4.6 Ảnh hưởng kết hợp của nhiệt độ và nitrit lên quá trình cân bằng
4.6.2 Ảnh hưởng mãn tính của nitrit với các mức nhiệt độ khác nhau
lên sự điều hịa axít - bazơ và các chỉ tiêu huyết học của lươn nhỏ
Sự biến động các giá trị pH, PCO2 và hàm lượng HCO3- trong máu lươn đồng nhỏ khi bị ảnh hưởng bởi nitrit với các mức nhiệt độ khác nhau trong 7 ngày được thể hiện trong Hình 4.25. Nếu đối với lươn đồng lớn là ảnh hưởng cấp tính của nitrit lên lươn đồng với các mức nhiệt độ nâng dần từ 20°C lên 35°C thì ở lươn đồng nhỏ chính là sự ảnh hưởng mãn tính của nitrit với từng mức nhiệt độ cụ thể (33 và 36°C) trong suốt 7 ngày.
Hình 4.25: Giá trị pH (A), PCO2 (B) và HCO3- (C) trong máu lươn đồng nhỏ lấy từ đi trong thí nghiệm ảnh hưởng của nitrit cao với các mức nhiệt độ khác nhau. Dấu (*) cho thấy có sự khác biệt có ý nghĩa so với các nghiệm thức trong
một giờ nhất định (p<0,05) và (+) cho thấy sự khác biệt có ý nghĩa so với 0 giờ trong cùng nghiệm thức (p<0,05).
Giá trị pH của lươn đồng đạt thấp nhất khi lươn đồng bị nitrit xâm nhập ở 36°C sau 48 giờ là 7,2 khác biệt có ý nghĩa so với ngày 0 cũng như so với nghiệm thức 27°C có nitrit. Ở nghiệm thức 36°C pH máu giảm nhẹ do bị nitrit xâm nhập nhưng khác biệt không ý nghĩa so với thời điểm 0 giờ. Nhận thấy khi nitrit kết hợp với nhiệt độ cao (36°C) đã gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến giá trị pH máu của lươn đồng nhỏ chỉ sau 48 giờ. Tuy nhiên, sau 7 ngày tiếp xúc với nitrit trong điều kiện nhiệt độ cao thì cả 2 nghiệm thức 33°C và 36°C giá trị pH đã phục hồi hơn 90% so với thời điểm ban đầu. Lươn đồng nhỏ chỉ bị nitrit ảnh hưởng trong thời gian ngắn, khi mà enzyme khử meHb trong máu chưa hoạt động. Nếu giá trị pH máu bị ảnh hưởng cấp tính bởi nitrit thì áp suất riêng phần CO2 trong máu cũng tăng nhanh trong 72 giờ khi lươn đồng tiếp xúc với nitrit, ảnh hưởng kết hợp giữa nhiệt độ cao và nitrit đã làm PCO2 trong máu lươn đồng nhỏ tăng lên 20,1 và 23,5 mmHg lần lượt ở hai nghiệm thức 33 và 36°C. Sau 7 ngày thì áp suất riêng phần CO2 đã giảm dần về giá trị bình thường. Ngược với sự thay đổi đáng kể của pH và PCO2 thì hàm lượng HCO3- ở cả 3 mức nhiệt độ (27, 33 và 36°C) chỉ tăng nhẹ từ 8,5 lên 12,5 mM sau 24 giờ bị nitrit xâm nhập và ổn định trong suốt 7 ngày. Từ kết quả này một lần nữa khẳng định, việc tăng
HCO3- trong huyết tương của lươn đồng nhỏ là hoàn toàn bị ảnh hưởng từ nitrit chứ khơng do tác động của nhiệt độ.
Ngồi ra, hàm lượng các ion trong máu lươn đồng nhỏ cũng thay đổi đáng kể khi nitrit xâm nhập với các mức nhiệt độ khác nhau được thể hiện trong Hình 4.25. Tương tự xu hướng với lươn đồng lớn, nồng độ ion Na+ và Cl- giảm mạnh sau 3 ngày tiếp xúc với nitrit ở cả ba mức nhiệt độ là 27, 33 và 36°C và khác biệt không có ý nghĩa giữa các nghiệm thức. Sau đó, nồng độ các ion này đã tăng dần trở lại ở lần thu mẫu 7 ngày. Sự thay đổi nồng độ các ion đã làm cho áp suất thẩm thấu cũng giảm mạnh sau 3 ngày (Hình 4.26D) và phục hồi dần ở ngày thứ 7.
Hình 4.26: Nồng độ các ion Na+ (A), K+ (B), Cl- (C) và áp suất thẩm thấu (D) trong máu lươn đồng nhỏ lấy từ đi trong thí nghiệm ảnh hưởng của
nitrit cao với các mức nhiệt độ khác nhau. Dấu (*) cho thấy có sự khác biệt có ý
nghĩa so với các nghiệm thức trong một giờ nhất định (p<0,05) và (+) cho thấy sự khác biệt có ý nghĩa so với 0 giờ trong cùng nghiệm thức (p<0,05).
