Bệnh lý học của Enterocytozoon hepatopenaei (EHP) ở tôm: Chẩn đoán và giải thích từ hệ vi khuẩn đường ruột

[Tạp chí Người Nuôi Tôm] – Hin nay, nuôi tôm thẻ chân trắng theo hình thức thâm canh quá mức dẫn đến tn sut dch bnh gia tăng, đe da nghiêm trng đến s phát trin ca ngành nuôi tôm. Trong nhng năm gn đây, mt loi bnh tôm đang gây được sự chú ý lớn và gây thiệt hại là bệnh do nhim ký sinh trùng Enterocytozoon hepatopenaei (EHP).

 

Nhiễm ký sinh trùng Enterocytozoon hepatopenaei (EHP) là một mầm bệnh microsporidian được xác định đầu tiên trên gan tụy của tôm sú (Penaeus monodon) ở Thái Lan vào năm 2004. Bệnh này sau đó đã được phát hiện trên tôm thẻ chân trắng nuôi vào năm 2013. Không có dấu hiệu bệnh rõ ràng khi nhiễm EHP ngoại trừ sự chậm phát triển chỉ xuất hiện ở giai đoạn thương phẩm, dẫn đến thiệt hại kinh tế lớn do tăng trưởng và hiệu quả sử dụng thức ăn của tôm thấp.

Tuyến gan tụy của tôm có vai trò không thể thiếu trong việc hấp thụ chất dinh dưỡng, tổng hợp các enzym tiêu hóa và các tế bào miễn dịch. Do đó, gan tụy bị nhiễm EHP có thể ảnh hưởng rất nhiều đến sức khỏe và sinh lý của tôm. Là ký sinh trùng nội bào, EHP chủ yếu phụ thuộc vào vật chủ, chúng có nguồn cung cấp protein vận chuyển mở rộng để khai thác môi trường trong tế bào chất của tế bào vật chủ. Đặc điểm ký sinh trùng này chỉ ra rằng các microsporidians có thể gây nguy hiểm cho các con đường chuyển hóa và dinh dưỡng của tôm. Tương tự như các động vật không xương sống khác, tôm thích nghi với hệ thống miễn dịch bẩm sinh của chúng, bao gồm miễn dịch dịch thể và miễn dịch tế bào, để bảo vệ chống lại các mầm bệnh xâm nhập. Trong khi đó, có nhiều enzym không đặc hiệu trong dịch cơ thể của tôm, chúng hợp tác với nhau để chống lại sự xâm nhập của vi khuẩn gây bệnh, chẳng hạn như lysozyme (LZM) và superoxide dismutase (SOD). Ngược lại, rất ít thông tin về cách tôm phản ứng với sự lây nhiễm EHP của sinh vật nhân chuẩn, mặc dù kiến ​​thức này là cơ bản để ước tính các mầm bệnh ứng viên, ví dụ, mầm bệnh do vi khuẩn hoặc ký sinh trùng nhân thực.

Trong những thập kỷ gần đây, các nghiên cứu liên quan đã tập trung vào việc phát hiện, chẩn đoán EHP và những thay đổi sinh lý ở tôm sau khi nhiễm bệnh này. Tuy nhiên, vai trò của hệ vi sinh đường ruột trong vấn đề tôm nhiễm EHP lại còn rất hạn chế. Hệ vi sinh vật đường ruột đóng góp vai trò cơ bản trong việc thu nhận chất dinh dưỡng của vật chủ, hàng rào chống lại sự xâm nhập của mầm bệnh và điều hòa miễn dịch. Ngược lại, sự xâm nhập của mầm bệnh có thể làm gián đoạn hoạt động của hệ vi sinh vật đường ruột. Ví dụ, một số nghiên cứu trước đó đã chứng minh rằng các chi Photobacterium, PropionigeniumArcobacter đã cải thiện đáng kể về số lượng trong hệ vi sinh vật đường ruột của tôm bị nhiễm virus hội chứng đốm trắng (WSSV). Ngược lại, tôm nhiễm vi khuẩn Vibrio parahaemolyticus chứa nhiều chi Vibrio, Photobacterium, Propionigenium, Pseudoalteromonas Fluviicola.

