Cơ chế bảo vệ quan trọng chống lại virus, vi khuẩn và các mầm bệnh khác

Chúng ta cần nhận thức được rằng, các yếu tố bên ngoài có thể ảnh hưởng đến sự tồn tại và tăng trưởng của tôm. Một trong những yếu tố ảnh hưởng đến sự thành công của một vụ nuôi chính là kiểm soát tốt dịch bệnh. Việc kiểm soát này chủ yếu dựa trên an toàn sinh học, dinh dưỡng tốt và giảm các điều kiện gây căng thẳng trong quá trình nuôi.

Theo đó, việc nghiên cứu hệ thống miễn dịch của tôm rất quan trọng, giúp xác định độ nhạy cảm và khả năng chống chịu của tôm nuôi đối với vi sinh vật gây bệnh và ký sinh trùng. Ngoài ra, nghiên cứu này còn giúp cung cấp kiến thức về mối quan hệ giữa các thông số vật lý, hóa học của môi trường nước nuôi và mức độ đáp ứng miễn dịch.

Cơ chế phòng vệ của tôm bao gồm sản xuất các tế bào máu, các tế bào bảo vệ có trong máu của tôm cho phép kiểm soát các cuộc tấn công của các tác nhân bên ngoài như virus, vi khuẩn.

Quá trình hắc sắc tố/melanin hóa (các đốm đen trên vỏ tôm, hình trên) bởi hệ thống prophenoloxidase (ProPO) là một hệ thống phòng vệ chính, bẩm sinh ở động vật không xương sống. Sau khi các vi khuẩn xâm nhập bị tạo thể bao hoặc thực bào, quá trình melanin hóa (liên quan đến các tế bào máu dạng hạt) để tống khứ các mầm bệnh này bằng cách bài tiết qua lớp biểu bì hoặc trong chu kỳ lột xác tiếp theo (hình giữa) nhằm hỗ trợ cho động vật khỏe mạnh.

Tế bào máu – tham gia chống lại mầm bệnh

Tôm thẻ chân trắng giống như các động vật không xương sống khác phụ thuộc vào hệ thống miễn dịch của chúng để bảo vệ mình khỏi những tình huống các vi khuẩn hoặc các phân tử lạ xâm nhập vào mô của chúng. Phản ứng miễn dịch này được biểu hiện thông qua cơ chế tế bào mà trong đó, các tế bào máu đóng vai trò quan trọng.

Máu của tôm là thành phần tế bào máu và thành phần chất lỏng cấu thành từ huyết tương có chứa các yếu tố dịch thể khác nhau (các đại phân tử của hệ tuần hoàn). Các phản ứng miễn dịch của tế bào và thể dịch hoạt động một cách tích hợp tạo ra các cơ chế bảo vệ như hemolymph giúp đông máu; melanin hóa bởi hệ thống prophenoloxidase (ProPO) – một hệ thống phòng vệ bẩm sinh chính ở các động vật không xương sống; sử dụng lectin (bất kỳ nhóm protein nào, đặc biệt là thực vật không phải là kháng thể và không có nguồn gốc từ hệ thống miễn dịch mà liên kết đặc biệt với các thụ thể chứa carbohydrate trên bề mặt tế bào) để nhận biết các tác nhân ngoại lai; và các hệ thống peptide (một hợp chất bao gồm hai hoặc nhiều axit amin được liên kết trong một chuỗi, nhóm carboxyl của mỗi axit được nối với nhóm amino tiếp theo bởi một liên kết thuộc loại -OC-NH-.) kháng khuẩn, kháng nấm và kháng virút hoạt động có can thiệp RNA và một mẫu của các protein nhận dạng. Chúng ta cũng có thể nói thêm đến việc sản xuất các dạng phản ứng oxy, thực bào và tạo thể bao, hai dạng sau chủ yếu được thực hiện bởi các tế bào máu (Iwanaga & Lee, 2005).

Các tế bào máu được tạo ra trong các mô tạo máu của tôm có hai loại:

1. Các tế bào máu có tính kiềm hấp thụ mầm bệnh hoặc có phân tử lạ thông qua quá trình thực bào. Chúng cũng can thiệp vào quá trình đông máu.
2. Hồng cầu dạng hạt hoặc bạch cầu ở dạng hạt – thông qua quá trình tạo thể bao, hình thành nốt sần và gây độc tế bào – phá hủy các yếu tố xâm lấn. Chúng cũng can thiệp vào quá trình melanin hóa (hệ thống ProPO).

