1. GIỚI THIỆU

Vitamin D đóng vai trò quan trọng đối với cá và động vật có vú, ảnh hưởng đến tăng trưởng, chuyển hóa Ca-P và hệ miễn dịch. Dạng hoạt động cuối trong cơ thể là 1,25(OH)2D3, được sản xuất qua quá trình hydroxyl hóa ở gan và thận. 25-OH-D3, một dẫn xuất của vitamin D, ổn định hơn và ít tác dụng phụ hơn so với 1,25(OH)2D3. Việc bổ sung 25-OH-D3 cho thấy hiệu quả hơn so với vitamin D3, giúp cải thiện hiệu quả sử dụng thức ăn. Các nghiên cứu đã chứng minh lợi ích của 25-OH-D3 đối với hệ miễn dịch ở động vật trên cạn. Ở động vật thủy sản, việc bổ sung vitamin D3 giúp nâng cao tăng trưởng và miễn dịch. Tuy nhiên, nghiên cứu về chất chuyển hóa của nó, 25-OH- D3, vẫn còn hạn chế.

Năm 2022, sản lượng toàn cầu của tôm thẻ chân trắng, L. vannamei, đạt 6.8 triệu tấn. Việc nuôi tôm ở vùng nước có độ mặn thấp làm chậm sự tăng trưởng và làm yếu hệ miễn dịch. Các điều chỉnh về dinh dưỡng có thể giảm thiểu những tác động này, bao gồm tăng cường hàm lượng protein, axit amin, lipid, vitamin, khoáng chất và prebiotic. Trong số đó, vitamin D giúp hỗ trợ hấp thụ Ca và P, sự tạo xương và hệ miễn dịch ở tôm. Các nghiên cứu trước đây cũng chỉ ra vai trò của vitamin D trong việc cải thiện khả năng chống chịu độ mặn. Tuy nhiên, các ảnh hưởng của 25-OH-D3 đối với đặc tính sinh lý của L. vannamei và mức an toàn khi bổ sung vào thức ăn vẫn chưa được xác định. Do đó, nghiên cứu này tập trung vào tác động của 25-OH-D3 đối với tăng trưởng, trao đổi chất và miễn dịch của L. vannamei trong điều kiện độ mặn thấp, cũng như xác định lượng bổ sung phù hợp.

2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Khẩu phần thí nghiệm

Một khẩu phần cơ bản đã được xây dựng, và năm khẩu phần ăn với các mức 25-OH-D3 khác nhau được sử dụng trong thí nghiệm là 0 (Đối chứng), 1000 IU/kg (25D-1), 2000 IU/kg (25D-2), 4000 IU/ kg (25D-4) và 8000 IU/kg (25D-8). Thành phần và hàm lượng dinh dưỡng của các thức ăn thí nghiệm được nêu trong bảng 1. Tất cả các thành phần được trộn đều và ép thành viên bằng máy ép viên đa năng, sau đó được sấy khô ở 45 °C. Hàm lượng vitamin D3 trong mỗi khẩu phần được xác định bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), trong khi hàm lượng 25-OH-D3 được xác định bằng sắc ký lỏng ghép khối phổ (LC-MS).

Bảng 1. Công thức khẩu phần ăn thí nghiệm

a)Vitamin premix (mg/kg thức ăn): Inositol, 200 mg; Vitamin C acetate, 700 mg; Vitamin A, 15 mg; Vitamin B1, 10 mg; Vitamin B2, 10 mg; Vitamin B6, 10 mg; Vitamin B12, 2 mg; Vitamin E, 200 mg; Vitamin K3, 25 mg; Niacin, 50 mg; Canxi pantothenate, 20 mg; Acid folic, 2 mg; Biotin, 10 mg; Ethoxyquin, 250 mg; Cám mì, 1130 mg

b)Khoáng premix (mg/kg thức ăn): FeSO4·H2O, 15 mg; CuSO4.5 H2O, 30 mg; NaCl, 60 mg; KI, 2 mg; CoSO4.7 H2O, 100 mg; ZnSO4·H2O, 50 mg; MnSO4·H2O, 30 mg; MgSO4.7 H2O, 250 mg

c)Tại Việt Nam, sản phẩm hương mại hóa có tên Hao D và được phân phối bởi Công ty TNHH MTV Dinh dưỡng Ánh Dương Khang

