Kiểm soát quần thể vi khuẩn gây bệnh trên tôm bằng probiotics

Bài báo này được điều chỉnh và tóm tắt từ nghiên cứu Restrepo và cộng sự năm 2021, mô tả đặc điểm cộng đồng vi sinh vật của những con tôm sử dụng chế phẩm sinh học Vibrio diabolicus ILI sau khi thử nghiệm thử thách với mầm bệnh hoại tử gan tụy (AHPND).

Một trong những mầm bệnh gây thiệt hại kinh tế đáng kể đến nuôi tôm là bệnh hoại tử gan tụy cấp tính (AHPND). Tác nhân gây bệnh này là vi khuẩn Vibrio chứa plasmid pV-AHPND. Bệnh AHPND làm cho tế bào gan tụy bị tổn thương nghiêm trọng từ đó dẫn đến tôm chết hàng loạt. 

Mức độ nghiêm trọng của AHPND và hạn chế của kháng sinh buộc các nhà nghiên cứu phát triển những giải pháp thay thế, chẳng hạn như áp dụng chế phẩm sinh học. Để đánh giá tiềm năng sử dụng chế phẩm sinh học nhằm hạn chế các tác động có hại của vi khuẩn gây bệnh hoại tử gan tụy, Restrepo và cộng sự năm 2021 đã đánh giá ảnh hưởng của chủng ILI (Vibrio diabolicus) và đánh giá tác động của chúng với tôm sau khi thử thách với vi khuẩn gây bệnh V. parahaemolyticus.

Tác dụng của probiotics trong nuôi trồng thủy sản

Probiotics là những vi sinh vật mang lại tác dụng có lợi cho vật chủ của chúng, bằng cách ngăn chặn sự xâm nhập của vi khuẩn gây bệnh thông qua tác động đối kháng hoặc kích thích hệ thống miễn dịch của vật chủ. Việc sử dụng probiotics là giải pháp hứa hẹn thay thế cho thuốc kháng sinh và là cách để điều trị và ngăn ngừa dịch bệnh trên tôm nuôi. 

Việc lựa chọn chế phẩm sinh học có thể gây tranh cãi trong một số trường hợp, đặc biệt là trong nuôi trồng thủy sản nơi một số chi vi khuẩn được sử dụng làm chế phẩm sinh học có liên quan chặt chẽ về mặt phát sinh loài (một nhóm sinh vật có tổ tiên chung) với các vi khuẩn gây bệnh. Ví dụ, trong các trại sản xuất tôm giống ở Ecuador, các chủng vi khuẩn có ích thuộc loài vi khuẩn Vibrio alginolyticus và các chủng gây bệnh AHPND là loài Vibrio parahaemolyticus thuộc cùng một nhánh phát sinh loài. Đặc biệt, một chủng trước đây được gọi là chủng V. alginolyticus ILI (trong nghiên cứu này phân loại chúng thành Vibrio diabolicus) đã được phân lập từ ấu trùng tôm khỏe mạnh và được chứng minh là một probiotic hiệu quả.

Nghiên cứu Restrepo và cộng sự năm 2021 đã sử dụng chủng lợi khuẩn ILI (Vibrio diabolicus) được biết đến là một loại lợi khuẩn. Chủng này ban đầu được phân lập từ nước của trại sản xuất ấu trùng tôm khỏe mạnh.

Cây phân loài Vibrio diabolicus ILI. Cây gồm 10 chủng Vibrio diabolicus, 20 chủng Vibrio alginolyticus, 2 chủng Vibrio antiquarius, và 2 chủng Vibrio parahaemolyticus là nhóm ngoài.

Dùng chủng lợi khuẩn ILI (Vibrio diabolicus) trong nuôi tôm

Sau khi cho tôm thẻ chân trắng ăn chế độ ăn có bổ sung probiotic (Vibrio diabolicus ILI), tỉ lệ sống của tôm trước thách thức với chủng V. parahaemolyticus BA94C2 và những thay đổi của cấu trúc cộng đồng vi sinh vật trên dạ dày tôm và gan tụy cũng được đánh giá. 

Các cơ quan liên quan đến miễn dịch - tế bào máu, gan tụy và mang - rất quan trọng trong phản ứng với bệnh hoại tử gan tụy AHPND. Và sự xâm chiếm của dạ dày là bước khởi đầu của quá trình lây nhiễm vi khuẩn Vibiro gây ra bệnh AHPND.

Phân tích đa đạng của hệ vi sinh vật từ mẫu gan tụy và dạ dày.

A) Phân tích thành phần chính cho thấy không có sự phân nhóm rõ ràng giữa 4 phương pháp thí nghiệm khác nhau đối với các mẫu gan tụy.

B) Biểu đồ PCoA cho thấy một sự phân nhóm rõ ràng của hệ vi sinh vật trong dạ dày của những tôm bị nhiễm bệnh so với tôm khỏe mạnh. Khi sử dụng lợi khuẩn ILI hệ vi sinh vật tôm tương đồng với tôm khỏe mạnh.

Việc sử dụng chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản là một giải pháp thay thế thiết thực để tăng cường sức khỏe vật nuôi và ngăn ngừa dịch bệnh. Nghiên cứu cho thấy việc sử dụng các chế phẩm sinh học vi khuẩn như ILI có thể điều chỉnh hệ vi sinh vật chủ và có thể đóng góp như một chất kích thích cho một số loài có tiềm năng lợi khuẩn bằng cách ức chế sự xâm chiếm đường tiêu hóa của mầm bệnh. Sự thay đổi hệ vi sinh vật được tạo ra bởi một chế phẩm sinh học thành công có thể kiểm soát quần thể gây bệnh trong đường tiêu hóa của tôm và kích thích sự sống sót trong nuôi trồng thủy sản.

Chủng V. diabolicus ILI là một chủng vi khuẩn được phân lập từ môi trường trong nuôi tôm ấu trùng đã cho thấy hoạt tính kháng khuẩn chống lại nhiều chủng gây bệnh của các loài Vibrio khác. Nghiên cứu này cho thấy việc bổ sung ILI cho tôm thẻ chân trắng giúp duy trì một cộng đồng vi sinh vật khỏe mạnh trong đường tiêu hóa của tôm sau khi bị thách thức với vi khuẩn gây bệnh AHPND.

Phát hiện này cho thấy chủng ILI có thể được sử dụng như một chế phẩm sinh học để giảm quần thể vi khuẩn gây bệnh hoại tử gan tụy AHPND trên tôm, tăng khả năng sống sót và khả năng chống lại mầm bệnh quan trọng này trong nuôi tôm, mà không có nguy cơ trở thành sinh vật gây bệnh.

Reference: Restrepo, L., Domínguez-Borbor, C., Bajaña, L. et al. Microbial community characterization of shrimp survivors to AHPND challenge test treated with an effective shrimp probiotic (Vibrio diabolicus). Microbiome 9, 88 (2021). https://doi.org/10.1186/s40168-021-01043-8