"Khóa" hệ thống giao tiếp của vi khuẩn có thể ngăn chặn bệnh cho cá, tôm

Hình 2 - Mô tả phương cách phòng bệnh bằng cách "khóa" chặt hệ thống giao tiếp của vi khuẩn, bằng cách này, chúng không thể "kích hoạt" hoạt động của gen gây bệnh, mặc dù mật số của chúng không hề giảm đi.

Mặc dù Ấn Độ và Indonesia cũng như một số quốc gia khác chưa mắc phải bệnh này, nhưng cũng không có gì có thể đảm bảo được sự an toàn tuyệt đối. EMS hiện đang gây ra cơn sốt khủng hoảng về nguyên liệu cho ngành công nghiệp chế biến thủy sản, nó làm cho người nuôi vui mừng vì giá tôm tăng cao nhưng cũng gây ra ảnh hưởng tiêu cực là nhiều người nuôi thất bại liên tục vì không biết cách nào có thể ngăn chặn được nó. Giá tôm cao cũng có thể tạo ra một làn sóng ào ạt thả nuôi mới, bất chấp các nguyên tắc về an toàn dịch bệnh, sử dụng kháng sinh bừa bãi ...

Hội chứng đốm trắng gây ra bởi virus WSSV hiện vẫn là hiểm họa với nghề nuôi tôm. Một trong những giải pháp phòng đốm trắng ở Châu Á là xây dựng một hệ thống an toàn sinh học bao gồm thả giống sạch bệnh SPF và cố gắng ngăn chặn những tác nhân truyền bệnh xâm nhập vào trang trại nuôi. Ở Châu Mỹ, nơi mà việc thực thi nghiêm ngặt hệ thống an toàn sinh học ở những trang trại lớn rất khó khăn, người nuôi đã cố gắng kiểm soát vụ nuôi nhằm gia tăng tỷ lệ sống của bầy tôm từ dưới 20% đạt đến 65 – 70% trong giai đoạn bùng phát dịch bệnh.

Một trong những cách hạn chế tối thiểu khả năng bùng phát bệnh trên tôm nuôi là diệt khuẩn bằng hóa chất trước khi thả nuôi và định kỳ trong suốt vụ nuôi. Tuy nhiên, vì hệ thống ao nuôi tôm thịt là môi trường mở, do đó mà vi khuẩn gây bệnh luôn luôn tồn tại trong ao nuôi. Các giải pháp khác bao gồm sử dụng vi sinh vật hữu ích trong ao nuôi và cho ăn nhằm gia tăng mật số để cạnh tranh sinh học với vi sinh vật có hại; tăng cường hàm lượng oxy hòa tan và hạn chế tối thiểu vùng yếm khí trong ao nuôi cũng được áp dụng. Mặc dù vậy, bệnh dịch cũng vẫn diễn ra mà ta không biết trước được chúng sẽ bùng phát lúc nào. 

Hai tác giả Dr.Peter Coutteau - Business unit manager Aquaculture và Dr. Tim Goossens - R&D engineer Gut Support tại Nutriad International NV, Bỉ - đã có bài viết hay trên tạp chí Aquaculture Asia Pacific, số tháng 7-8/2013 với cách tiếp cận vấn đề hoàn toàn mới, đó là tìm kiếm những hợp chất tự nhiên có nguồn gốc thực vật bổ sung vào thức ăn, những hợp chất này có khả năng làm rối loạn hệ thống giao tiếp đặc hiệu Quorum Sensing (còn gọi là Quorum Quenching) của vi khuẩn gây bệnh và qua đó bảo vệ cá, tôm không bị nhiễm bệnh - ngay trong môi trường có sự hiện diện của các chủng vi khuẩn gây bệnh - mà không cần có tác động diệt khuẩn. 

Bài lược dịch bên dưới sẽ cho thấy rõ hơn vấn đề này.

QUORUM SENSING LÀ GÌ?

Quorum Sensing (QS) là một dạng “giao tiếp của vi khuẩn” dựa trên cơ sở sản xuất và tiết ra các phân tử tín hiệu và có thể được nhận biết bởi một vi khuẩn liền kề. Khi mật số vi khuẩn gia tăng, các phân tử này sẽ được tích lũy trên môi trường ngoại bào và thông qua đó giúp chúng có thể kiểm soát số lượng cũng như sự hiện diện của những loài vi khuẩn khác. Những phân tử này khi đạt đến ngưỡng nhất định nào đó sẽ kích hoạt tín hiệu bên trong vi khuẩn và cực đại hóa hoạt động của một gen đặc hiệu.Hầu hết các vi khuẩn gây bệnh với hệ QS đã được nghiên cứu đều cho thấy rằng QS có liên quan đến gen gây bệnh.

