO ở tất cả các nhóm (ngoại trừ Sc-β) khi so sánh với nhóm đối chứng ở tuần thứ nhất và thứ hai, cho thấy mức điều chỉnh cao nhất ở nhóm Y. lipolytica (Yl-N6). 

Penaeidin (PEN) là các peptide kháng khuẩn (AMP) được tổng hợp trong tế bào máu có hoạt tính kháng khuẩn mạnh. Trong nghiên cứu này, nghiệm thức Yl-D1 và Lm-β có biểu hiện gen PEN4 cao hơn đáng kể so với các nhóm khác trong tuần thứ nhất. Ở tuần thứ hai, biểu hiện gen PEN4 cũng tăng lên đáng kể ở nhóm Y. lipolytica (Yl-N6 và Yl-D1) so với nhóm đối chứng. Ngược lại, nhóm nghiệm thức Sc-β làm giảm sự biểu hiện gen PEN4 trong tế bào máu tôm thẻ. Như đã báo cáo trước đây, ảnh hưởng của glucan trong chế độ ăn đối với sự biểu hiện gen PEN trên tôm phụ thuộc vào nguồn gốc và cấu trúc hóa học của nấm men. 

Trong số các vi sinh vật, nấm men đã chứng minh được tác dụng kích thích miễn dịch ở động vật giáp xác, có liên quan mật thiết với β-glucans nằm trong thành tế bào của chúng. Ngoài ra, nấm men tạo ra một số phân tử như:  axit amin, enzym, lipid, vitamin và nucleotide kết hợp với glucans, tạo ra tác dụng kích thích miễn dịch. Hơn nữa, chế độ ăn có bổ sung probiotic giúp thúc đẩy tăng trưởng, tiêu hóa và hấp thụ chất dinh dưỡng của động vật. 

Các kết quả thu được đã chứng minh rằng việc sử dụng Y. lipolytica (chủng N6 và D1) đã kích thích hoạt động diệt khuẩn, các thông số miễn dịch dịch thể và hệ thống miễn dịch bẩm sinh của tôm thẻ. Nói chung, việc sử dụng 1,1% men Y. lipolytica có tác dụng kích thích mạnh hơn hơn so với các chất kích thích miễn dịch khác (glucans). Nghiên cứu này cho thấy khả năng ứng dụng nấm men Y. lipolytica như một chất kích thích miễn dịch tiềm năng trong nuôi tôm.