Những phát hiện này cho thấy kết quả rằng hệ vi sinh vật đường ruột phản ứng khác nhau với các tác nhân gây bệnh, có thể phụ thuộc vào mức độ dinh dưỡng của mầm bệnh. Ngoài ra, nhiễm virus và vi khuẩn thường gây ra tỷ lệ chết cao, trong khi nhiễm EHP không gây chết tôm. Vì những lý do này, việc nghiên cứu nhằm tìm ra cách thức nhiễm trùng EHP ký sinh ở eukaryote điều chỉnh hệ vi sinh vật đường ruột và hoạt động của tôm là tương đối cấp thiết. Xem xét tầm quan trọng kinh tế cao của việc nuôi tôm, hiểu được mối quan hệ tác động lẫn nhau giữa hệ vi sinh vật đường ruột, hoạt động của enzym và các đặc điểm tăng trưởng của tôm trong phản ứng với nhiễm EHP có thể giúp chúng ta hiểu thêm về căn nguyên của EHP.

Thí nghiệm của nhóm nghiên cứu đến từ Đại học Ninh Ba (Trung Quốc) đã chỉ ra cách thức mà hệ vi khuẩn đường ruột tôm, các hoạt động tiêu hóa và miễn dịch phản ứng với sự lây nhiễm EHP. Kết quả cho thấy các hoạt động tiêu hóa của tôm bị nhiễm EHP thấp hơn đáng kể so với ở tôm khỏe mạnh. Cụ thể, nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng hoạt động của ba loại enzyme tiêu hóa là amylase, pepsin và lipase của tôm bị nhiễm EHP luôn thấp hơn với tôm khỏe mạnh.

Có thể giải thích hiện tượng này rằng tôm bị nhiễm EHP làm giảm lượng thức ăn ăn vào và do đó, nhu động thức ăn không kích thích cơ học toàn bộ đường tiêu hóa, dẫn đến giảm sự bài tiết các enzym tiêu hóa. Ngoài ra, hoạt động tiêu hóa bị suy giảm có thể làm ngừng việc sử dụng năng lượng dự trữ, một chiến lược thích ứng phổ biến trong sự đáp ứng của cơ thể tôm với mầm bệnh. Trong khi các hoạt động miễn dịch lại có xu hướng ngược lại. Mức độ hoạt động của các enzyme miễn dịch như LZM và SOD tăng lên rõ rệt ở tôm bị bệnh. Trên cơ sở này, nhiễm trùng EHP ở sinh vật nhân chuẩn gây ra các mô hình đáp ứng miễn dịch và tiêu hóa tương tự như những gì đã ghi nhận thấy ở một số dạng vi khuẩn gây bệnh. Cũng cần nhấn mạnh rằng sự đa dạng của các mầm bệnh tiềm ẩn đã tăng lên ở tôm bị nhiễm EHP, do đó không loại trừ hoàn toàn sự đồng xâm nhập của một số vi khuẩn khác và EHP.

 

Sự đa dạng của vi khuẩn đường ruột ở tôm bị nhiễm EHP cũng giảm đáng kể so với tôm khỏe mạnh. Sự đa dạng có liên quan tích cực đến sự ổn định và chức năng của một cộng đồng vi sinh vật bất kỳ nào đó. Do đó, sự mất đi tính đa dạng có thể làm giảm khả năng cạnh tranh không gian và dinh dưỡng với các mối nguy sinh học từ bên ngoài.

Ngoài ra, việc nhiễm EHP đã phá vỡ đáng kể cấu trúc của cộng đồng vi khuẩn đường ruột tôm, với hệ vi sinh vật đường ruột phân tán nhiều hơn (mức độ tương đồng thấp hơn trong nhóm) ở tôm bị nhiễm EHP. Tổng cộng có 1.377.259 trình tự chất lượng cao được tạo ra từ 18 mẫu đã đăng ký. Số lần đọc trình tự dao động từ 56,708 đến 117,745, với trung bình 76,514 ± 13,961 (trung bình ± sd) lần đọc trên mỗi mẫu. Phyla chiếm ưu thế (số lượng tương đối> 1% ít nhất trong một nhóm) là Proteobacteria (46,9% ± 10,4%), Bacteroidetes (34,4% ± 7,1%), tiếp theo là Verrucomicrobia (4,7% ± 3,6%), Tenericutes (4,4% ± 10,1%) và vi khuẩn lam (3,6% ± 8,7%) trên các mẫu.