Trong những năm gần đây, các nghiên cứu tập trung  trên việc làm rối loạn cơ chế QS của vi khuẩn được quan tâm đặc biệt. Ngăn chặn hệ thống giao tiếp của vi khuẩn là hướng đi mới nhằm ngăn ngừa khả năng gây bệnh của chúng mà không cần đặt chúng dưới áp lực tồn tại (chẳng hạn như cố gắng can thiệp tiêu diệt chúng bằng cách nào đó). Những nghiên cứu về QS của vi sinh vật trong ngành nuôi trồng thủy sản còn rất hạn chế nhưng chúng cũng cho thấy vài kết quả thú vị, chẳng hạn như hoạt chất halogen furanons được chiết xuất từ tảo đỏ (một loài tảo biển) đã được chứng minh có khả năng làm giảm sự tác động của gen điều khiển QS của vibrio và qua đó bảo vệ cá tôm không bị bệnh (Rasch và cộng sự, 2004; Defoirdt và cộng sự, 2006). 

“GIA CỐ” ĐƯỜNG RUỘT

Người nuôi đang cần một giải pháp khác để có thể kiểm soát tốt hệ vi sinh vật trong ao nuôi của mình. Tôm sống trong môi trường nước và hoạt động tích cực, do đó sẽ có sự trao đổi hệ vi sinh vật giữa môi trường sống của chúng và hệ tiêu hóa. Phương pháp tiếp cận bền vững là gia cố hệ tiêu hóa của chúng bao gồm việc bổ sung các chủng vi sinh vật có lợi (probiotic) và các hợp chất tự nhiên đặc biệt (có nguồn gốc thực vật, gọi là Botanicals hoặc Phytobiotics) có khả năng điều chỉnh hệ vi sinh trở nên lợi ích hơn. Việc bổ sung công thức thực vật vào trong thức ăn tại nhà máy không có gì là khó khăn, và như thế thì chúng sẽ hiện diện trong mỗi cữ ăn của tôm từ khi bắt đầu thả nuôi đến cuối vụ mà không cần phải xây dựng một qui trình nuôi đặc biệt tại trại ương hay ao nuôi thịt. Các Phytobiotics sẽ thúc đẩy hệ vi sinh đường ruột trở nên mạnh mẽ hơn, tạo điều kiện hình thành hệ vi sinh hữu ích trong đường ruột và làm gia tăng tính hiệu quả của chúng.

“Thức ăn chức năng” chứa những hoạt chất cải thiện sức khỏe đường ruột (Gut health promoter) cho phép cung cấp vào mỗi cữ ăn của tôm một lượng kháng sinh tự nhiên vừa đủ. Những loại thức ăn nhưng vậy có thể là giải pháp quan trọng cho việc phòng bệnh EMS. Tuy nhiên, sự thành công của cách tiếp cận này còn tùy thuộc vào việc chọn lựa loại hoạt chất cải thiện sức khỏe đường ruột nào có khả năng chống lại mầm bệnh là nguyên nhân của EMS. Hỗn hợp các chất tự nhiên có tác dụng hiệp đồng này (Synergistic blends of natural compounds) có thể được lựa chọn dựa trên các đặc tính vi sinh vật (vi khuẩn) và khả năng diệt khuẩn của chúng trong phạm vi đặc hiệu ở phòng thí nghiệm.

HỢP CHẤT KHÁNG KHUẨN

Nghiên cứu gần đây chỉ ra ngoài hiệu quả kìm hãm và tiêu diệt vi khuẩn, các hỗn hợp tự nhiên có có cơ chế cực kỳ đặc hiệu để “điều chỉnh” hệ vi sinh vật gây hại.

Trong y học, các hợp chất hoạt động làm gián đoạn cơ chế Quorum Sensing (QS) của vi khuẩn đã được nghiên cứu như là chất thay thế kháng sinh vì tính hiệu quả của chúng ở nồng độ thấp và tác dụng ngăn chặn khả năng đề kháng của vi khuẩn. Trong nghiên cứu của chúng tôi, các hợp chất kháng sinh tự nhiên có thể hoạt động mạnh mẽ để làm gián đoạn tín hiệu Quorum Sensing của vi khuẩn gây bệnh điển hình Vibrio harveyi ở nồng độ thấp hơn nồng độ ức chế tối thiểu.

Các nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng các hợp chất ngăn chặn Quorum Sensing có khả năng làm gia tăng tỷ lệ sống của tôm được cảm nhiễm Vibrio harveyi, bao gồm cả ấu trùng tôm càng xanh (Pande và cộng sự, 2013) và ấu trùng artemia (Defoirdt và cộng sự, 2012).