Polysaccharides trong quản lý bệnh thủy sản

Sử dụng chất đáp ứng miễn dịch để kiểm soát bệnh trên động vật thủy sản

Dịch bệnh là một trong những tác nhân chính đe dọa đến ngành nuôi trồng thủy sản. Theo truyền thống, cách để kiểm soát dịch bệnh thường là sử dụng kháng sinh hay các chất hóa học khử trùng, nhưng chúng không được khuyến khích dùng vì có sự xuất hiện của các chủng kháng bệnh cũng như việc tích lũy dư lượng thuốc trong môi trường và sinh vật khác. Mặc dù vaccine rất hiệu quả trong việc chống lại bệnh ở cá nhưng chúng khá đắt, tốn thời gian và gây stress cho cá. Trong bối cảnh này, chất đáp ứng miễn dịch có thành phần tự nhiên giúp cá tôm tăng sức đề kháng với các mầm bệnh bắt đầu được sử dụng rộng rãi trong nuôi trồng thủy sản. Sử dụng chất đáp ứng miễn dịch ngày càng được chú ý vì chúng ít độc hơn, thân thiện môi trường thiên nhiên, hoạt tính sinh học cao. Chúng đóng vai trò quan trọng đối với cá có vảy và các loài thủy sinh vật có vỏ.

Công thức cấu tạo chung của Polysaccharide.

Marine polysaccharide, một chất đáp ứng miễn dịch giúp kiểm soát mầm bệnh

Những năm gần đây, các nhà khoa học đã chú ý đến các tác dụng của polysaccharide (là phân tử carbohydrate cao phân tử gồm chuỗi dài của đơn vị monosaccharide liên kết với nhau bằng mối liên kết glycosidic) có nguồn gốc từ đại dương được gọi là Marine polysaccharide, như là một tác nhân điều trị hay sản xuất kháng sinh, chúng ít độc tố và có hoạt lực sinh học cao. Polysaccharide nói chung sẽ được phân tách dựa trên nguồn gốc riêng biệt của chúng (từ thực vật, động vật và vi khuẩn).

Ở cá, người ta đã chứng minh rằng một số chất được hấp thụ từ rong biển, chủ yếu là polysaccharide có thể tác động đến hoạt động của một số thành phần trong hệ thống miễn dịch và làm tăng khả năng miễn dịch của cơ thể với bất cứ mầm bệnh nào. Ở cá chép, nếu tiêm vào xoang bụng chất Carrageenan – một polysaccharide dồi dào có ở rong biển đỏ, sẽ làm tăng hoạt động thực bào và sức đề kháng chống lại sự nhiễm khuẩn. Ngoài ra, Sodium alginate cũng được biết đến là muối polysaccharide giúp đẩy nhanh sự di chuyển thể thực bào ở thượng thận cá chép đến khoang bụng và làm tăng khả năng thực bào khi nhiễm khuẩn V. anguillarum. Thêm vào đó, Ergosan – một polysaccharide chiết xuất từ tảo biển, chứa nhiều acid alginic sẽ làm tăng tỉ lệ bạch cầu hạt trung tính, mức độ thực bào, chất oxy hóa và sự biểu hiện của interleukins (thuộc nhóm cytokine, là chất trung gian điều hòa giữa các tế bào trong cơ thể) ở cá hồi cầu vồng. Những polysachharides khác như laminaran và β-glucan được hấp thu từ tảo nâu Laminaria hyperborea, tăng hoạt động của đại thực bào trên cá hồi.

Tương tự, Chitosan (β-(1, 4)-2-amino-2-deoxy-D-glucose) là một cation polyme thu được từ quá trình deacetyl hóa (quá trình đẩy nhóm acetyl ra khỏi hợp chất) của chitin. Chitosan polysaccharide có tác dụng thúc đẩy hoạt động miễn dịch ở cá và các loài động vật thủy sản có vỏ. Ví dụ ở tôm thẻ chân trắng, việc tiêm chitin hay chitosan có thể  giúp tăngkhả năng sống sót khi nhiễm khuẩn V. alginolyticus nhờ thúc đẩytăng tế bào máu, chất oxy hóa và hoạt động thực bào. Một số báo cáo cho thấy, sự kích thích hoạt động miễn dịch của chitin hoặc chitosan thường có ở cá hồi cầu vòng, cá hôi vân, cá tráp đầu vàng. Một nghiên cứu khác của Gopalakannan và Arul so sánh giữa các chất chitin, chitosan and levamisole ở cá chép nhằm chống lại sự nhiễm khuẩn Aeromonas hydrophila trong ao, cho thấy rằng nhóm được cho ăn chitosan sẽ tăng cường hệ thống miễn dịch bẩm sinh và tỉ lệ sống sót ở cá chép. Ngoài ra, Niu cũng cho hay chitin and và dẫn xuất của mình (chitosan, chitosan oligosaccharides và N-acetyl-D-glucosamine) kích thích tăng trưởng, là chất chống oxi hóa và tình trạng chất oxy hóa trên tôm sú.

