Tổn thương trên tôm thẻ khi chịu căng thẳng do nhiệt độ thấp

Tôm thẻ chân trắng Thái Bình Dương (Litopenaeus vannamei), đã trở thành một trong những loài tôm nuôi quan trọng nhất trên thế giới do có đặc điểm phù hợp với nuôi trồng thủy sản thâm canh như: sự chịu đựng ở mặn rộng và tăng trưởng nhanh. Tuy nhiên, một số biến động môi trường ảnh hưởng đến sự tăng trưởng của tôm, đặc biệt là yếu tố nhiệt độ. Tôm thẻ là một loài tôm nước ấm, nhạy cảm với môi trường lạnh, do đó, nhiệt độ thấp là một thách thức nghiêm trọng đối với sự tồn tại và tăng trưởng của tôm.

Thay đổi nhiệt độ đột ngột có thể dẫn đến ngăn cản tăng trưởng hoặc thậm chí gây chết cho tôm. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng nhiệt độ thấp gây ra sự gia tăng dopamine và norepinephrine, cũng như các phản ứng oxy hóa và chống oxy hóa ở tôm thẻ ( Theo Mapanao et al., 2018 ; Xu et al., 2018). Ở nhiệt độ 13°C,  tôm thẻ sẽ giảm ăn, giảm bơi lội, và tăng tỉ lệ chết ( Fan, Wang & Wu, 2013 ; Huang và cộng sự, 2017). 

Gan tụy là một cơ quan quan trọng của các loài giáp xác, gan có nhiều chức năng sinh lý quan trọng, bao gồm cả chức năng miễn dịch và tiêu hóa. Trong nghiên cứu này, nồng độ chất chuyển hóa của huyết tương, mô học của gan tụy và biểu hiện gen của tôm khi chịu đựng căng thẳng do nhiệt độ thấp đã được phân tích. Những kết quả này có thể cung cấp thông tin hữu ích để điều tra các phản ứng sinh lý và những tổn thương trên gan tụy của tôm ở nhiệt độ thấp.

Tổn thương trên tôm thẻ khi chịu căng thẳng do nhiệt độ thấp

Tiến hành thí nghiệm

Tôm thẻ chân trắng (trọng lượng 5,28 ± 0,50 g) được mua từ một trang trại thương mại Trung Quốc. Sau đó được vận chuyển đến phòng thí nghiệm và thích nghi trong bể chứa 500L trong 4 ngày trước khi bắt đầu thí nghiệm. Sau đó 45 con tôm khỏe mạnh được chia ngẫu nhiên thành 3 bể. Chúng được đặt trong vườn ươm khí hậu nhân tạo (Laifu) và nhiệt độ nước được giảm từ 28 xuống 13°C với tốc độ 2,5°C/2 giờ và được duy trì ở 13°C trong 12 giờ.

Trong nghiên cứu này, nồng độ chất chuyển hóa trong huyết tương, thay đổi mô học và biểu hiện gen ở tôm thẻ trong tình trạng căng thẳng lạnh cấp tính đã được nghiên cứu.

Kết quả:

Protein đóng vai trò là nguồn năng lượng chính cho tôm. Trong các nghiên cứu trước đây, quá trình tiêu hóa, hấp thụ chất béo và các con đường protein đã được tăng cường đáng kể sau khi tôm thẻ thích ứng với nhiệt độ thấp (He et al., 2018). Trong nghiên cứu hiện tại, kết quả cho thấy dưới áp lực nhiệt độ thấp, lipit và protein trong huyết tương tăng đáng kể sau khi nhiệt độ giảm xuống mức 23°C. Do đó, các nhà khoa học cho rằng protein và lipid là nguồn năng lượng chính của tôm thẻ trong thời gian thích ứng với sự giảm thấp của nhiệt độ. Điều này cho thấy tôm thẻ có thể chống lại căng thẳng do nhiệt độ thấp bằng cách sử dụng protein và lipid.

Cấu trúc mô gan tụy (× 400) của tôm thẻ sau khi bị stress do nhiệt độ giảm thấp. (A) 28°C. (B) 23°C. (C) 18°C. (D) 13°C. (E) 13°C trong 12 giờ. Các chữ cái: a, tế bào gan; b, màng nền.

Kết quả nhuộm HE cho thấy thiệt hại rõ ràng đối với cấu trúc gan tụy khi nhiệt độ giảm đến 18°C. Do đó, kết hợp với kiểm tra mô học gan và kết quả huyết tương, các nhà khoa học cho rằng gan tụy tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình gluconeogenesis để tổng hợp Glam từ protein và lipid, nhờ đó tôm có thể duy trì nhu cầu Glam của chúng dưới áp lực lạnh cấp tính. Tuy nhiên, sau khi nhiệt độ giảm xuống 18°C, sự vỡ của ống gan tụy dẫn đến giảm nồng độ lipid và protein trong huyết tương. Do đó, stress do nhiệt độ giảm thấp có thể gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho gan tụy của tôm thẻ chân trắng và từ đó làm giảm khả năng miễn dịch của chúng.

Ngoài ra, sự biểu hiện của một số gen ( GRP78 , ATF6 và CASP3) tăng đáng kể ở gan tụy, trong khi ở tế bào máu, biểu hiện của các gen này giảm đáng kể ở 23°C. Điều này có thể liên quan đến sự phá hủy của gan tụy là cơ quan tạo máu của tôm. Gan tụy bị tổn thương sau khi bị stress do nhiệt độ giảm thấp, dẫn đến tổn thương chức năng tạo máu. Nghiên cứu trước đây cũng chỉ ra rằng tổng số lượng tế bào máu giảm khi tôm thẻ tiếp xúc với nhiệt độ nước thấp (Fan, Vương & Ngô, 2013).

Tôm thẻ chân trắng có thể chống lại căng thẳng lạnh bằng cách sử dụng protein và lipid. Tuy nhiên khi bị stress do nhiệt độ giảm thấp tôm thẻ sẽ bị tổn thương gan tụy, giảm chức năng tạo máu và làm giảm khả năng miễn dịch. Do đó để nuôi tôm hiệu quả cần nuôi tôm ở nhiệt độ phù hợp và trong quá trình nuôi cần hạn chế sự biến động nhiệt độ, nhất là sự giảm thấp của nhiệt độ để đảm bảo tăng trưởng và sự sống của tôm.

Wang Z, Qu Y, Zhuo X, Li J, Zou J, Fan L. 2019. Investigating the physiological responses of Pacific white shrimp Litopenaeus vannamei to acute cold-stress. PeerJ 7:e7381 https://doi.org/10.7717/peerj.7381