Hiểu biết về các tế bào máu tôm

Quay lại

Hiểu biết về các tế bào máu tôm

: 958

Một cơ chế quan trọng để phòng chống virút, vi khuẩn và các mầm bệnh khác.

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 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 (hình dưới).

Các nhà sản xuất tôm đang tìm cách cải thiện lợi nhuận của vụ nuôi phải nhận thức được các yếu tố bên ngoài có thể ảnh hưởng đến tỉ lệ sống và sức tăng trưởng của tôm. Một trong những yếu tố hạn chế thành công trong nuôi tôm là kiểm soát dịch bệnh. Sự kiểm soát này chủ yếu dựa trên an toàn sinh học, dinh dưỡng tốt và giảm các điều kiện căng thẳng trong quá trình nuôi.

Về khía cạnh này, nghiên cứu về hệ thống miễn dịch của tôm biển nổi lên như là một nguồn kiến thức để xác định mức độ nhạy cảm/dễ mắc bệnh của động vật và khả năng đề kháng các vi sinh vật và ký sinh trùng gây bệnh. Ngoài ra, những nghiên cứu này cung cấp kiến thức có giá trị về mối liên quan giữa các thông số hóa lý của nước và mức độ đáp ứng miễn dịch.

Các cơ chế phòng vệ của tôm cho phép kiểm soát các cuộc tấn công của những tác nhân bên ngoài như là các loài virút và vi khuẩn bao gồm sản xuất các tế bào máu, các tế bào phòng vệ có trong máu của tôm. Đây là chủ đề chính của bài viết này, được điều chỉnh và tóm tắt từ ấn phẩm gốc trong Revista Acuacultura – Phòng Nuôi trồng Thủy sản Quốc gia, số 126, tháng 12 năm 2018.

Các tế bào máu (hemocytes) tham gia chống lại các mầm bệnh

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

Máu của tôm – huyết tương – có thành phần là 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 đáp ứng miễn dịch tế bào và dịch thể hoạt động theo cách tích hợp tạo ra các cơ chế phòng vệ như 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 (Hình 1) được tạo ra trong các mô tạo máu của tôm và có hai loại:

1. Các tế bào máu hyaline (các tế bào máu không chứa hoặc chỉ có một vài hạt tế bào chất) hấp thụ các mầm bệnh hoặc các hạt lạ thông qua quá trình thực bào. Chúng cũng can thiệp vào quá trình đông máu.

2. Các tế bào máu hạt hoặc bạch cầu 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).

Hình 1: Các loại tế bào máu (hyaline và dạng hạt) do tôm thẻ chân trắng Thái Bình Dương (Litopenaeus vannamei) sản sinh để chống lại các mầm bệnh và các hạt lạ xâm nhập vào mô của chúng. Ảnh của Carlos Ching.

Các tế bào máu hyaline bắt đầu phòng vệ khi đối mặt với một tổn thương trong quá trình đông máu, đây là một cơ chế chủ chốt để bảo vệ tôm khỏi mất quá nhiều chất lỏng cũng như bắt giữ và bất động các vi khuẩn xâm nhập. Tiếp theo, các tế bào máu hạt tiết ra các enzyme phòng vệ tiêu diệt các vi khuẩn trước khi chúng bị loại bỏ bởi các bạch cầu hạt khác thông qua các quá trình thực bào và/hoặc tạo thể bao. Một khi các vi khuẩn bị tạo thể bao hoặc thực bào thì quá trình melanin hóa cũng được thực hiện bởi các tế bào máu hạt sẽ để chúng trơ và làm cho chúng trục xuất ra ngoài bởi sự bài tiết của lớp biểu bì hoặc trong chu kỳ lột xác tiếp theo.

Cơ chế phòng vệ của tế bào máu cũng gây gia tăng các tế bào có các gốc tự do và kích thích các tế bào máu hyaline trở thành các tế bào máu hạt, theo cách này gia tăng tốc độ loại bỏ các mầm bệnh bằng quá trình mất hạt (một quá trình của tế bào để giải phóng các phân tử kháng khuẩn, gây độc tế bào hoặc các phân tử khác từ các túi tiết được gọi là hạt tìm thấy bên trong một số tế bào.) (Hình 2).