2.2. Quản lý và cho ăn

Tôm được nhập từ trung tâm thí nghiệm Chu Hải của Viện nghiên cứu thủy sản Biển Đông, Viện Hàn lâm khoa học thủy sản Trung Quốc và đưa về nuôi tại cơ sở nuôi trồng thủy sản của Viện nghiên cứu thủy sản sông Châu Giang, CAFS (Quảng Châu, Trung Quốc). Sau 2 tuần, 450 con tôm (4.50 ± 0.11 g) được chia vào 15 bể với 5 nghiệm thức thức ăn, mỗi nghiệm thức có 3 lần lặp lại. Tôm được cho ăn khẩu phần cơ bản (nhóm Đối chứng) hoặc một trong các khẩu phần bổ sung 25-OH-D3 ba lần mỗi ngày. Điều kiện nước được duy trì ở nhiệt độ 26±2°C,độ mặn 4–5‰,và hàm lượng oxy hòa tan >8 mg/L.

2.3. Thu mẫu

Sau 8 tuần cho ăn, tôm được cho nhịn đói trong 24 giờ trước khi lấy mẫu. Các thông số tăng trưởng (tỷ lệ tăng trọng WGR, tốc độ tăng trưởng đặc trưng SGR, tỷ lệ sống SR, và hệ số chuyển đổi thức ăn FCR) được tính toán. Các mẫu gan tụy, máu, cơ, và vỏ được thu thập để phân tích thêm.

2.4. Phân tích sinh hóa

Các thông số sinh hóa khác nhau của gan tụy và máu được phân tích, bao gồm tổng khả năng chống oxy hóa (T-AOC), nồng độ malondialdehyde (MDA), tổng lượng superoxide dismutase (T-SOD), phosphatase kiềm (ALP), phosphatase acid (ACP), phenol oxidase (PO), catalase (CAT) và lysozyme (LZM).

2.5. Kiểm tra canxi và phốt pho

Nồng độ Ca và P được đo từ cơ và vỏ bằng phương pháp quang phổ phát xạ nguồn plasma cảm ứng (ICP-OES), trong khi ở máu tôm được phân tích bằng quang phổ.

2.6. Đánh giá biểu hiện gen

RNA được tách chiết từ khối gan tụy và được sử dụng để phân tích qPCR. Mức độ biểu hiện tương đối của các gen được tính theo phương pháp 2─∆∆CT, sử dụng β-actin làm nội chuẩn.

2.7. Phân tích thống kê

Dữ liệu được phân tích bằng phần mềm SPSS phiên bản 26.0. Phân tích phương sai 1 nhân tố ANOVA hoặc kiểm định Kruskal- Wallis được sử dụng cho phân tích thống kê, và sự khác biệt có ý nghĩa được xem xét khi giá trị P nhỏ hơn 0.05.

3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

3.1. Tốc độ tăng trưởng

Ở độ mặn thấp, sự hấp thụ chất khoáng từ thức ăn bị giảm có thể làm tăng năng lượng tiêu tốn cho việc điều hòa thẩm thấu, từ đó hạn chế sự phát triển của tôm. Tuy nhiên, nghiên cứu này cho thấy các thông số tăng trưởng như FBW, WGR, SGR và FCR đã có sự cải thiện đáng kể ở các nhóm được bổ sung 25-OH-D3 so với nhóm đối chứng (Bảng 2). Phân tích hồi quy tuyến tính bậc 3 xác định mức độ dinh dưỡng tối ưu của 25-OH-D3 là 2615 IU/kg thức ăn (Hình 1).

Bảng 2. Ảnh hưởng của 25-OH-D3 trong khẩu phần ăn lên tăng trưởng của tôm

Các giá trị trong cùng một hàng có chữ cái khác nhau thì khác biệt đáng kể (P < 0,05)

Hình 1. Ảnh hưởng của 25-OH-D3 lên WGR của tôm

Lượng 25-OH-D3 quá cao (8203 IU/kg thức ăn) đã có tác động tiêu cực đến sự phát triển, làm giảm WGR, SGR, SR và tăng FCR. Điều này có thể do các hệ thống hấp thụ và vận chuyển chung giữa các vitamin tan trong chất béo, dẫn đến sự đối kháng của vitamin D3 với các vitamin A, E và K, hoặc sự mất cân bằng canxi và phốt pho do lượng 25-OH-D3 dư thừa.

