Vibrio harveyi- tác nhân gây bệnh nguy hiểm trong nuôi trồng thủy sản

  • Thứ sáu, 10/09/2021, 17:50 GMT+7
  • Lượt xem: 136

Vibrio harveyi, thuộc họ Vibrionaceae của lớp Gammaproteobacteria. Sinh vật này là một vi khuẩn gây bệnh nghiêm trọng từng được phát hiện cho cá biển và động vật không xương sống, bao gồm cả tôm, trong nuôi trồng thủy sản. Cá bị bệnh có thể biểu hiện một loạt các tổn thương, bao gồm tổn thương mắt hoặc mù mắt, viêm dạ dày-ruột, hoại tử cơ, loét da và thối đuôi. Ở tôm, V. harveyi được coi là tác nhân gây bệnh của bệnh Vibriosis phát sáng, hội chứng đốm đỏ. Có một tình trạng khác ở tôm được gọi là Bolitas negricans, nơi đường tiêu hóa chứa đầy những khối mô bong tróc. Người ta nhận thấy rằng cơ chế gây bệnh của V. harveyi có thể khác nhau ở cá và tôm. Ở tôm, cơ chế gây bệnh liên quan đến lipopolysaccharide nội độc tố, và các protease ngoại bào, và tương tác với vi khuẩn. Ở cá, cơ chế gây bệnh liên quan đến hemolysin ngoại bào, được xác định là một phospholipase B và có thể làm bất hoạt tế bào cá bằng quá trình apoptosis, thông qua con đường hoạt hóa caspase. V. harveyi có thể đi vào trạng thái được gọi là “có thể sống được nhưng không thể nuôi cấy” (VBNC) và sự hồi sinh của các tế bào VBNC có thể là một lý do quan trọng cho sự bùng phát bệnh Vibriosis trong nuôi trồng thủy sản. Các biện pháp kiểm soát dịch bệnh tập trung vào việc bổ sung chế độ cho ăn, chất kích thích miễn dịch không đặc hiệu, vắc xin và ở mức độ thấp hơn là kháng sinh và các hợp chất kháng khuẩn khác.

Giới thiệu

Vibrio harveyi, xuất hiện tự nhiên trong các môi trường sống ở biển, đã phát triển thành tác nhân gây bệnh quan trọng cho các loài cá biển và động vật không xương sống (đặc biệt là tôm penaeid), đặc biệt là ở các vùng nước ấm của châu Á, Nam Âu và Nam Mỹ. Tuy nhiên, V. harveyi không phải lúc nào cũng được xuất hiện từ động vật bị bệnh. Thay vào đó, có một số bằng chứng cho thấy mầm bệnh này có thể được phát triển từ các quần thể vi sinh vật hỗn hợp khác. Bài viết này thảo luận về đặc điểm sinh học của V. harveyi, đặc biệt là các khía cạnh liên quan đến vai trò của nó như một tác nhân gây bệnh nghiêm trọng cho nghề nuôi trồng thủy sản.

Phân loại

Vibrio harveyi là một thành viên của chi Vibrio, trong họ Vibrionaceae, bộ Vibrionales, lớp Gammaproteobacteria và phân lớp Proteobacteria. Việc phân loại sinh vật đã phát triển từ tên ban đầu của nó là Achromobacter harveyi thành Lucibacterium harveyi và Beneckea harveyi đến cái tên được chấp nhận hiện nay là V. harveyi. Việc xác định các dòng phân lập đã tiến triển từ kiểu hình, huyết thanh đến kiểu gen. Kiểu hình của V. harveyi là các vi khuẩn hình que kị khí Gram âm, cần natri clorua để phát triển và di chuyển bằng fagella phân cực (Hình 1a, b). Sinh trưởng trên môi trường TCBS (Hình 1c). Tuy nhiên, kiểu hình có thể bị thay đổi do nhiễm vi rút Vibrio harveyi myovirus như thực khuẩn thể (VHML) Bằng gen 16S rRNA hoặc giải trình tự toàn bộ bộ gen, V. harveyi rõ ràng là một loài chính của Vibrio.

UntitledHình 1 Hình thái của các chủng Vibrio harveyi. a - Sự phát triển của V. harveyi VIB 391 trên thạch 2216E; b - phát quang của V. harveyi VIB 391; c - sự phát triển của V. harveyi VIB 645 trên thạch TCBS; d - tế bào VIB 645trên kính hiển vi điện tử. Tỉ lệ = 1 μm

Các bệnh gây ra

Vibrio harveyi có liên quan đến bệnh tật ở nhiều loài cá nước ấm và động vật không xương sống. Danh sách các vật chủ rất phong phú, bao gồm cá heo đen bạc (Acanthopagrus cuvieri) và cá mú đốm nâu (Epinephelus tauvina) ở Kuwait, cá đũi (Dentex dentex) và cá mòi nuôi (Solea senegalensis) ở Tây Ban Nha, cá rô biển nuôi (Lateolabrax japonicus) và cá mú nuôi lồng (Epinephelus awoara) ở Trung Quốc.