Các loại tế bào máu (hyaline và dạng hạt) do tôm thẻ chân trắng sản sinh để chống lại các mầm bệnh và các hạt lạ xâm nhập vào mô của chúng. Ảnh: Carlos Ching.

Các tế bào huyết cầu hyaline bắt đầu phòng vệ khi đối mặt với chấn thương bằng quá trình đông máu, một cơ chế quan trọng giúp bảo vệ tôm mất quá nhiều chất lỏng cũng như giúp bất hoạt các vi khuẩn xâm nhập.

Tiếp theo các tế bào máu dạng hạt sẽ tiết ra các enzyme phòng thủ giúp tiếu diệt các vi khuẩn trước khi chúng bị quá trình thực bào hoặc tạo thể bao của bạch cầu loại bỏ. Khi vi khuẩn bị tạo thể bao hoặc thực bào thì các tế bào hồng cầu dạng hạt sẽ thực hiện quá trình melanin hóa làm chúng bị trơ và trục xuất chúng ra khỏi cơ thể bằng quá trình bài tiết của lớp biểu bì hoặc trong chu kỳ lột xác tiếp theo.

Cơ chế bảo vệ của tế bào máu cũng gây ra sự gia tăng tế bào có gốc tự do và kích thích các tế bào máu hyalin thành tế bào dạng hạt, hoạt động theo cơ chế này giúp tăng tốc độ loại bỏ mầm bệnh bằng quá trình phân hủy.

Minh họa các cơ chế của một phản ứng miễn dịch trong đó các tế bào máu can thiệp khi các mầm bệnh xâm nhập vào mô tôm (Jiravanichpaisal và cộng sự, 2006). 

Ảnh hưởng của chất lượng nước đối với quá trình sản xuất hồng cầu

Việc sản xuất các tế bào máu giống như một sự phản ứng trước sự tấn công của bệnh tật, có liên quan chặt chẽ đến các thông số lý hóa của nước, ví dụ như nhiệt độ, oxy, pH, độ mặn…

Mối quan hệ giữa nhiệt độ và các tế bào máu khi virus đốm trắng tấn công

Các thí nghiệm nghiên cứu về ảnh hưởng của nhiệt độ đối với tôm nhiễm virus đốm trắng WSSV đã chỉ ra rằng, nhiệt độ cao sẽ sản xuất lượng hồng cầu nhiều hơn nhiệt độ thấp. Tôm nhiễm WSSV sẽ đạt tỷ lệ sống 100% khi được nuôi ở nhiệt độ 33^oC, trong khi những con được nuôi ở nhiệt độ 27^oC chỉ đạt tỷ lệ sống 10%. Điều này là bởi, ở nhiệt độ 33^oC, lượng tế bào hồng cầu được sản xuất ra nhiều hơn.

Tổng số tế bào máu/ml trong huyết tương của tôm thẻ ấu niên L. vannamei bị nhiễm WSSV qua đường miệng trong nước ở nhiệt độ 33^oC và 27^oC trong 8 ngày (Sonnenholzner và cộng sự, 2002). 

Một nghiên cứu khác của Wongmanneeprateep et al. (2010), duy trì tôm giống bị nhiễm bệnh đốm trắng ở nhiệt độ ổn định 32 ± 1^oC trong vòng 7 ngày liên tục giúp loại bỏ sự lây nhiễm SWWS. Nghiên cứu này là cơ sở để thử nghiệm nuôi mương raceway ở đó ấu trùng tôm bị nhiễm WSSV đều được sạch bệnh sau 7 ngày ở nhiệt độ 32 ± 1^oC.

Điều trị để làm sạch tôm thẻ giống L. vannamei bị nhiễm WSSV trong các mương raceway. Nhiệt độ được duy trì ở mức 32 ± 1 độ C trong 7 ngày. Cách điều trị này đã được lập lại từ giai đoạn mysis đến giai đoạn ấu niên (Limsuwan, 2015).

Mặt khác, cần cân nhắc đến nguy cơ rủi do khi tăng nhiệt độ lên trên 30^oC, bởi quần thể vi khuẩn Vibrio có thể tăng lên. Trong trường hợp này, cần cung cấp chế độ ăn bổ sung cho ấu trùng tôm, ví dụ các axit hữu cơ có tác dụng diệt khuẩn đối với Vibrio và sử dụng men vi sinh xử lý sinh học môi trường nước kiểm soát lượng vi khuẩn Vibrio.