3.2. Chuyển hóa canxi và phốt pho

Nồng độ của Ca và P trong vỏ và nồng độ Ca trong cơ ở nhóm 25D-2 cao hơn đáng kể so với nhóm đối chứng và nhóm 25D-1. Tuy nhiên, nồng độ P trong máu và cơ, cũng như Ca trong máu, không cho thấy sự khác biệt đáng kể (Hình 2).

Hình 2. Ảnh hưởng của 25-OH-D3 lên nồng độ Ca và P của tôm

Vitamin D đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì cân bằng Ca và P. Thụ thể của vitamin D (VDR) kích thích sự biểu hiện của các protein liên kết Ca (cabp) trong ruột, từ đó thúc đẩy hấp thụ Ca và khoáng hóa xương. Tương tự, các chất đồng vận chuyển Na-phosphate (npts) điều chỉnh sự tái hấp thu P trong ống thận. Nghiên cứu này đã cho thấy sự gia tăng biểu hiện gen cabp và npts cũng như nồng độ Ca-P khi lượng 25-OH-D3 trong khẩu phần ăn tăng lên (Hình 3). Điều thú vị là, không có sự khác biệt đáng kể nào trong biểu hiện của cabp, npts và nồng độ Ca-P ở L. vannamei từ mức 2138 IU 25-OH-D3/kg thức ăn trở lên.

Hình 3. Ảnh hưởng của 25-OH-D3 lên biểu hiện gen liên quan đến chuyển hóa Ca và P ở gan tụy của tôm

3.3. Khả năng chống oxy hóa và miễn dịch

Khả năng chống oxy hóa và các chỉ số miễn dịch biến động theo mức bổ sung 25-OH-D3, trong đó nhóm 2138 IU/kg cho thấy mức MDA thấp nhất và T-AOC cao nhất (Bảng 3). Hoạt động của các enzyme và mức biểu hiện gen cũng theo xu hướng tương tự, đạt đỉnh tại mức 2138 IU/kg (P < 0.05).

Bảng 3. Ảnh hưởng của 25-OH-D3 lên hoạt động của enzyme chống oxy hóa và miễn dịch ở máu và gan tụy của tôm

Các giá trị trong cùng một hàng có chữ cái khác nhau thì khác biệt đáng kể (P < 0,05)

Nghiên cứu này chỉ ra rằng bổ sung 25-OH-D3 làm tăng đáng kể hoạt động và mức biểu hiện gen của các enzyme chống oxy hóa, với mức cao nhất ghi nhận ở 2138 IU/kg. 25-OH-D3 cũng làm giảm mức MDA, một chỉ số của tổn thương oxy hóa. Vitamin D đã được chứng minh giúp bảo vệ màng tế bào khỏi tác hại của quá trình oxy hóa do gốc tự do gây ra bằng cách ổn định cấu trúc màng tế bào và giảm tính lưu động của màng.

Hình 6. Ảnh hưởng của 25-OH-D3 lên biểu hiện gen liên quan đến chống oxy hóa và miễn dịch ở gan tụy của tôm

Các enzyme chính trong hệ miễn dịch, bao gồm PO, LZM, ALP và ACP, đều tăng đáng kể ở mức 2138 IU/kg (Hình 6). Độ mặn thấp làm suy giảm chức năng miễn dịch của tôm, nhưng bổ sung 25-OH-D3 ở mức phù hợp có thể cải thiện chức năng này, trong khi liều cao lại gây ức chế. Điều này có thể do khả năng của 25-OH-D3 trong việc kích thích sản xuất các peptide kháng khuẩn, trong khi liều cao có thể làm suy yếu đáp ứng miễn dịch chống virus.

4. KẾT LUẬN

25-OH-D3 có khả năng điều chỉnh sự chuyển hóa Ca-P của L. vannamei, đồng thời thúc đẩy sự phát triển, khả năng chống oxy hóa và miễn dịch của tôm. Phân tích cho thấy mức 25-OH-D3 tối ưu trong khẩu phần ăn là 2615 IU/kg. Đồng thời, khoảng tối ưu của 25-OH-D3 trong khẩu phần ăn cho L. vannamei ở điều kiện của nghiên cứu này là từ 2138 đến 4069 IU/kg. Vì vậy, kết quả của nghiên cứu này hỗ trợ việc phát triển và ứng dụng 25-OH-D3 trong ngành tôm tại các trại nuôi ở độ mặn thấp trong tương lai.

Ánh Dương Khang