Ứng dụng Enterococcus faecium trong thủy sản

Ứng dụng Enterococcus faecium trong thủy sản
Đánh giá bài viết

Lactic Bacteria

Song song với sự phát triển nhanh chóng của ngành nuôi trồng thủy sản là mối lo lắng về sự bùng phát của các bệnh truyền nhiễm. Các loài thuộc chi VibrioAeromonas đã được mô tả là một trong những loài gây bệnh phổ biến nhất ở tôm và cá trên toàn thế giới, gây thiệt hại nghiêm trọng trong giai đoạn ấu trùng và nuôi thương phẩm. Sử dụng kháng sinh để kiểm soát các tác nhân này đã dẫn đến hiện tượng kháng thuốc và gặp phải các hạn chế thương mại tại các thị trường xuất khẩu. Việc sử dụng chế phẩm sinh học để phòng ngừa bệnh đã được đưa ra như một chiến lược thay thế cho việc dùng kháng sinh, nhằm cải thiện tình trạng sức khỏe và các chỉ số như mức sống sót, sản lượng, tỉ lệ chuyển đổi thức ăn và tỉ lệ tăng trưởng của các loài thủy sản nuôi trồng.

Sử dụng chế phẩm sinh học là một cách tiếp cận bền vững để điều chỉnh hệ vi sinh đường ruột – một bộ phận vô cùng quan trọng vì cá và tôm chủ yếu bị nhiễm trùng qua đường tiêu hóa. Một số dòng chế phẩm sinh học có thể kích thích hệ miễn dịch của vật nuôi. Các chất kích thích miễn dịch khác nhau tùy theo môi trường và cách sử dụng. Các chất dẫn xuất nhất định như polysaccharides, lipoproteins, nucleotides and ß-glucans có khả năng làm tăng bạch huyết cầu bằng cách kích hoạt đại thực bào. Việc sử dụng Bacillus sp đã được chứng minh có hiệu quả trong việc phòng bệnh trên vật nuôi bằng cách kích hoạt hệ miễn dịch dịch và hệ miễn dịch tế bào trong nuôi tôm sú (Rengpipat et al, 2000).

Do đó, tiêu chí lựa chọn các chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản cần phải dựa trên sự đối kháng của chúng với các tác nhân gây bệnh (trừ thông qua cạnh tranh), tốc độ tăng trưởng của lợi khuẩn, kèm theo chất nhầy ruột và việc sản sinh các hợp chất có lợi (Vine et al, 2004). Khi cá và tôm được nuôi trong những điều kiện khác nhau, khoảng nhiệt độ tối ưu cũng nên được cân nhắc để chọn lựa đúng các chủng lợi khuẩn. Một yếu tố quan trọng khác là các lợi khuẩn luôn thiếu khả năng gây bệnh. Sau cùng, lợi khuẩn sẽ góp phần vào sản xuất hiểu quả một cách bền vững, tăng cường sức khỏe cho vật nuôi. (Brittainet al, 2002).

Xem thêm: Ứng dụng chế phẩm sinh học trong Thủy sản

Chế phẩm sinh học là nguồn dinh dưỡng và enzyme cho bộ máy tiêu hóa của vật nuôi. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng chế phẩm sinh học có ảnh hưởng tích cực đến quá trình tiêu hóa của các vật nuôi bởi vì các dòng chế phẩm sinh học sản xuất ra các en-zim ngoại bào như as protease, amilaza, lipaza và cung cấp các dưỡng chất phát triển cần thiết như vitamin, axit béo, axit amin,… Trong nuôi cá, các vi khuẩn vi sinh như Bacteroides và Clostridium sp đã cung cấp dinh dưỡng cho cá, đặc biệt là cung cấp các axit béo và vitamin. Ngoài ra, một số vi khuẩn có thể tham gia vào quá trình tiêu hóa của động vật hai mảnh vỏ bằng cách sản xuất ra các enzyme ngoại bào như protease, amilaza, lipaza và cung cấp dưỡng chất phát triển cần thiết như vitamin, axit béo, axit amin.