Nồng độ oxy hòa tan và quá trình sản xuất hồng cầu trong quá trình vi khuẩn Vibrio tấn công

Nồng độ oxy thấp có thể ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của tôm bởi quá trình hô hấp và áp suất thẩm thấu của tôm giảm ở mức cực đoan có thể gây tử vong.

Việc sản xuất hồng cầu của tôm phụ thuộc vào nồng độ oxy trong nước khi các vi khuẩn Vibrio tấn công. Điều này được thể hiện bằng các thử nghiệm được thực hiện ở các nồng độ oxy khác nhau (7,5, 5,5, 3,5 và 2,0 ppm oxy hòa tan trong nước). Vi khuẩn gây bệnh Vibrio spp. có thể được kiểm soát khi nồng độ oxy hòa tan ở mức 5,4 và 7,5 mg/L, trong khi số lượng tế bào máu tương đối thấp ở nồng độ 2,0 và 3,5 mg/L khiến tôm có khả năng phòng vệ rất thấp trước các cuộc tấn công của vi khuẩn này.

Ảnh hưởng của nồng độ oxy hòa tan (DO) trong quá trình sản xuất các tế bào máu trong một đợt tấn công của vi khuẩn Vibrio trên tôm thẻ L. vannamei. 

Độ pH đối với đáp ứng miễn dịch của tôm

Các nghiên cứu được thực hiện trên tôm thẻ chân trắng phơi nhiễm với chủng vi khuẩn gây bệnh Vibrio alginolyticus (8,0 x 10⁵CFU) ở các độ pH khác nhau cho thấy sự khác biệt về tỷ lệ sống. Ở mức pH thấp nhất (6,5) và cao nhất (10,1) cho thấy tỷ lệ sống thu được thấp nhất, trong khi tỷ lệ sống cao nhất thu được ở pH 8.2. Tuy nhiên, vi khuẩn gây bệnh tiếp tục làm giảm tỷ lệ sống ở tất cả các mức độ pH khi kéo dài số giờ phơi nhiễm.

Tỉ lệ sống của tôm thẻ L. vannamei trong các điều kiện pH khác nhau sau khi nhiễm Vibrio alginolyticus. Tỉ lệ sống này có liên quan đến đáp ứng miễn dịch của tôm, với các tỉ lệ sống thấp nhất xảy ra ở pH 6,5 và 10,1 (Li & Chen, 2008).

Nghiên cứu này đã cho thấy rằng, yếu tố quan trọng nhất để ngăn chặn vi khuẩn Vibrio là oxy hòa tan, tuy nhiên nếu có sự thay đổi đột ngột về pH, tỷ lệ sống của tôm có thể bị giảm xuống do bị giảm các cơ chế hoạt động như giảm thực bào ở các tế bào máu, ngay cả trong trường hợp nồng độ oxy hòa tan ở mức cao.

Thay đổi độ mặn đột ngột làm giảm phản ứng miễn dịch của tôm

Khi có sự thay đổi đột ngột của độ mặn từ cao (25ppt) sang độ mặn thấp hơn ( 5-15 ppt), khả năng phòng vệ miễn dịch của tôm và khả năng chống lại vi khuẩn Vibrio bị giảm đi. Trong trường hợp độ mặn thay đổi từ thấp lên cao thì tỷ lệ sống không bị ảnh hưởng.

Hoạt động thực bào của tôm thẻ chân trắng duy trì ở pH 8.2 sau đó được chuyển sang pH 6,5, pH 8,2 (đối chứng) hoặc 10,1 trong 6, 12, 24, 72 và 120 giờ. Độ mặn được duy trì ở mức 34 ppt và nồng độ oxy hòa tan trên 5 ppm (Li & Chen, 2008).

Song song với việc quản lý môi trường nước nuôi, cần chú ý thêm đến chế độ ăn uống. Bổ sung thêm các loại thức ăn có khả năng kháng khuẩn, sử dụng các loại axit hữu cơ có thể ức chế hoặc loại bỏ vi khuẩn gây bệnh trên tôm. Các chất kích thích miễn dịch như beta-glucans, nucleotide, selenium và kẽm làm tăng sản xuất tế bào máu trong tôm.

Ái Lam ( Theo Revista Acuacultura – Phòng Nuôi trồng Thủy sản Quốc gia, số 126, tháng 12 năm 2018).