Kiểm soát Hội chứng phân trắng (WFS) bằng probiotic từ nấm men

Một trong những thách thức khó khăn nhất cản trở mục tiêu này là Hội chứng phân trắng (WFS), một bệnh phổ biến về đường tiêu hóa, chủ yếu ảnh hưởng đến gan tụy – cơ quan lớn nhất và quan trọng nhất của tôm. WFS là một hội chứng đa yếu tố thường phát sinh từ sự phá vỡ cân bằng đường ruột chứ không phải do một mầm bệnh duy nhất, làm phức tạp việc phòng ngừa và điều trị. Các nhà khoa học cho rằng, có nhiều yếu tố gây ra WFS bao gồm: Nhiễm trùng do vi khuẩn kết hợp với nhiễm ký sinh trùng; chất lượng nước kém; căng thẳng mãn tính; thức ăn kém chất lượng. Điều này làm cho WFS trở thành hội chứng chưa được hiểu rõ và phức tạp, gây khó khăn đáng kể cho người nuôi.
Cách xử lý truyền thống đối với WFS thường là phương pháp can thiệp và điều trị tốn kém, làm giảm thêm tỷ suất lợi nhuận vốn đã eo hẹp. Điều này cho thấy được tầm quan trọng của các giải pháp phòng ngừa, giúp tối ưu hoá về mặt chi phí, đồng thời giảm bớt các nguyên nhân cốt lõi gây ra WFS.

Điều gì khiến probiotic từ nấm men trở thành giải pháp tiềm năng?

Probiotic từ nấm men (nấm men sống) nổi tiếng về hiệu quả trong việc làm giảm bớt các triệu chứng rối loạn đường ruột khác nhau ở cả con người và vật nuôi. Chúng thường được đưa vào các loại thuốc thương mại và chất bổ sung nhằm điều trị một số tình trạng như tiêu chảy và rối loạn chức năng đường tiêu hóa (IBS).

Tuy nhiên, ứng dụng của Probiotic từ nấm men trong nuôi tôm vẫn đang trong quá trình phát triển. Mặc dù số lượng nghiên cứu còn hạn chế nhưng đầy hứa hẹn. Những lợi ích quan sát được của nấm men sống trong nuôi tôm có thể là do các cơ chế kết hợp giữa prebiotic, probiotic và postbiotic của nó. Vách tế bào nấm men chứa α-mannans và β-glucans 1,3/1,6 và 2 thành phần này được biết là có tác dụng có lợi đối với sức khỏe và khả năng miễn dịch đường ruột của tôm (Ran và cộng sự, 2015). Machuca và cộng sự (2022) đã xem xét lại các β-glucan tương tự (β-glucans 1,3/1,6) cho thấy cũng có thể có tác động có lợi đối với quá trình chuyển hóa lipid, một thành phần chính trong gan tụy của tôm.

Các sản phẩm phụ trao đổi chất của nấm men sống như axit hữu cơ, vitamin cũng có thể ảnh hưởng đến quần thể vi sinh vật trong gan tụy và rất quan trọng đối với các enzym tiêu hóa, giúp hấp thụ chất dinh dưỡng hiệu quả. Các thành phần tương tự cũng đã được ghi nhận là có tác dụng giảm viêm ruột, stress oxy hóa và cải thiện tính toàn vẹn của ruột ở các loài thủy sản (Ran và cộng sự, 2015; Rohani và cộng sự, 2022).

Do đó, nấm men sống có vai trò quan trọng trong việc ổn định môi trường đường ruột và ngăn ngừa nhiễm trùng gây bệnh tăng đột biến. Điều này rất quan trọng để quản lý các tình trạng như WFS và mở ra những hướng đi mới trong việc tìm kiếm giải pháp giảm bớt WFS.

Phương pháp nhân giống WFS trong điều kiện thí nghiệm

Nghiên cứu về WFS trong điều kiện thử nghiệm đưa ra một số thách thức, đặc biệt là việc thiếu một protocol được chấp nhận rộng rãi cũng như cơ chế sinh bệnh phức tạp và đa yếu tố của tình trạng được mô tả trước đó.

Để đánh giá tiềm năng của Actisaf SC 47 (probiotic từ nấm men của Phileo), trong việc giảm thiểu tác động của WFS, Phileo by Lesaffre cùng với sự hỗ trợ của phòng thí nghiệm ShrimpVet (2023) đã phát triển một phiên bản mô hình đồng nhiễm do Caro và cộng sự đề xuất. (2021, Hình 1).