Hình 2: 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).

* Opsonin là bất kỳ protein nào khác nhau (như kháng thể hoặc bổ thể) liên kết với các hạt và tế bào lạ (như vi khuẩn) làm cho chúng dễ bị tác động của các thực bào.

Chất lượng nước và ảnh hưởng của chất lượng nước đến việc sản xuất tế bào máu

Việc sản xuất các tế bào máu như là một phản ứng với các cuộc tấn công của bệnh có liên quan chặt chẽ đến các thông số hóa lý của nước, như nhiệt độ, oxy hòa tan, pH và độ mặn, như chúng ta sẽ nhìn thấy dưới đây.

Mối quan hệ của nhiệt độ – các tế bào máu khi virút đốm trắng tấn công

Các thử nghiệm về ảnh hưởng của nhiệt độ trên tôm bị nhiễm virút đốm trắng (WSSV) đã cho thấy việc sản xuất các tế bào máu nhiều hơn xảy ra ở nhiệt độ cao hơn (Sonnenholzner và cộng sự, 2002). Các động vật bị nhiễm bệnh đốm trắng WSSV đạt tỷ lệ sống 100% khi nuôi ở 33 độ C, trong khi nhóm được nuôi ở 27 độ C chỉ đạt được tỷ lệ sống 10%. Điều này do thực tế là ở 33 độ C thì việc sản xuất tế bào máu lớn hơn (Hình 3).

Hình 3: 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 độ C và 27 độ C trong 8 ngày (Sonnenholzner và cộng sự, 2002).

Một nghiên cứu khác được xem xét là nghiên cứu của Wongmanneeprateep và cộng sự (2010), trong đó duy trì tôm ấu niên bị nhiễm bệnh đốm trắng ở nhiệt độ không đổi 32 ± 1 độ C trong 7 ngày liên tiếp, nhờ vậy loại bỏ WSSV. 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 độ C (Limsuwan, 2015, Hình 4).

Hình 4: 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 phải cân nhắc xem có nguy cơ rủi ro khi tăng nhiệt độ trên 30 độ C, vì quần thể vi khuẩn Vibrio có thể tăng lên (Chen và cộng sự, 2005), trong trường hợp đó có thể cho ấu trùng tôm chế độ ăn bổ sung, ví dụ như các axit hữu cơ tạo ra tác dụng diệt khuẩn đối với Vibrio và xử lý sinh học (sử dụng men vi sinh) môi trường nước để kiểm soát quần thể vi khuẩn.

Nồng độ oxy hòa tan và quá trình sản xuất tế bào máu trong một đợt vi khuẩn Vibrio spp. tấn công

Nồng độ oxy hòa tan trong nước là một trong những thông số quan trọng nhất trong nuôi tôm và bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường như thực vật phù du phát triển nhiều và tích tụ quá nhiều chất hữu cơ dưới đáy ao. Điều này làm tăng hoạt động của vi khuẩn và dẫn đến tiêu thụ oxy quá mức. Nồng độ oxy thấp có thể ảnh hưởng đến tỉ lệ sống và tăng trưởng của tôm, vì hô hấp và áp suất thẩm thấu của tôm giảm ở mức cực đoan có thể gây chết.

Quá trình sản xuất các tế bào máu trong tôm biển phụ thuộc vào nồng độ oxy trong nước khi vi khuẩn gây bệnh như Vibrio spp. 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) (Hình 5). 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 (Ling- Xu Jiang và cộng sự, 2005).

Hình 5: 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 (Ling-xu Jiang và cộng sự, 2005).

Đáp ứng miễn dịch của tôm ở các độ pH khác nhau

Các nghiên cứu được thực hiện trên tôm thẻ L. vannamei 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 cuối cùng (Li và Chen 2008). Tỷ lệ sống thấp nhất thu được ở pH thấp nhất (6,5) và cao nhất (10,1), 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 kịch bản pH khi số giờ phơi nhiễm tiếp diễn (Hình 6).

