Nhiệt độ và sự sống của cua biển

Nhóm tác giả cho rằng cua biển có khả năng thích ứng tương đối kém với stress lạnh kéo dài và dẫn đến sự sống sót giảm, hoạt động chống oxy hóa, tổn thương mô và mức độ biểu hiện gen phản ứng với căng thẳng ở cua biển giảm.

Cua biển Scylla paramamosain, một trong số các loài giáp xác quan trọng về mặt kinh tế, được phân bố rộng rãi dọc theo đường bờ biển phía nam Trung Quốc và khu vực Thái Bình Dương rộng lớn hơn, trong đó có Việt Nam.

Hiện nay, ngoài việc nuôi và sản xuất giống thì những hiểu biết về loài này rất hạn chế so với loài giáp xác khác là tôm. Vấn đề mầm bệnh lây nhiễm, đặc điểm sinh lý, miễn dịch, hay các yếu tố môi trường sống của chúng vẫn chưa có nhiều báo cáo.  

Nhiệt độ là một yếu tố môi trường quan trọng đối với động vật thủy sản. Được biết cua biển loài Scylla serrata có tỷ lệ sống cao ở 25–30°C, tuy nhiên những con cua này nuôi ở 35°C lại có tỷ lệ chết 100% do cua không lột xác được. Ở một khía cạnh khác về nhiệt độ thấp, ấu trùng cua huỳnh đế (Lithodes santolla) ở nhiệt độ 3°C thì tỷ lệ sống bắt đầu giảm nhanh chóng. Nhịp tim của ghẹ xanh (Portunus segnis) chậm lại và cuối cùng ghẹ chết ở nhiệt độ dưới 5°C. Hơn nữa, ảnh hưởng nhiệt độ đối với cua cũng được đánh giá qua các thông số về tăng trưởng và phát triển, căng thẳng, khả năng miễn dịch trao đổi chất.

Nhiệt độ dưới mức tối ưu gây ra các phản ứng oxy (ROS) quá mức trong cơ thể sinh vật. ROS quá mức có thể gây ra tổn thương oxy hóa, tổn thương DNA và tế bào, dẫn đến tổn thương mô và ảnh hưởng đến chức năng của tế bào. Để ngăn ngừa stress oxy hóa và duy trì cân bằng nội môi, các sinh vật đã tiến hóa các enzym chống oxy hóa như catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD) và glutathione peroxidase (GPX), cũng như một số chất như glutathione, axit ascorbic và metallicothionein, những chất này là những chất chống oxy hóa không có enzyme. Malondialdehyd (MDA) là sản phẩm cuối cùng của quá trình peroxy hóa lipid màng và hàm lượng của nó có thể xác định mức độ căng thẳng oxy hóa.

Tuy nhiên, căng thẳng quá mức vượt quá mức chịu đựng của sinh vật có thể gây ra tổn thương oxy hóa hoặc chết. Apoptosis là quá trình chết tế bào được điều chỉnh bởi các gen rất quan trọng trong việc loại bỏ các tế bào bị tổn thương và hoại tử để duy trì trạng thái cân bằng động của cơ thể. Ngoài ra, stress nhiệt có thể tăng cường quá trình tổng hợp protein sốc nhiệt, đóng vai trò thiết yếu trong việc chống lại stress. Bao gồm, HSP70 và HSP90 đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ cơ thể. Hay HSP10, HSP40, HSP60 và protein điều hòa glucose 78 (GRP78) là thành viên của họ HSP70. Đối với động vật giáp xác, sự biểu hiện của các gen liên quan đến HSP liên quan đến sự điều chỉnh tăng trong điều kiện căng thẳng lạnh và căng thẳng nhiệt.

Ngoài việc nuôi và sản xuất giống thì những hiểu biết về loài này rất hạn chế so với loài giáp xác khác là tôm

Trên cơ sở đó, nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm đối với cua biển cái có trọng lượng trung bình 350g, trước khi thử nghiệm, cua được nuôi riêng trong RAS cua để thích nghi trong ba tuần và cho ăn bốn con nghêu tươi mỗi con lúc 9:00 sáng (nhiệt độ nước 15–17 °C), thực hiện các điều chỉnh tương ứng theo sự săn mồi của ngày hôm trước. Sau ba tuần, 144 con cua khỏe mạnh được chọn ngẫu nhiên và bố trí thí nghiệm đánh giá sự ảnh hưởng của các mức nhiệt độ khác nhau (8, 12, 16 và 20°C) lên tỷ lệ sống, khả năng chống oxy hóa và biểu hiện gen protein sốc nhiệt (HSP), thời gian thử nghiệm kéo dài 8 tuần. Nhóm tác giả nhận định sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến tỷ lệ sống của cua biển là theo đường parabol, với tỷ lệ sống cao nhất và thấp nhất xảy ra tương ứng ở 16°C và 8°C. Cụ, thể, tỷ lệ sống ở 16°C là 88,9 ± 9,6% và 8 °C là 22,2 ± 9,6%, khác biệt có ý nghĩa thống kê (P <0,05).

Ngoài ra, tỷ lệ sống không khác biệt đáng kể giữa các nhóm 12°C, 16°C và 20°C (P > 0,05). Kiểm tra mô học của gan tụy cho thấy cấu trúc mô gan tụy vẫn còn nguyên vẹn và ranh giới tế bào được quan sát rõ ràng ở 16°C và 20°C. Tuy nhiên, các tế bào gan tụy ở nhóm 12°C và 8°C tương ứng là không bào và không rõ ràng.

Hơn nữa, mức độ cao của phản ứng oxy (ROS) và malondialdehyd (MDA) và mức độ thấp của khả năng chống oxy hóa (T-AOC) và superoxide dismutase (SOD) trong gan tụy đã được quan sát thấy ở nhóm 8°C. Sự biểu hiện gen HSP60 và HSP70 đã được điều chỉnh tăng đáng kể, nhưng biểu hiện gen HSP10, HSP40, HSP90 và protein điều hòa glucose 78 (GRP78) đã được điều chỉnh giảm ở 8°C.

Nhìn chung, những kết quả này cho thấy rằng nhiệt độ đan xen ảnh hưởng lớn đến sự sống sót của cua biển và những tác động này có thể được điều hòa thông qua chất chống oxy hóa, phản ứng HSP và quá trình chết theo chương trình.

Đáng chú ý, nhiệt độ đan xen tối ưu cho S. paramamosain được ngoại suy là 14,2–16,1°C. Điều này cho thấy cần quan tâm đến việc kiểm soát nhiệt độ trong quá trình trú đông của cua biển. 

Kết quả của nghiên cứu này được kỳ vọng sẽ nâng cao hiểu biết về sự thích nghi sinh lý cua biển S. paramamosain với nhiệt độ và tối ưu hóa việc quản lý mùa đông của cua biển. Đây cũng là cơ sở để tiếp tục các nghiên cứu về ngưỡng nhiệt độ cao ảnh hưởng đến cua biển, đáp ứng trước bối cảnh nhiệt độ ngày càng nóng lên như hiện nay, và đây cũng có thể là nguyên nhân dẫn đến xuất hiện bệnh tật trên cua.