Thủy Sản Hoàng Nam xin chia sẻ bài viết về ứng dụng quan trọng của probiotic trong nghề nuôi trồng thủy sản để phòng các bệnh do vi khuẩn gây ra trên động vật thủy sản.
Ứng dụng của các chủng probiotic có khả năng phân giải quorum sensing trong nuôi động vật thủy sản ở tương lai để thay thế việc sử dụng kháng sinh trong việc chống lại sự nhiễm khuẩn.
1. Định nghĩa quorum sensing
Quorum sensing là một cơ chế hoạt động do sự thể hiện quá trình kết hợp gen của vi khuẩn trong một phương thức phụ thuộc mật độ. Quá trình này phụ thuộc vào quá trình sinh sản. Sự phát hiện và phóng thích của các phân tử hóa học tín hiệu gọi là điều khiển tự động (Miller & Bassler, 2001). Nhiều quá trình trong thế giới vi khuẩn được điều tiết bởi quorum sensing, bao gồm quá trình cộng sinh, sản xuất kháng sinh, tự tạo thành màng sinh học, hiện tượng phát sáng sinh học, và động lực của vi khuẩn gây bệnh (Lazdunski và ctv, 2004).
Trong thế giới vi khuẩn tồn tại cả hai loại ngôn ngữ quorum sensing, ngôn ngữ phổ biến và ngôn ngữ đặc hiệu, cho phép vi khuẩn giao tiếp trong cùng một loài và giữa các loài. Quá trình quorum sensing ở vi khuẩn Gram âm được điều khiển bởi phân tử tín hiệu AHL (N-acyl-homoserine lactone). Ở vi khuẩn Gram dương, quá trình quorum sensing được điều khiển bởi các phân tử oligopeptide có chiều dài 5 – 17 amino acid.
2. Sự phân hủy sinh học quá trình quorum sensing ở vi khuẩn gây bệnh
Một trong những tiếp cận trong việc ức chế quorum sensing của vi khuẩn gây bệnh là việc phân lập những vi khuẩn probiotic có khả năng phân hủy quorum sensing. Đã có khá nhiều nghiên cứu về việc sử dụng những vi khuẩn có khả năng sử dụng phân tử quorum sensing làm nguồn carbon và nitơ, vì vậy, chúng được sử dụng để phòng và trị các bệnh có liên quan đến quorum sensing ở thực vật (Uroz và ctv, 2003). Tuy nhiên, các nghiên cứu về quá trình quorum sensing trong thủy sản vẫn còn khá ít. Vibrio harveyi là vi khuẩn gây bệnh đối với nhiều động vật thủy sản (Gomez – Gil và ctv, 2004). Vi khuẩn này có ba hệ thống quorum sensing khác nhau, điều tiết sự biểu hiện của các gene liên quan đến quá trình phát sáng sinh học (Henke và Bassler, 2004). Gần đây, Manefield và ctv (2000) tìm thấy hiện tượng phát sáng và sản xuất toxin ở Vibrio harveyi bị ức chế khi bổ sung furanone, chất ức chế quorum sensing. Furanone khi bổ sung vào bể ương làm giảm tỷ lệ chết của ấu trùng tôm sú Penaeus monodon. Defoirdt và ctv (2005) phát hiện thấy hệ thống quorum sensing AI-2 ở Vibrio harveyi có liên quan đến động lực của nó đối với Artermia. Mặc khác trên rotifer Brachionus plicatilis, Tinh và ctv (2007) tìm thấy cả hai hệ thống quorum sensing HAI-1 và AI-2 quyết định động lực của Vibrio harveyi đối với sinh vật này. Việc bổ sung furanone vào bể nuôi Artermia hoặc rotifer giúp làm giảm động lực của Vibrio harveyi. Trong một nghiên cứu gần đây nhất, Tinh và ctv (2007, in press) phân lập một hỗn hợp probiotic từ hệ tiêu hóa của tôm, có khả năng phân hủy phân tử quorum sensing của Vibrio harveyi. Hỗn hợp probiotic này giúp làm tăng tốc độ tăng trưởng của rotifer khi bị cảm nhiễm với Vibrio harveyi.
enzyme có thể ức chế phân tử AHL đã được khám phá ở các loài vi khuẩn thuộc nhóm ß-Proteobacteria (Zhang và ctv., 2002), α-Proteobacteria (Uroz và ctv., 2003) và γ-Proteobacteria (Uroz và ctv., 2003) cũng như ở một số lòai thuộc nhóm vi khuẩn Gram dương (Dong và ctv., 2002). Những lòai vi khuẩn này có thể khóa hệ thống quorum sensing của những loài vi khuẩn cạnh tranh để đạt được ưu thế chọn lọc. Ví dụ như, đó là trường hợp của những vi khuẩn sinh sống ở gần các vi khuẩn điều khiển quá trình tiết ra chất kháng sinh thông qua quorum sensing (Pierson và ctv., 1998). Quá trình ức chế thật sự các hợp chất tín hiệu có thể được xúc tác bởi hai lọai enzyme: AHL lactonase và AHL acylase. Bên cạnh đó, enzyme acylase của các sinh vật bậc cao cũng có thể ức chế các phân tử AHL (Xu và ctv., 2003).
Từ những kết quả đạt được bằng cách sử dụng những kỹ thuật bẻ gãy hệ thống quorum sensing của vi khuẩn gây bệnh cho thấy rằng đây là một biện pháp đầy hứa hẹn thay thế cho sử dụng kháng sinh trong việc chống lại sự nhiễm khuẩn. Cách tiếp cận này cũng có thể có giá trị trong nuôi trồng thủy sản, khi mà mối liên hệ giữa quorum sensing và sự thể hiện yếu tố động lực của một số vi khuẩn gây bệnh ở động vật thủy sản đã được chứng minh.
Từ kết quả nghiên cứu trên các probiotic có khả năng phân giải quorum sensing sẽ được chọn để tạo chế phẩm vi sinh với mục tiêu hạn chế sử dụng kháng sinh trong nuôi trồng thủy sản.
"Thủy Sản Hoàng Nam hướng tới một nền nông nghiệp bền vững"