Hình 6: 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 kém nhất xảy ra ở pH 6,5 và 10,1 (Li và Chen, 2008).

Nghiên cứu về ảnh hưởng của pH đối với tỉ lệ sống của tôm (Li và Chen, 2008) cho thấy trong nuôi tôm thì thông số quan trọng nhất để ngăn chặn bệnh do Vibrio là nồng độ oxy hòa tan. Tuy nhiên, nếu có các thay đổi đột ngột về độ pH, tỉ lệ sống của tôm có thể giảm do giảm các cơ chế phòng vệ như hoạt động thực bào (Hình 6), ngay cả khi nồng độ oxy hòa tan cao.

Những thay đổi độ mặn đột ngột làm giảm đáp ứng miễn dịch của tôm

Các thí nghiệm được thực hiện trên tôm ở độ mặn 25 ppt, được tiêm Vibrio alginolyticus (1.0 x 104CFU) và sau đó được chuyển sang độ mặn 5, 15, 25 (đối chứng) và 35 ppt trong 24 đến 96 giờ cho thấy tỷ lệ tôm chết cao nhất xảy ra ở các nhóm tôm được chuyển từ 25 xuống 5 ppt ‰ so với tôm được chuyển từ 25 lên 35 ppt. Tôm được phân tích tổng số tế bào máu, hoạt tính phenol oxydase, bùng nổ hô hấp (đôi khi được gọi là nổ oxy hóa, là sự giải phóng nhanh chóng các loại oxy phản ứng từ các loại tế bào khác nhau), hoạt tính superoxide dismutase, hoạt động thực bào và tác dụng diệt khuẩn đối với V. alginolyticus.

Các kết quả cho biết khi một sự thay đổi đột ngột được thực hiện từ độ mặn cao hơn (25 ppt) xuống độ mặn thấp hơn (15 hoặc 5 ppt), khả năng phòng vệ miễn dịch của tôm và khả năng kháng lại Vibrio bị giảm. Trong khi nếu tôm ở độ mặn thấp (25 ppt) được chuyển sang độ mặn cao (35 ppt), tỉ lệ sống của động vật không bị ảnh hưởng (Hình 7). Do đó, một cách thức thích nghi được khuyến nghị cho phép động vật có một thời gian thích nghi để điều hòa thẩm thấu với độ mặn của nước mà không ảnh hưởng đến đáp ứng miễn dịch của chúng (có sự hiện diện của Vibrio) và theo đó đến tỉ lệ sống của chúng.

Hình 7: Hoạt động thực bào của tôm thẻ L. vannamei duy trì ở pH 8.2 và 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 và Chen, 2008).

Hình 8: Tổng số tế bào máu (A) và hoạt tính phenoloxidase (B) của tôm thẻ L. vannamei duy trì ở độ mặn 25 ppt lúc ban đầu và sau 12, 24, 48 và 72 giờ sau khi chuyển sang độ mặn 5, 15, 25 và 35 ppt. Mỗi thanh đứng đại diện cho giá trị trung bình của tám định thức với sai số chuẩn (các chữ cái khác nhau là các giá trị khác nhau đáng kể với p <0,05).

Song song với việc quản lý môi trường nước một cách hợp lý trong các đợt dịch bệnh tấn công để sản xuất nhiều tế bào máu hơn, nên bổ sung cho tôm các loại thức ăn chức năng có tác dụng kháng khuẩn như sử dụng các loại axit hữu cơ có thể ức chế và/hoặc loại bỏ vi khuẩn gây bệnh trên tôm, các chất kích thích miễn dịch bao gồm như beta-glucans, nucleotide, selenium và kẽm làm tăng sản xuất tế bào máu trong tôm.

BioAqua.vn

Nguồn: Dr. Carlos Ching, January 2019, The Global Aquaculture Alliance Magazine

 


 

Bổ sung axit hữu cơ ‘ORGANIC ACID’ cho tôm và cá nuôi

 

Chia sẻ

Quay lại