Hình 2: Tôm ở lô đối chứng âm (NC) và lô đối chứng dương (PC). Mũi tên số 1 cho thấy phần ruột đầy đặn, mũi tên số 2 cho thấy ruột trắng trong khi mũi tên số 3 cho thấy gan tụy bị nhợt nhạt

Hình 3: Tôm từ nhóm có sử dụng Actisaf trong nước (AW) và từ nhóm sử dụng Actisaf trong thức ăn (AF)

Mô hình này tận dụng sự kết hợp độc đáo giữa vi khuẩn gây bệnh Vibrio và Enterocytozoon hepatopenaei (EHP) – một loại vi bào tử ký sinh trùng nội bào, để gây ra WFS. Như minh họa trong Hình 1, EHP hoạt động như một bệnh nhiễm trùng tiên phát, phá vỡ chức năng tiêu hóa và hấp thu bình thường của gan tụy cũng như vai trò của nó trong khả năng miễn dịch. Sự gián đoạn này nhằm tạo ra cánh cửa mở cho các bệnh nhiễm trùng thứ cấp và tăng cường tác động của các vi khuẩn cơ hội như Vibrio spp., góp phần vào sự phát triển của WFS.
Để nghiên cứu, người ta huy động 20 đơn vị thí nghiệm (bể nuôi) và phân bổ thành bốn nhóm, mỗi nhóm có 05 lần lặp lại. Tôm được nuôi trong bể 350 lít, 60 con/bể, trọng lượng trung bình là 1,5 g. Thử nghiệm kéo dài 57 ngày, nhằm đánh giá chính xác hiệu quả của Actisaf SC47 trong việc giảm thiểu WFS khi áp dụng qua thức ăn hoặc ở dạng hạt trong nước. Xem xét diễn biến động học của WFS, hai thời điểm lấy mẫu đã được tiến hành vào lúc 16 và 26 ngày sau thực hiện gây nhiễm ban đầu.

Tại cả hai thời điểm lấy mẫu, mô hình đồng nhiễm gây ra WFS một cách hiệu quả trên tôm ở lô đối chứng dương, như minh họa trong Hình 2. Các triệu chứng điển hình của WFS được quan sát thấy ở tôm, được đánh dấu bằng sự hiện diện của các sợi phân dạng sợi, màu trắng, có sự giảm bớt lượng thức ăn tiêu thụ và chất chứa trong đường ruột. Những quan sát bên ngoài này cũng phù hợp với những phát hiện dưới kính hiển vi, cho thấy cấu trúc gan tụy bị gián đoạn, chứng tỏ tính hiệu quả của mô hình trong việc tái tạo hội chứng phân trắng trong điều kiện thí nghiệm.

Quản lý sức khỏe gan tụy – điểm quan trọng để kiểm soát WFS

Ngược lại, việc bổ sung Actisaf® qua nước và thức ăn được phát hiện là có tác dụng bảo vệ đáng kể để chống lại tỷ lệ mắc các triệu chứng WFS khi so sánh với lô đối chứng dương (Hình 3 và Hình 4).

Hình 4: (a) Tỷ lệ ống gan tụy bị biến dạng và (b) điểm số sức khỏe trên tôm có sử dụng Actisaf® so với lô đối chứng vào cuối thí nghiệm (mean ± S.E.). Đối với Hình (a), Chữ cái khác nhau có nghĩa là có sự khác biệt về mặt thống kê (p<0.05).

Các quan sát bằng kính hiển vi cho thấy việc sử dụng nấm men sống giúp duy trì tính toàn vẹn cấu trúc và dự trữ dinh dưỡng của gan tụy ở tôm bị nhiễm bệnh. Để ghi lại những cải thiện này, người ta đánh giá điểm số sức khỏe gan tụy giữa các nhóm. Các yếu tố dùng để đánh giá là các yếu tố có thể đo lường được, chẳng hạn như hàm lượng các giọt dầu (nguồn dự trữ năng lượng), biến dạng ống thận, sự chuyển dạng và cuộn lại của các vi nhung mao của tế bào biểu mô ống gan tụy (ATM) bên trong ống thận (Sriurairatana và cộng sự, 2014). Ngoài ra, điểm sức khỏe gan tụy nói chung được tính từ 3 chỉ tiêu nêu trên để cung cấp bản tóm tắt về tình trạng sức khỏe của gan tụy.

