Những sản phẩm thay thế kháng sinh trong tương lai

Trước mối đe dọa gây ra bởi việc sử dụng không đúng cách và/hoặc không đúng cách các chất chống vi trùng có thể dẫn đến sự phát triển của gen kháng thuốc kháng sinh (ARG), các nhà nghiên cứu đã xem xét một số lựa chọn thay thế cho kháng sinh trong NTTS.

Vaccine

Vaccine là chế phẩm từ các vi sinh vật gây bệnh, ví dụ như vi khuẩn, virus và các chất chuyển hóa của chúng, được làm giảm độc lực, bất hoạt hoặc biến đổi gen một cách nhân tạo để ngăn ngừa các bệnh truyền nhiễm. Các hợp chất này được công nhận là công cụ quan trọng để phòng ngừa và kiểm soát bệnh trên cá và được coi là một con đường thiết yếu để giảm việc sử dụng kháng sinh trong ngành NTTS.

Trong những năm gần đây, một số vaccine acid nucleic đã được phát triển để sử dụng trong NTTS và dường như tạo ra khả năng miễn dịch tế bào và dịch thể mạnh mẽ. Chúng bao gồm các kháng nguyên mã hóa DNA hoặc RNA quan tâm và tương đối dễ sản xuất và an toàn để quản lý.

Tuy nhiên, vaccine chỉ có tác dụng trên các động vật bậc cao, như cá, lưỡng cư. Các loài thủy sản nuôi không có xương sống do không có hệ miễn dịch đặc hiệu nên không thể sử dụng vaccine như một chiến lược phòng bệnh.

Các phương pháp thay thế để giảm việc sử dụng kháng sinh trong nuôi trồng thủy sản. Nguồn: Goodness et al, (2023)

Thể thực khuẩn

Bacteriophages hoặc thể thực khuẩn là một dạng virus ký sinh trên vi khuẩn, xâm nhập tế bào vi khuẩn và làm gián đoạn quá trình trao đổi chất của vi khuẩn và gây ra sự ly giải (hoặc tiêu diệt) vi khuẩn.

Liệu pháp thể thực khuẩn đã được sử dụng thành công để kiểm soát bệnh do vi khuẩn ở động vật thủy sinh, đặc biệt là khi sử dụng kết hợp nhiều loại thể thực khuẩn. Có nhiều nghiên cứu về sử dụng thể thực khuẩn để chống lại vi khuẩn thuộc chi Vibrionaceae, là chi vi khuẩn có nhiều trong môi trường nước và là tác nhân gây bệnh động vật thủy sinh.

Thể thực khuẩn có thể được sử dụng để kiểm soát các vi khuẩn như Vibrio harveyi, V. parahaemolyticus, V. anguillarum, V. alginolyticus và V. splendus, những vi khuẩn gây bệnh trên động vật thân mềm, giáp xác, da gai và cá.

Tuy nhiên, tính đặc hiệu của thể thực khuẩn cũng rất cao. Có nghĩa là nếu muốn tiêu diệt một loài vi khuẩn nào đó thì phải tìm đúng loại thể thực khuẩn tác dụng lên loài vi khuẩn này. Trong khi các dịch bệnh xuất hiện trong NTTS thường không phải do đơn thuần loài gây ra. Điều này làm hạn chế sự phổ biến của thể thực khuẩn. Thêm nữa, do bản thân chúng là virus, nên nhiều người quan ngại về tính an toàn của chúng đối với con người.

Quorum quenching

Quorum sensing (QS) là khả năng của vi khuẩn theo dõi mật độ của chúng và điều chỉnh biểu hiện gen. Ví dụ, khi chúng nhận thấy mật độ của chúng đạt đến ngưỡng thích hợp, thì chúng sẽ tạo ra tín hiệu để đồng loạt tiết ra độc tố, gấp nhiều lần so với khi mật độ thấp. Nhiều loài vi khuẩn có thể sử dụng các tín hiệu quorum sensing để phối hợp và đồng bộ hóa các hành vi trong các môi trường khác nhau, bao gồm các tương tác giữa vi khuẩn và vi khuẩn và vật chủ – vi khuẩn.

Quorum quenching (QQ) được hiểu là quá trình ngăn cản quorum sensing diễn ra, bao gồm các hiện tượng và cơ chế rất đa dạng, và các tác nhân phân tử của QQ cũng rất đa dạng về bản chất, tức là các enzym, hợp chất hóa học, phương thức hoạt động…

Tất cả các bước chính của quá trình QS, bao gồm tổng hợp, khuếch tán, tích lũy và nhận biết các tín hiệu QS, đều có thể bị ảnh hưởng. Sự gián đoạn QS là một lĩnh vực đang được phát triển và sử dụng để kiểm soát sinh học các bệnh do vi khuẩn – nó cũng đang được thử nghiệm trong NTTS.