Vi khuẩn lactic là lợi khuẩn có tiềm năng trong nuôi trồng thủy sản và được biết là vẫn tồn tại trong ruột cá khỏe mạnh. Enterococcus faecium là một trong các khuẩn lactic thông dụng nhất trong dinh dưỡng dộng vật và đã được chú trọng sử trụng trong thương mại nuôi trồng thủy sản. Enterococci là khuẩn gram dương, kị khí, có thể tồn tại dưới nhiều điều kiện, phân bố rộng rãi trong tự nhiên và được xem như một khuẩn gây bệnh ở mức thấp (Klareet al., 2003). Vì nhiễm độc đường ruột do lợi khuẩn chưa được báo cáo trong thú y, do đó nguy cơ này là rất thấp (Rinkinenet al, 2003). Eaton và Gasson (2001) đã phát hiện ra rằng các chủng E. faecium cũng thường vô nhiễm đối với các yếu tố độc hại. Về việc có thể kháng thuốc, kiểm nghiệm tính kháng thuốc của lợi khuẩn đường ruột là thích hợp. Tuy nhiên, mỗi loài hay chi khác nhau có đặc tính kháng thuốc khác nhau (Klareet al, 2003). Khi được xác định một cách chính xác, các lợi khuẩn đường ruột có thể được kiểm tra mức kháng thuốc cụ thể.

Các lợi khuẩn sản xuất axit lactic (như E. faecium) có nhiều cách quan trọng để giúp cân bằng hệ vi khuẩn đường ruột, kích thích hệ thống miễn dịch, giảm pH cũng như giải phóng các bacteriocin (Rolfe, 2000) Bacteriocin là những peptit nhỏ, đặc trưng bởi khả năng ức chế vi khuẩn gây bệnh; một số chỉ có tầm ảnh hưởng nhỏ, trong khi số khác có thể ức chế rất nhiều loại vi khuẩn.

Việc sử dụng E. faecium sản xuất bacteriocin như lợi khuẩn riêng rẽ hoặc kết hợp với những lợi khuẩn đường ruột khác đã được điều tra trong các nghiên cứu khác.

Các thí nghiệm trong ống nghiệm sử dụng mặt thạch (Rosskopf, 2010) đã chỉ ra rằng Enterococcus faecium (chủng IMB 52) có đặc tính ức chế một loạt các tác nhân gây bệnh thủy sản, bao gồm Yersinia ruckeri, Vibrio harveyi, Streptococcus agalactiaeAeromonas veronii. Quan sát tương tự được thực hiện bởi Swain et al. (2009), người đã chứng minh hoạt động ức chế V. harveyi và V. parahaemolyticus của E. faecium được phân lập từ cá nước lợ. Điều này đã chứng tỏ tiềm năng kiểm soát tác nhân gây bệnh vibriosis ở tôm nuôi của khuẩn E. faecium lấy từ ruột cá. Cũng đã có báo cáo rằng tỷ lệ sống của cá chình châu Âu nuôi cùng E. faecium cao hơn đáng kể so với khi ở trong nhóm kiểm soát sau khi thử thách với Edwardsiella tarda (Chang và Liu, 2002).

 Wang et al. (2008) đã chứng minh rằng việc bổ sung E. faecium (1×107 CFU/mL) trong nước nuôi có thể làm tăng đáng kể trọng lượng cuối cùng và mức tăng cân hằng ngày (DWG) của cá rô phi. Khi các thông số miễn dịch (myeloperoxidase và hoạt động hô hấp đầy đủ) của cá rô phi được cải thiện tốt, việc gia tăng hiệu suất tăng trưởng, có thể là do gặp ít rào cản vi khuẩn, cho thấy lợi ích cho hệ miễn dịch của loài cá này.

