Ứng dụng tính kháng khuẩn tự nhiên của quế trong NTTS

Sự gia tăng liên tục của các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn đa kháng thuốc đối với các loại kháng sinh hiện có đã trở thành một vấn đề sức khỏe toàn cầu dẫn đến nhu cầu cấp thiết về các chiến lược thay thế. Việc phát triển các chất kháng khuẩn từ các nguồn tự nhiên trở thành xu hướng tất yếu, trong đó, trans - cinnamaldehyde là một ví dụ về hợp chất tự nhiên mang tính kháng khuẩn rộng rãi, tiết kiệm chi phí, có thể được sử dụng chống lại một loạt vi sinh vật gây bệnh, và do đó đã thu hút sự quan tâm của các nhà nghiên cứu trên toàn cầu trong những năm gần đây.

Trans-cinnamaldehyde là thành phần chính của tinh dầu quế với tỷ lệ lên đến 85,3% - 90,5% đã được chứng minh là có hiệu quả ức chế sự phát triển của một loạt các vi sinh vật như vi khuẩn, nấm mốc và nấm men cũng như đã được báo cáo là có khả năng ức chế sự sản sinh độc tố của vi sinh vật. Trans-cinnamaldehyde là một chất phụ gia an toàn đã được thêm vào thực phẩm để tăng hương vị. 

Các nghiên cứu về việc ứng dụng tinh dầu trong dinh dưỡng cá còn hạn chế. Do đó, nghiên cứu đã khảo sát ảnh hưởng của việc bổ sung 1 và 2 ml trans - cinnamaldehyde/kg thức ăn đối với khả năng tăng trưởng, tình trạng chống oxy hóa và khả năng miễn dịch của cá rô phi giống (Oreochromis niloticus) trong vòng 75 ngày. Kết quả cho thấy rằng chế độ ăn bổ sung trans - cinnamaldehyde làm giảm đáng kể sự hình thành malondialdehyde (MDA - chỉ số sinh học dùng để đánh giá tình trạng stress oxi hóa ), tăng catalase, glutathione trong cơ (chất chống oxi hóa) và tăng hoạt tính lysozyme, mức IgM, IgG và do đó cải thiện khả năng bảo vệ, chống oxy hóa và tình trạng miễn dịch của cá.

Trans-cinnamaldehyde đã được chứng minh có khả năng làm giảm tỷ lệ tử vong của cá nheo mỹ (Ictalurus punctatus) sau khi nhiễm E. ictaluri. Tuy nhiên vẫn còn hạn chế thông tin thực tế về phản ứng của hệ thống miễn dịch của cá chống oxy hóa. Vì vậy, Mousa et al., 2020 đã tiến hành cho cá giống ăn với chế độ ăn bổ sung trans-cinnamaldehyde trong 10 ngày. So với nhóm đối chứng, hoạt động của catalase (CAT), glutathione (GSH) và superoxide dismutase (SOD) –  những enzyme thúc đẩy sản xuất chất chống oxi hóa trong cơ thể đã tăng lên đáng kể và nồng độ malondialdehyde (MDA) giảm rõ rệt. Những kết quả này cung cấp thông tin về cơ chế bảo vệ chống lại sự nhiễm trùng E. ictaluri.

Aeromonas hydrophila - một vi khuẩn Gram âm điển hình, là nguyên nhân gây tỷ lệ tử vong cao, hiện diện rộng rãi trong nhiều loại môi trường thủy sinh và gây ra các bệnh ở động vật thủy sản. Thêm vào đó, sự hiện diện của đa kháng thuốc A.hydrophila trong thủy sản và các sản phẩm nông nghiệp gây ra mối đe dọa nghiêm trọng đối với sức khỏe con người. Các chủng A. hydrophila phân lập từ các loài thủy sinh vật khác nhau có phổ kháng thuốc rộng và tỷ lệ kháng thuốc cao, cho thấy tỷ lệ đề kháng 61,54% –100% đối với β-lactam, 23.26% –92.31% đối với tetracyclin và 6.98% –100% đối với quinolon.

Tám chủng vi khuẩn A. hydrophila, được phân lập từ các ao khác nhau được tiến hành kiểm tra nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) và nồng độ diệt khuẩn tối thiểu (MBC). Sự tăng trưởng, hình thái tế bào, tính thấm màng tế bào, sự gia tăng của LDH ( dấu hiệu của tổn thương mô trong cơ thể) được ghi nhận. Kết qủa phân tích cho thấy MIC và MBC lần lượt là 128–512 và 256–1024 μg / mL. Hình thái tế bào không đầy đủ và không đều, thành tế bào bị vỡ, màng tế bào trở nên không rõ ràng và rời rạc, mất tế bào chất, tế bào bị teo và xuất hiện nếp nhăn trên bề mặt tế bào. Hơn nữa, một số tế bào đã bị biến dạng trong khi các tế bào của nhóm đối chứng có bề mặt và cạnh nhẵn. Bên cạnh đó, trans - cinnamaldehyde có thể khiến quá trình sinh tổng hợp protein bị ức chế, kích thích sự gia tăng LDH gây ra những tổn thương trên tế bào của vi khuẩn  A. hydrophila.

Màng tế bào là một hàng rào thấm tự nhiên và có chọn lọc bảo vệ vi khuẩn bằng cách ngăn chặn sự xâm nhập của các chất bất lợi chẳng hạn như thuốc, chất độc và các enzym phân hủy. Cơ chế kìm khuẩn chủ yếu biểu hiện bằng cách phá hủy tính toàn vẹn của cấu trúc tế bào và can thiệp vào quá trình sinh tổng hợp DNA và chuyển hóa protein, cũng như chuyển hóa tế bào. Cinnamaldehyde là một ứng cử viên đầy hứa hẹn trong điều trị nhiễm trùng bởi vi khuẩn A. hydrophila kháng thuốc.

Tuy nhiên, hoạt động kháng khuẩn và kích thích miễn dịch của trans - cinnamaldehyde cần được nghiên cứu kỹ hơn do khả năng hòa tan trong nước kém của hợp chất. Đó cũng là lý do mà các nhà nghiên cứu đã hướng tới phát triển phương pháp cinnamaldehyde được bao bọc bằng liposome (LEC) nhằm mục đích cải thiện khả năng hòa tan trong nước của hợp chất đồng thời tăng hoạt động kìm khuẩn và diệt khuẩn chống lại các mầm bệnh thủy sinh. Nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) và nồng độ diệt khuẩn tối thiểu (MBC lần lượt là 120.26 - 239.20 mg/L và 239.20 - 420.26 mg/L đã chứng minh khả năng kìm khuẩn và diệt khuẩn hiệu quả của LEC chống lại vi khuẩn Aeromonas hydrophila, V. vulnificus và S. agalactiae, cũng như Vibrio parahaemolyticus và Vibrio alginolyticus kháng kháng sinh đồng thời tăng cường đáng kể tỷ lệ sống sót ở cá ngựa vằn (Danio rerio) bị nhiễm A. hydrophila, V. vulnificus và S. agalactiae. Đáng chú ý là, LEC thể hiện hoạt động diệt khuẩn hiệu quả chống lại vi khuẩn kháng kháng sinh V. parahaemolyticus và V. alginolyticus cho thấy rằng trans - cinnamaldehyde có thể được áp dụng để điều trị và ngăn ngừa các chủng kháng kháng sinh trong nuôi tôm.