Bacteriocins

Bacteriocins, các hợp chất hoạt tính sinh học được sản xuất bởi vi khuẩn, đã được đề xuất như một chiến lược thay thế đầy hứa hẹn và bền vững cho việc sử dụng kháng sinh. Theo các nhà nghiên cứu, bacteriocins có đặc tính kháng khuẩn do khả năng ức chế hoặc tiêu diệt các vi sinh vật có quan hệ họ hàng gần hoặc xa. Bacteriocins được tạo ra bởi một quần thể vi khuẩn tạo môi trường thuận lợi cho chúng phát triển và cạnh tranh với các vi khuẩn khác.

Lợi ích của bacteriocin bao gồm thân thiện với môi trường, có thể phân hủy sinh học và không gây chết cho vật chủ hoặc môi trường và thúc đẩy vi khuẩn có lợi.

Probiotic, prebiotics, synbiotics, parabiotic và postbiotics

Probiotic là loại phổ biến nhất và có sẵn trên thị trường để ảnh hưởng tích cực đến hệ vi sinh vật. Chúng là những vi sinh vật sống, không gây bệnh được sử dụng để cải thiện sự cân bằng vi sinh vật, đặc biệt là trong đường tiêu hóa.

Prebiotics là những thành phần thực phẩm không phải sinh vật sống, thường là oligosacarit, không thể tiêu hóa được bởi vật chủ, nhưng có thể tiêu hóa được đối với các quần thể vi khuẩn cụ thể cư trú trong ruột và do đó đóng vai trò là chất nền chọn lọc cho quá trình lên men của vi khuẩn.

Bằng chứng khoa học mới tiết lộ rằng parabiotics (ví dụ: tế bào lợi khuẩn chết, còn được gọi là lợi khuẩn ma) và postbiotics (chất nổi trên bề mặt nuôi cấy lợi khuẩn, có chứa các yếu tố hòa tan hoặc sản phẩm phụ trao đổi chất do vi khuẩn tiết ra) cũng có tác động lớn đến hệ vi sinh vật và sự xuất hiện của bệnh tật.

Kháng thể lòng đỏ trứng (IgY)

Kháng thể lòng đỏ trứng gà (IgY) là một kháng thể hữu ích để tạo miễn dịch thụ động do thực tế là mức độ cao của IgY đặc hiệu với mầm bệnh được tạo ra sau khi tiêm chủng cho gà và các phương pháp chiết xuất IgY đơn giản đã được phát triển cho lòng đỏ trứng.

Kháng thể lòng đỏ trứng đã được chứng minh là có giá trị điều trị hiệu quả trong việc kiểm soát các mầm bệnh vi khuẩn và virus khác nhau ở cá và các động vật thủy sinh khác. IgY đã được sử dụng để điều trị bệnh đốm trắng (WSD) ảnh hưởng đến tôm và tôm càng; nhiễm Vibrio harveyi trên TTCT Ấn Độ (Fenneropenaeus indicus); Vibrio anguillarum và Yersinia ruckeri trên cá hồi vân (Oncorhynchus mykiss); Vibrio splendens ở hải sâm (Apostichopus japonicas); Aeromonas hydrophila ở cá mè đa bội (Carassius auratus gibelio) và cá tráp Vũ Xương (Megalobrama amblycephala); nhiễm khuẩn salmonicida ở cá chép koi (Cyprinus carpio koi) và bệnh Edwardsiellosis ở lươn Nhật Bản (Anguilla japonica) và bào ngư nhỏ (Haliotis diversicolor supertexta).

Thảo dược

Trong những năm gần đây, các loại thảo dược và các dẫn xuất của chúng đã nhận được sự quan tâm đáng kể như là những lựa chọn thay thế cho thuốc kháng sinh. Thảo dược bao gồm các loại thảo mộc, gia vị, rong biển, các hợp chất chiết xuất từ ​​thảo dược, các sản phẩm thương mại có nguồn gốc từ thực vật và các thành phần hoạt tính của chúng bao gồm các chất chuyển hóa thứ cấp (phenol, tinh dầu, sắc tố, alkaloid, terpenoit…).

Ngoài việc tăng cường các biện pháp an toàn sinh học và cải thiện chất lượng nước tại các trang trại, mô hình toán học và thống kê có thể cung cấp hướng dẫn để giảm khả năng kháng thuốc kháng sinh khi các giải pháp khác không thể thực hiện được. Thực hành nuôi trồng tốt như xác định mật độ thả tối ưu và thời gian thả nuôi có thể giảm thiểu sự bùng phát vi khuẩn trong NTTS. Các biện pháp kiểm soát cũng phải tiếp tục được thực hiện để giảm thiểu khả năng phát triển của các gen kháng thuốc. Điều này đặc biệt phù hợp khi các biện pháp như vậy hiện khó thực hiện, ví dụ như trong nuôi thủy sản ở một số nước đang phát triển và trong buôn bán cá cảnh, nơi sử dụng điều trị bằng kháng sinh dự phòng một cách bừa bãi, có thể chuyển vị trí các gen kháng thuốc có tầm quan trọng ở người và động vật, cũng như các bệnh thủy sản, trên khoảng cách xuyên lục địa.

 Bích Hòa

Tổng hợp