V. harveyi thường liên quan đến bệnh về mắt, ví dụ ở bệnh ngủ (Centropomus undecimalis) trên cá măng  ở Philippines. Nếu không có phương pháp điều trị hiệu quả, cá bị nhiễm bệnh chắc chắn sẽ bị mù. Ở cá, V.harveyi cũng được cho là gây ra bệnh viêm dạ dày-ruột, viêm ruột hoại tử, nốt sần trên túi tinh, vảy cá và hoại tử cơ, loét da, thối đuôi ở các loài khác nhau. Với lần nhiễm trùng thứ cấp, cá sẽ không còn hoạt động, hôn mê, mất phương hướng và xuất hiện các khối u dưới vùng da hoại tử. Ngoài ra, V. harveyi có liên quan đến bệnh giống vi khuẩn Vibriosis ở cá thu ngựa Nhật Bản (Trachurus japonicus) khi nhiệt độ nước> 25 ° C.

Ở đây, cá thể hiện một bệnh lý đa dạng, cụ thể là bệnh melanosis, hành vi bơi lội thất thường, chứng sưng mắt hai bên và xuất huyết trên / trong các cơ quan nội tạng. Một tình huống thú vị đã xảy ra ở Malaysia khi cá mú lai giống (E. polyphekadion × E. fuscoguttatus) bị thiệt hại 29% trong 10 ngày với cá bệnh trở nên lờ đờ, tiết nhiều chất nhờn, thối rữa, tắc nghẽn não, gan và thận và sưng to lách. V. alginolyticus và V. harveyi được nuôi cấy từ những con cá bị bệnh; cả hai sinh vật đều thể hiện khả năng gây bệnh trong các thí nghiệm lây nhiễm dựa trên cơ sở phòng thí nghiệm. Thật vậy, việc sử dụng đồng thời cả hai sinh vật dẫn đến bệnh nặng hơn so với khi sử dụng các mẫu cấy đơn lẻ.

Vibrio harveyi đặc biệt gây khó khăn trong nuôi tôm. Mầm bệnh đã được thu từ các đợt bùng phát của Bolitas negricans (tiếng Tây Ban Nha = quả bóng nhỏ; tôm bệnh có chứa mô biểu bì bóng có thể gây tắc nghẽn đường tiêu hóa) ở Ecuador và bệnh Vibriosis (tôm bị bệnh có thể phát sáng trong bóng tối), và liên quan đến bệnh đen vỏ ở tôm sú (Penaeus monodon) ở Ấn Độ và bệnh trắng đuôi do vi khuẩn ở tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) ở Trung Quốc. Với bệnh thứ cấp, tỷ lệ chết hàng loạt đã được báo cáo trong đó tôm bị nhiễm bệnh có biểu hiện tổn thương màu trắng hoặc đục ở đuôi, được cho là do hoại tử cơ.

Cùng với V. parahaemolyticus, V. owensii, V. campbellii, và V. punensis, V. harveyi đã được báo cáo là gây ra bệnh hoại tử gan tụy cấp tính (AHPND) ở tôm thẻ chân trắng (L. vannamei) trong các ao nuôi tôm của Malaysia. Điều này thật thú vị, vì cho đến nay AHPND chỉ được biết là do tác nhân V. parahaemolyticus.

Chẩn đoán

Các đặc điểm chẩn đoán chính, có thể gây nhầm lẫn với V. alginolyticus, bao gồm sự hiện diện của các Gram âm kị khí phát triển ở 11–40 ° C trong 3–8% natri clorua, tạo ra catalase, oxidase, indole, lysine và ornithine decarboxylase, nhưng không phải arginine dihydrolase, nitrat khử, âm tính với phản ứng Voges Proskauer. Tuy nhiên, các phương pháp tiếp cận phân tử hiện đại đã nâng cao độ chính xác của các chẩn đoán, và bao gồm giải trình tự gen 16S rRNA, đã trở thành phương pháp được ưa chuộng để xác định chính xác các chủng phân lập và đã xác định thành công 36 chủng phân lập từ Úc. Đáng chú ý là phản ứng chuỗi polymerase (PCR) dựa trên gen V. harveyi toxR rất nhạy, tức là có khả năng phát hiện 4,0 × 103 tế bào / ml và đặc biệt với V. harveyi nhưng không có vi khuẩn Vibrio nào khác.