Panigrahiet al. (2007) đã nghiên cứu sự biến đổi miễn dịch bao gồm gen cytokine của cá hồi vân (Oncorhynchusmykiss) và chứng mình rằng các thông số đã được cải thiện sau 45 ngày bằng cách cho ăn các lợi khuẩn Lactobacillus rhamnosus, Enterococcus faecium or Bacillus subtilis (109 CFU/g) khô đông lạnh. Riêng cá được ăn chủng E. faecium cho thấy hiệu suất tốt hơn, có thể liên quan tới điều kiện nhiệt độ môi trường thích hợp của chủng này. Nhiệt độ là một yếu tố môi trường quan trọng, kiểm soát sự tăng trưởng của vi sinh vật cũng như những điều kiện lý tưởng khác nhau giữa các vi sinh vật. E.faecium có nhiều tính psychrotolerant hơn 2 loài khác, phát triển tốt ở nhiệt độ từ 12-30ºC. Rosskopf (2010) cho thấy khoảng nhiệt độ tối ưu cho E. faecium (chủng IMB 52) lên tới 37º.

Sử dụng kỹ thuật lai tại chỗ phát huỳnh quang (FISH), Supamattayaet al. (2005,2006) đã chứng minh trong một loạt các nghiên cứu trong ống nghiệm, rằng E. faecium (chủng IMB 52) cũng có thể cư trú trong ruột của tôm thẻ chân trắng (Litopenaeusvannamei) và cá rô phi sông Nile (Oreochromisniloticus) (Hình 3 và Bảng 1) và tác động tích cực đến hệ vi sinh đường ruột bằng cách ức chế Vibrio spp bằng cách loại trừ cạnh tranh. E. faecium thậm chí còn được phát hiện trong ruột và phân cá 10 ngày sau khi cho uống thuốc. Ngoài ra, có thể thấy việc áp dụng riêng rẽ hay kết hợp chế dộ ăn có E. faecium  (chủng IMB 52) có thể cải thiện hiệu suất tăng trưởng, gia tăng các phản ứng miễn dịch (bằng cách gia tăng mức độ các hạt hemocyte) (Supamattayaet al., 2005) và tăng tỉ lệ sống sót ở tôm bị nhiễm khuẩn Vibrio parahaemolyticus (Krummenauer et al., 2009).

Độ lệch chuẩn trung bình. Sử dụng phương pháp lai tại chỗ phát huỳnh quang (FISH), đếm được 5 – 15 dải hiển vi.

Từ nghiên cứu này, có thể kết luận rằng Enterococcos faecium (chủng IMB 52) là một lợi khuẩn an toàn và đầy hứa hẹn cho các loài thủy sản, và có khả năng được áp dụng trong nhiều kết hợp khác nhau.

Kết luận

Duy trì cân bằng các thông số quan trọng và kiểm soát dịch bệnh hiệu quả vẫn là yêu cầu cơ bản để nuôi trồng thủy sản thành công. Lợi khuẩn là một chất phụ gia thức ăn có triển vọng để kích thích tăng trưởng và tăng cường khả năng kháng bệnh trong nuôi trồng cá và tôm. Sử dụng Enterococcus faecium như một chủng lợi khuẩn trong các loài thủy sản nuôi trồng đang ngày càng được công nhận là an toàn và có thể áp dụng trong các hỗn hợp khác nhau. E. faecium có thể phát triển trong ngưỡng nhiệt rộng và do đó có lợi thế hơn các khuẩn khác, trong khi cá và tôm được nuôi ở những điều kiện môi trường và nhiệt độ khác nhau.

Các nghiên cứu trong ống nghiệm và kết quả thử nghiệm trực tiếp đã minh họa lợi ích tiềm năng như một lợi khuẩn của E. faecium khi bổ sung vào thức ăn của cá và tôm, thông qua kích thích hệ vi sinh đường ruột phát triển khỏe mạnh, cũng như ức chế các vi khuẩn gây bệnh như Vibrio spp., Yersinia spp. and Aeromonas spp.

Nguồn: FISTENET