Mức độ dồi dào tương đối của Verrucomicrobia ở tôm khỏe mạnh cao hơn đáng kể so với tôm EHP (Hình. S2A). Ở cấp độ họ vi khuẩn tốt hơn, sự phong phú tương đối của họ Rhodobacteraceae, Flavobacteriaceae, CyclobacteriaceaeVerrucomicrobiaceae có sự phong phú cao hơn đáng kể ở tôm khỏe mạnh so với tôm nhiễm EHP, trong khi những loài thuộc họ PhormidiaceaePseudoalteromonadaceae lại cho thấy xu hướng ngược lại. Dựa trên các nghiên cứu trước đây, người ta đã chỉ ra rằng các bệnh trên tôm (ví dụ, WFS và WSSV) đi kèm với bệnh loạn khuẩn trong hệ vi sinh vật đường ruột. Theo đó, việc nhiễm EHP trực tiếp làm thay đổi cấu trúc của cộng đồng vi khuẩn đường ruột, gây ra các hoạt động miễn dịch hơn nữa và các hoạt động tiêu hóa bị tổn hại. Các biến này chi phối đồng thời các đặc điểm tăng trưởng của tôm, phù hợp với các nghiên cứu được thực hiện trước đây.

 

Với sự khác biệt trong hệ vi sinh vật đường ruột theo tình trạng sức khỏe của tôm, nhóm nghiên cứu đã xác định thêm các biomarkers để chẩn đoán nhiễm trùng EHP. Đáng chú ý, 20 biomarkers hàng đầu đã cho kết quả 100% chẩn đoán chính xác về sức khỏe của tôm (nhiễm EHP và khỏe mạnh). Ngoài ra, có thể đưa ra những suy đoán hợp lý về chức năng dựa trên kiến ​​thức về sinh học và sinh thái học của một số đơn vị phân loại. Ví dụ, mức độ phong phú tương đối của Rubritalea ZOTU88594 ở tôm EHP thấp hơn đáng kể so với ở nhóm thuần dưỡng khỏe mạnh. Người ta đã báo cáo rằng Rubritalea sp. có khả năng mang lại lợi ích cho tôm bằng cách sản xuất squalene và carotenoid góp phần chống lại tác động tiêu cực của quá trình oxy hóa. Do đó, giảm sự phong phú của Rubritalea sp. có thể làm suy yếu khả năng chống lại tổn thương oxy hóa, do đó làm tăng nguy cơ mắc một số bệnh nhiễm khuẩn khác. Ngược lại, sự phong phú của Piscirickettsiaceae ZOTU78571 và Xanthomonadaceae ZOTU54475 được quan sát thấy là cao hơn ở tôm nhiễm EHP. Một số thành viên của họ PiscirickettsiaceaeXanthomonadaceae đã được công nhận là mầm bệnh tiềm ẩn trong nuôi trồng thủy sản, do đó việc có sự phong phú cao của chúng có thể gây ra mối đe dọa đối với sức khỏe tôm. Nhìn chung, loạn khuẩn trong hệ vi sinh vật đường ruột do nhiễm EHP có thể mở ra cơ hội cho sự xâm nhập của mầm bệnh vi khuẩn, mặc dù không có tỷ lệ chết do tôm nhiễm EHP.

Nhiễm EHP gây ra sự phân tán nhiều hơn, mô đun thấp hơn, giảm tỷ lệ tương quan âm và đơn vị phân loại chính của hệ vi sinh vật đường ruột, dẫn đến hệ vi sinh vật đường ruột không ổn định. Trong tương lai, tôm nhiễm EHP dễ bị ảnh hưởng bởi các mầm bệnh do vi khuẩn gây ra, do hệ thống miễn dịch bị tổn hại và các con đường lây nhiễm vi khuẩn tăng cường. Nói chung, nhiễm EHP ở sinh vật nhân chuẩn làm ảnh hưởng đến quá trình chuyển hóa năng lượng của tôm và sự ổn định của hệ vi sinh vật đường ruột, do đó làm tăng tính nhạy cảm của sự xâm nhập của mầm bệnh (ví dụ, rất nhiều mầm bệnh tiềm ẩn) và làm chậm sự phát triển của tôm bị nhiễm EHP. Những phát hiện này cung cấp những hiểu biết mới về cơ chế bệnh sinh của EHP ký sinh từ cả quan điểm sinh học và sinh thái học.

Chinh Lê

 

Tin mới nhất

T3,06/12/2022