Cơ chế gây bệnh

Chúng tôi sẽ mở đầu bằng cách nêu rõ rằng phần lớn nghiên cứu về khả năng gây bệnh liên quan đến việc sử dụng các mẫu cấy trong phòng thí nghiệm, một số trong số đó có tính xác thực không chắc chắn. Do đó, có thể có các câu hỏi liên quan đến việc liệu nghiên cứu có thực sự sử dụng các mẫu cấy V. harveyi thuần chủng hay không và mức độ liên quan thực tế đối với vật chủ. Vật chủ phản ứng như thế nào khi bị V. harveyi cảm nhiễm? Sử dụng kỹ thuật SSH có thể xác định được một số gen liên quan đến hệ miễn dịch, chẳng hạn như gen protein sốc nhiệt (HSP) 70 và gen phức hợp tương thích mô chính (MHC), từ thận và lá lách của bọ hung (Scophthalmus maximus) bị nhiễm V. harveyi. Sự điều hòa phiên mã nhanh chóng sau khi nhiễm V. harveyi có thể quan trọng đối với tỷ lệ sống ở cá. Hơn nữa, các chủng V. harveyi gây bệnh được phân lập từ mẫu bị bệnh có khả năng kháng thuốc diệt khuẩn cao hơn trong huyết thanh cá, và gây ra hoạt động bùng nổ hô hấp cao hơn ở các đại thực bào đầu thận của vật chủ.

Nhiều yếu tố độc lực, chẳng hạn như hemolysins, protease, lipopolysaccharide (LPS), khả năng liên kết với sắt, tương tác với vi khuẩn, sự hình thành bioflm và giao tiếp vi khuẩn đã được xác định. Chắc chắn khả năng gây bệnh lây nhiễm sự tương tác giữa hai hoặc nhiều yếu tố độc lực hoạt động cùng nhau hoặc tuần tự. Hơn nữa, điều quan trọng là phải nhận ra rằng cơ chế gây bệnh của V. harveyi đối với cá và động vật không xương sống có thể rất khác nhau.

Biofilms

Biofilms hình thành khi các sinh vật bị thu hút về phía một bề mặt hoặc tình cờ đến một bề mặt, bị dính vào và sau đó sinh sôi. Sự gắn kết đặc hiệu với chitin bằng các protein liên kết chitin là một cơ chế quan trọng để bám dính và xâm chiếm khu vực của V. harveyi. Nghiên cứu đã chứng minh rằng V. harveyi có thể sống sót trong các trại sản xuất tôm giống do khả năng hình thành các màng sinh học tạo ra khả năng chống lại thuốc kháng sinh và chất khử trùng.

Sản phẩm ngoại bào (ECP)

Vibrio harveyi đã được biết là có độc tính thấp đối với tế bào cá và động vật không xương sống, đồng thời tạo ra ECP, bao gồm hemolysin, caseinase, gelatinase, lipase và phospholipase. Khi ấu trùng Artemia được tiêm một loạt các chủng V. harveyi, mối tương quan giữa tỷ lệ chết của Artemia và sản xuất protease, phospholipase, hoặc các tế bào bên của việc nuôi cấy V. harveyi đã được quan sát, nhưng không có mối tương quan giữa tỷ lệ chết và khả năng sản xuất lipase hoặc gelatinase. Một protease cysteine ​​ngoại bào tiết ra từ V. harveyi được coi là ngoại độc tố chính đối với tôm sú. Tuy nhiên, cùng một dòng V. harveyi gây bệnh trên tôm sú lại không gây bệnh tương tự trên cá, chỉ ra rằng cơ chế gây bệnh của V. harveyi đối với tôm và cá có thể khác nhau.

Kiểm soát dịch bệnh

Sự lây lan của bệnh liên quan đến V. harveyi chắc chắn đã dẫn đến nhiều nghiên cứu nhằm mục đích kiểm soát. Sự quan tâm bắt đầu với việc sử dụng các chất kháng sinh như oxytetracycline và đã thành công. Tuy nhiên, mối quan tâm về dư lượng kháng sinh và sự xuất hiện các dòng khuẩn kháng kháng sinh đã góp phần vào nghiên cứu trong các lĩnh vực kiểm soát bệnh tật khác, đặc biệt là phòng bệnh hơn là chữa bệnh.