Quá trình deacetyl hóa Chitin để tạo ra Chitosan.

Fucoidan (sulfated polysaccharides) thường được tìm thấy trong tảo nâu và một số động vật không xương sống như hải sâm và nhím biển. Chúng chủ yếu gồm fucose và sulfate với lượng nhỏ galactose, xylose, mannose, và uronic acids.

Fucoidan có các tác dụng sinh học đa dạng như là thuôc chống đông máu, chống ung thư, điều hòa miễn dịch và chống viêm. Từ các hoạt động sinh học tiềm năng khác của fucoidan, Chotigeat đã tiến hành thí nghiệm về khả năng kháng virus đốm trắng của fucoidan thô chiết xuất từ Sargassum polycystum (rong mơ). Ngoài ra, khi cho tôm sú ăn fucoidan 200mg/kg trọng lượng thân trên một ngày thì tỉ lệ sống đạt 93%. Thêm vào đó, chúng còn ngăn ngừa sự tăng trưởng của các loài vi khuẩn gây hại như Vibrio harveyi, Staphylococcus aureus và Escherichia coli. Tương tự, Immaunel cho biết fucoidan từ rong mơ Sargassum wightii làm giảm tỉ lệ chết lên đến 68.06% và tăng cường các thông số miễn dịch như: THC (số lượng tế bào máu), hoạt động của enzyme prophenoloxidase, chất oxy hóa, enzyme superoxide dismutase (là một enzyme làm trung hòa gốc tự do) và hoạt động thực bào. Sivagnanavelmurugan cũng dùng fucoidan từ rong mơ Sargassum Wightii cho ấu trùng Artemia ăn (400mg/L) và dùng Artemia cho tôm sú ăn sẽ giảm tỉ lệ chết còn 61.6% và chống lại sự nhiễm bệnh đốm trắng. Ở thí nghiệm của Marudhupandi and Ajith Kumar, fucoidan chiết xuất từ Turbinaria cho thấy tiềm năng kháng khuẩn trên bệnh cá cảnh biển như Aeromonas hydrophila, Enterobacter sp., Pseudomonas aeruginosa, treptococcus sp., Escherichia coli, Vibrio parahaemolyticus, Vibrio alginolyticus, Vibrio cholerae, Yersinia enterocolitica and Proteus sp. Marlowe cũng tiến hành điều tra khả năng điều hòa miễn dịch của alginic và fucoidan, cả hai chất trên đều có nguồn gốc từ rong nâu. Gần đây Kitikiew cho hay fucoidan có khả năng kích thích miễn dịch bẩm sinh của tôm thẻ chân trắng và khả năng chống lại khuẩn V. alginolyticus.

Cấu tạo của Fucoidan.

Alginic acid là một polysaccharide anion nổi tiếng và phân bố chủ yếu ở thành tế bào của tảo nâu. Axit alginic là một chất đồng trùng hợp tuyến tính với các khối homopolymeric của (1-4) liên kết-D-mannuronate (M) và epime C-5 của nó dư lượng α-L-guluronate (G), tương ứng, liên kết cộng hóa trị với nhau trong các chuỗi hoặc khối khác nhau. Các đơn phân có thể xuất hiện trong các khối đồng nhất của dư lượng G liên tiếp (khối G), dư lượng M liên tiếp (khối M) hoặc dư lượng M và G xen kẽ (khối MG).

Chỉ một số hoạt động miễn dịch alginic acid được công bố. Ở cá, alginic acid làm tăng hoạt động của tế bào thực bào thượng thận và sự di chuyển của chúng từ vị trí tiêm bởi sự tăng sản xuất các yếu tố hóa học và độ nhạy cảm của chúng. Tiêm xoang bụng Ergosan (chứa 1% alginic acid) sẽ làm tăng tế bào bạch cầu trung tính, mức độ thực bào và hoạt động kích ứng oxy ở cá Hồi Vân cũng như sự biểu hiện của interleukins (IL-1b) và chemokines. Tuy nhiên, nó không có tác dụng đối với lysozyme và hoạt động chống lại protease khi quá khoảng thời gian 7 ngày. Alginic acid và Fucoidan có thể điều chỉnh phản ứng của tế bào đặc biệt là chất oxy hóa và leukocytes thượng thận ở cá Tuyết Đại Tây Dương. Như vậy, từ những cơ sở trên cho thấy polysaccharide có thể được sử dụng để phát triển thành những liệu pháp như đáp ứng miễn dịch hoặc thuốc kiểm soát bệnh thủy sản.

Theo Thangapandi Marudhupandi và Dhinakarasamy Inbakandan.