Hình 5: (a) Tỷ lệ sống và (b) trọng lượng cuối của tôm ở bể có sử dụng Actisaf® so với lô đối chứng ở cuối thí nghiệm (mean ± S.E.). Chữ cái khác nhau có nghĩa là có sự khác biệt về mặt thống kê (p<0.05)

Kết quả của bổ sung Actisaf® vào cả nước và thức ăn giúp tỷ lệ ống thận bị biến dạng thấp hơn đáng kể so với đối chứng dương (Hình 4a). Ngoài ra, cả hai nhóm được bổ sung đều cho thấy sự cải thiện về số lượng trong hàm lượng giọt dầu và sự hiện diện ATM thấp hơn. Điều này dẫn đến điểm sức khỏe cao hơn cho cả hai nhóm được bổ sung Actisaf® so với nhóm đối chứng dương (Hình 4b).

Việc duy trì tình trạng sức khỏe của gan tụy ở tôm được sử dụng Actisaf® cho thấy, tôm duy trì sự hấp thu chất dinh dưỡng, khả năng lưu trữ năng lượng và trạng thái miễn dịch ở mức bình thường hơn so với nhóm đối chứng dương, mặc dù lượng Vibrio và EHP trong gan tụy tương tự nhau. Những phát hiện này rất có ý nghĩa, cho thấy Actisaf® có thể tăng cường khả năng kháng WFS ngay cả khi có nhiều mầm bệnh, mang lại tác dụng bảo vệ chống lại thiệt hại.

Gan tụy càng khỏe mạnh thì lợi ích càng lớn

Sự cải thiện tình trạng gan tụy cũng dẫn đến hiệu suất tăng đáng kể. Cả việc sử dụng Actisaf® trong nước và trong thức ăn đều mang đến tỷ lệ sống cao hơn đáng kể so với nhóm đối chứng dương, với mức tăng lần lượt là 43% và 22% (Hình 5a). Ngoài ra, những con sống sót trong nhóm sử dụng Actisaf® trong thức ăn cho thấy trọng lượng cơ thể cuối tăng 12% so với nhóm đối chứng dương, tương đương với trọng lượng của tôm không bị nhiễm bệnh (Hình 5b).

Hệ số chuyển đổi thức ăn (FCR) thấp hơn đáng kể ở các nhóm bổ sung Actisaf® so với nhóm đối chứng dương và ngang bằng với nhóm đối chứng âm, điều này phản ánh tình trạng gan tụy được cải thiện và các giọt dầu dự trữ được tăng cường như mô tả trước đây. Hơn nữa, hệ số biến thiên kích thước tôm, phản ánh tính đồng nhất về kích thước, hệ số này thấp hơn ở các nhóm được bổ sung Actisaf® so với nhóm đối chứng dương. Điều này cho thấy Actisaf® hỗ trợ tăng trưởng ổn định hơn, bất chấp sự hiện diện của EHP – tác nhân gây ra sự chênh lệch về kích thước.

Kết luận

Hội chứng phân trắng (WFS) đặt ra thách thức cho người nuôi tôm trên toàn cầu. Hàng năm, ước tính WFS gây thiệt hại ít nhất 1 tỷ USD và sẽ còn gia tăng khi chúng ta tiếp tục chuyển sang các phương thức sản xuất thâm canh. Như đã thảo luận trong bài viết này, việc bổ sung Actisaf® cho thấy khả năng vượt trội trong việc bảo vệ gan tụy của tôm trong đợt bùng phát WFS, mang đến cải thiện đáng kể về năng suất trên tôm bị nhiễm bệnh. Lesaffre đã nộp bằng sáng chế cho việc sử dụng Actisaf® để chống lại Hội chứng phân trắng.

Giống như probiotics ở dạng nấm men được sử dụng trong sức khỏe con người và vật nuôi để chống lại các bệnh về đường tiêu hóa, ứng dụng chiến lược của chúng trong nuôi trồng thủy sản mở ra tiềm năng can thiệp theo hướng sinh học. Hiện cần nhiều nghiên cứu hơn để hiểu đầy đủ các phương thức hoạt động, tương tác giữa mầm bệnh và nấm men, qua đó phát triển các chiến lược hiệu quả hơn nữa.

Phileo