Liệu pháp vi sinh

Một số nghiên cứu đã tập trung vào liệu pháp vi sinh, sử dụng các chủng vi khuẩn khác để kiểm soát bệnh Vibriosis phát sáng trong nuôi tôm. Ví dụ như, hỗn hợp ba loại vi khuẩn thuộc họ Myoviridae và Siphoviridae, được phân lập từ các trang trại nuôi tôm ở Ấn Độ, đã ức chế V. harveyi, dẫn đến tỷ lệ sống của ấu trùng tôm sú cao hơn so với đối chứng.

Kiểm soát sinh học

Vi khuẩn bám trên bề mặt, tức là Exiguobacterium acetylicum, đã được thu từ hải sâm (Stichopus badionotus) và được sử dụng thành công để kiểm soát bệnh V. harveyi ở cá mú chấm bi nâu (Epinephelus fuscoguttatus). Nuôi tôm thẻ chân trắng  (Litopeanaeus vannamei) trong biofloc đã được đề xuất để giảm tổn thương gan tụy do V. harveyi.

Bổ sung chế độ cho ăn

Một loạt các chất bổ sung chế độ ăn uống đã được đề xuất để kiểm soát V. harveyi. Ví dụ để sử dụng cho cá bao gồm β-1,3-glucan, lactoferrin ở bò, nấm Chaga, hạt của cây thường xanh Leucaena leucocephala, tỏi (Allium sativum), gừng (Zingiber ofcinale), trà xanh (Camellia sinensis), chiết xuất táo gai (Crataegus sp.), cây hồ tiêu Nhật Bản (Zanthoxylum piperitum), cây sắn dây (Pueraria thunbergiana), cây mướp (Eriobotrya japonica),... Điều hòa miễn dịch và bảo vệ chống lại tác nhân gây bệnh là khả năng phổ biến đối với các chất bổ sung chế độ ăn này. Ví dụ, nấm Chaga, khi được cho ăn trong 30 ngày dưới dạng chiết xuất ethanolic 1,0% và 2,0% cho cá mú  (Epinephelus bruneus), đã được báo cáo để tăng trọng lượng, điều hòa miễn dịch và bảo vệ chống lại V. harveyi.

Một chủ đề chung với các chất bổ sung chế độ ăn là cải thiện hiệu suất tăng trưởng, điều hòa miễn dịch, đặc biệt là miễn dịch tế bào và bẩm sinh, và bảo vệ chống lại tác nhân gây bệnh (V. harveyi).

Ức chế giao tiếp vi khuẩn

Các phân tử tín hiệu giao tiếp vi khuẩn có thể tham gia vào việc điều chỉnh độc lực. Trong mối liên hệ này, protein 28 kDa AiiA của Bacillus thuringiensis đã can thiệp vào khả năng giao tiếp vi khuẩn ở V. harveyi, và có thể được xem xét để tham gia vào các chiến lược kiểm soát dịch bệnh

Vắc-xin

Mặc dù vắc xin chủ yếu được sử dụng để kiểm soát bệnh cho cá, một số sản phẩm thương mại có chứa kháng nguyên V. harveyi đã được bán trên thị trường để kiểm soát bệnh tôm. Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu đều hướng đến việc kiểm soát dịch bệnh trên cá.

Kết luận

Vibrio harveyi là tác nhân gây bệnh nghiêm trọng cho nhiều loài cá biển và động vật không xương sống, đặc biệt xuất hiện ở các vùng nước ấm của Châu Á, Nam Âu và Nam Mỹ.

Một số nhầm lẫn đã dẫn đến việc xác định tác nhân gây bệnh, đặc biệt tập trung vào việc phân biệt V. harveyi và V. campbellii. Tuy nhiên, các nghiên cứu về phân loại học đã xác nhận tính độc nhất của cả hai loài này. Mặc dù độc lực đã được chứng minh với nhiều dòng phân lập, vẫn chưa có sự rõ ràng về cơ chế gây bệnh chính xác, có thể bác bỏ sự khác biệt giữa các dòng phân lập cũng như giữa cá và động vật không xương sống. Chắc chắn, hemolysin là yếu tố độc lực được nghiên cứu rộng rãi nhất của V. harveyi cho đến nay.

Một số công trình xuất sắc đã được hoàn thành, và người ta nhận ra rằng hemolysin có khả năng giết chết các tế bào cá bằng quá trình apoptosis thông qua con đường kích hoạt caspase. Có thể, các gen độc lực quan trọng, chẳng hạn như xuất hiện trên plasmid và vi khuẩn, bị mất đi khi nuôi cấy trong phòng thí nghiệm.

May mắn thay, đã có nhiều tiến bộ với sự phát triển của các chiến lược kiểm soát bệnh. Rõ ràng, cần có những nghiên cứu sâu hơn để cải thiện tình trạng mầm bệnh nghiêm trọng này của động vật biển.

Ý kiến bạn đọc