Phát hiện Probiotic kích thích phản ứng miễn dịch của ấu trùng tôm

Tôm sú Peunaeus monodon là một trong những loại giáp xác quan trọng về mặt kinh tế trong ngành nuôi trồng thuỷ sản. Tuy nhiên, hoạt động nuôi loài tôm này đã liên tục gặp phải sự cản trở bởi dịch bệnh, thường là do các mầm bệnh vi khuẩn và virus. Tỷ lệ chết hàng loạt ở ấu trùng các giai đoạn sớm được báo cáo. Do đó, quản lý sức khoẻ của tôm bằng cách tăng cường miễn dịch là việc cực kỳ quan trọng.

Hệ thống miễn dịch trên tôm

Động vật không xương sống như tôm không có miễn dịch thích ứng và phải dựa vào hệ thống miễn dịch bẩm sinh của chúng, đó là cơ chế phòng ngừa chính để chống lại mầm bệnh xâm nhập. Trong số các phản ứng miễn dịch của giáp xác, hệ thống kích hoạt melanisation (proben) được đánh giá là một trong những cơ chế miễn dịch quan trọng nhất. Trong phản ứng miễn dịch này, sự nhận biết vi khuẩn bằng các thụ thể thích hợp sẽ dẫn đến việc kích hoạt một chuỗi serine proteinase và cuối cùng dẫn đến sự phân cắt proteolytic của zymogen proPO với hoạt tính phenoloxidase (PO). Việc kích hoạt các PO trong sản xuất của quinones và các chất trung gian khác trong thời gian ngắn có hoạt tính gây độc tế bào đối với vi sinh vật, hạn chế sự xâm nhập của các mầm bệnh vi sinh vật vào khoang cơ thể vật chủ cũng như tham gia vào quá trình phục hồi mô bị tổn thương.

Cuối cùng, trong đáp ứng miễn dịch này, sản xuất Melanin polymer như một sản phẩm ở  nơi có nhiễm trùng hoặc xung quanh bề mặt vi sinh vật. Hơn nữa, hình thành cục máu đông cũng là một hàng phòng ngự đầu tiên trong tôm được kích hoạt để ngăn ngừa mất máu và sự lây lan của vi sinh vật tại những nơi bị tổn thương. Và hiệu quả đó được coi là một phần của toàn bộ phản ứng miễn dịch ở động vật giáp xác để sống sót. 

Các loài vi khuẩn như Bacillus đã được báo cáo là có tính miễn dịch trên tôm dẫn đến cải thiện sức đề kháng bệnh. Tương tự, nhiều sản phẩm nguồn gốc vi khuẩn cũng được báo cáo là có miễn dịch. Các hiệu ứng như peptidoglycan (PG), lipopolysaccharide (LPS), beta -glucans, và các thành phần thành tế bào vi khuẩn.

Mới đây một báo cáo cho thấy rằng biopolymer PHB-hydroxyvalerate (PHB-HV) chiết xuất từ Bacillus thuringiensis đã tăng cơ chế miễn dịch đặc hiệu trên động vật thủy sản. Do đó, ý tưởng về việc sử dụng các loài Bacillus mang một lượng đáng kể PHB vô định hình được đề xuất trong nghiên cứu này.

Các nghiên cứu trước đó đã chứng minh được hiệu quả bảo vệ của Bacillus sp. sản sinh  PHB JL47 (chứa 55% PHB) trong hậu ấu trùng tôm P. monodon chống lại tác nhân gây bệnh là V. campbellii LMG 21363.

Trong thí nghiệm này, nhóm nghiên cứu đánh giá những ảnh hưởng của Bacillus PHB JL47 ở mức độ phân tử bằng cách quan sát vào biểu hiện gen proPO, TGase và HSp70 của tôm sú giống P. monodon trước khi và sau khi gây nhiễm Vibrio campbellii. Và kỹ thuật ngâm đã được sử dụng để lây nhiễm V. campbellii trong tôm hậu ấu trùng P. monodon và nghiên cứu phản ứng miễn dịch của động vật khi được điều trị bằng Bacillus PHB JL47. Kết quả cho thấy có một sự tăng lên đáng kể của Gen proPO trong tất cả tôm được thử thách trong vòng 12 giờ của vi khuẩn gây bệnh bởi Vibrio.

Trong các báo cáo trước, biểu hiện của proPO cũng được tăng lên ở tôm Litopenaeus vannamei trong vòng 12 giờ của việc tiêm chủng Vibrio vào tôm. Từ đó cho thấy, hệ thống proPO là một phản ứng miễn dịch quan trọng chống lại loài Vibrio. Và có một sự cao hơn đáng kể trong biểu hiện gen proPO đã được quan sát thấy ở Tôm được xử lý Bacillus sp. JL47 so với tôm không chứa JL47.

Dữ liệu cho thấy rằng tôm P. monodon cho ăn chủng Bacillus trên sẽ tích tụ PHB -JL47 đáng kể và làm tăng ăng cường biểu hiện gen proPO của tôm. Từ đó cho thấy một phản ứng phòng vệ mạnh mẽ hơn của tôm nhằm chống lại Vibrio gây bệnh bằng cách tăng cường hệ thống proPO. Đáng lưu ý, có một biểu hiện cao hơn đáng kể của proPO cũng là được quan sát ngay cả trước khi tôm bị gây nhiễm vi khuẩn Vibrio. Qua đó nhóm nghiên cứu nhận định có một hiệu ứng miễn dịch môi trường (tức là sự gia tăng hoạt động miễn dịch bẩm sinh sau lần tiếp xúc đầu tiên với một chất điều biến miễn dịch) bởi các JB47 tích lũy PHB đến hệ thống proPO của P. monodon.

Ngoài proPO, sự thể hiện gen TGase cũng tương tự như một trong các gen proPO đã được quan sát thấy trong tôm nuôi JL47 tích lũy PHB. TGase là một enzym chìa khóa trong quá trình đông máu trong tôm để ngăn ngừa mất máu và kiểm soát sự lây lan của mầm bệnh.

Sự gia tăng đáng kể các phản ứng miễn dịch khi tôm bổ sung Bacillus PHB JL47

Kết luận

Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã chỉ ra rằng Bacillus sp.JL47 đã tăng cường đáng kể các gen phòng vệ miễn dịch quan trọng của tôm, cụ thể là hệ thống đông máu và proPO của chúng trước và sau khi tiếp xúc với vi khuẩn Vibrio. Ứng dụng của các loài Bacillus có chứa một lượng đáng kể PHB vô định hình có thể là một chiến lược đầy hứa hẹn để kích thích sự miễn dịch của động vật  Cuối cùng, nghiên cứu kết luận rằng hiệu quả bảo vệ của PHB tích tụ Bacillus sp. JL47 trong tôm có liên quan đến khả năng kích thích hệ miễn dịch bẩm sinh của động vật.