Khi nhiệt độ tăng cao làm số lượng hồng cầu và bạch cầu của lươn đồng cũng gia tăng để nhằm đáp ứng nhu cầu tăng trao đổi chất. Sự kết hợp của nitrit cao ở các mức nhiệt độ khác nhau cũng làm thay đổi đáng kể số lượng các tế bào máu của lươn đồng được thể hiện trong Hình 4.26 cũng như thay đổi về nồng độ Hb, Hct và phần trăm metHb. Số lượng hồng cầu đạt cao nhất ở nghiệm
thức 36°C có nitrit xâm nhập sau 3 ngày lươn đồng tiếp xúc là 4,02 x106 tế bào/mm3 khác biệt có ý nghĩa so với hai nghiệm thức cịn lại (p<0,05) nhưng lại khác biệt không ý nghĩa so với ngày 0 khi lươn đồng đã chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ nhưng chưa bị nitrit xâm nhập. Số lượng hồng cầu vẫn duy trì ở mức cao trong suốt thời gian thí nghiệm ở nghiệm thức này. Tương tự, ở nghiệm thức 33°C hồng cầu cũng tăng nhẹ nhưng khác không ý nghĩa so với nghiệm thức 27°C, sau đó hồng cầu giảm nhẹ sau 7 ngày thí nghiệm. Ngồi hồng cầu thì bạch cầu của nghiệm thức 36°C cũng tăng mạnh nhất nhưng khác không ý nghĩa so với ngày 0. Điều này chứng tỏ nitrit không làm ảnh hưởng đến mật độ bạch cầu, bạch cầu tăng chỉ do chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ.
Hình 4.27: Số lượng hồng cầu (A), bạch cầu (B), hàm lượng Hb (C), tỷ lệ
huyết sắc tố (D) và tỷ lệ metHb (E) trong máu lươn đồng nhỏ lấy từ đi trong thí nghiệm ảnh hưởng của nitrit cao với các mức nhiệt độ khác nhau. Dấu (*) cho
thấy có sự khác biệt có ý nghĩa so với các nghiệm thức trong một giờ nhất định (p<0,05) và (+) cho thấy sự khác biệt có ý nghĩa so với 0 giờ trong cùng nghiệm thức (p<0,05).
Hàm lượng Hb và Hct là hai giá trị có mối quan hệ mật thiết với số lượng hồng cầu. Hàm lượng Hb và Hct tăng nhẹ ở cả 2 nghiệm thức 33 và 36ºC. Hàm lượng Hb tăng cao nhất lên đến 12 mM sau 4 ngày lươn đồng bị nitrit xâm nhập ở nhiệt độ cao, khác biệt có ý nghĩa so với ngày 0 và so với nghiệm thức 27ºC (p<0,05). Ngoài sự gia tăng Hb và Hct, tỷ lệ metHb cũng tăng cao khi lươn đồng bị nitrit xâm nhập sau 4 ngày ở cả 3 mức nhiệt độ. Sự gia tăng đều tỷ lệ metHb ở cả 3 mức nhiệt độ cho thấy metHb chỉ tăng khi lươn đồng có tiếp xúc với nitrit chứ nhiệt độ không làm tăng phần trăm metHb. Mặc dù, khi nhiệt độ tăng cao, ái lực liên kết oxy của Hb giảm cũng như nhu cầu oxy của lươn đồng tăng cao nhưng vẫn không làm Hb bị oxy hóa thành metHb như nitrit.
4.6.3 Thảo luận
Sự tiếp xúc nitrit ảnh hưởng đến q trình cân bằng axít - bazơ qua sự trao đổi ion Cl-/HCO3- (Jensen et al., 2000; Gam et al., 2017; 2018a). Giá pH ngoại bào đã giảm mạnh ngày đầu tiên với giá trị thấp nhất trong khi PCO2 và HCO3- trong huyết tương tăng liên tục và giá trị cao dần khi nhiệt độ tăng dần. Máu lươn đồng trong thí nghiệm được lấy từ động mạch đi nên pH trong máu có giá trị thấp hơn so với máu được lấy từ động mạch lưng. Hơn nữa, pHe và PCO2 được đo bằng máy đo khí phản ánh giá trị pH chính xác nhưng lại giá trị PCO2 trong máu lại ít chính xác hơn (Harter et al., 2014). Tuy nhiên, nghiên cứu này trên lồi cá hơ hấp khí trời khi nhiệt độ tăng (gần giá trị nhiệt độ của động vật có vú nên máy iSTAT hoạt động tốt hơn) nên các giá trị axít - bazơ được đo chính xác hơn. Rõ ràng, các giá trị pH và PCO2 được tìm thấy ở các lồi cá hơ hấp khí trời như cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) (Damsgaard et al.,
2015), cá thát lát còm (Chitala ornata) (Gam et al., 2017; 2018a; Tuong et al., 2018), hay lươn đồng (M. Albus) (Thinh et al., 2018). Giá trị pH và PCO2 trong máu lươn đồng đã cho thấy lươn đồng bị hơ hấp axít đáng kể trong suốt quá trình tiếp xúc nitrit ở các mức nhiệt độ khác nhau, và pH đã được phục hồi bởi sự tăng liên tục của HCO3- trong huyết tương. Ngược lại, sự hô hấp kiềm lại xuất hiện ở lồi hơ hấp nước khi tiếp xúc nitrit khi tăng cường trao đổi khí qua mang và giảm thể tích oxy trong máu (điển hình như tăng metHb) (Jensen et al., 1987; Aggergaard and Jensen, 2001; Hvas et al., 2016; Gam et al., 2017;
2018a). Nhiệt độ tăng dẫn đến pH trong máu giảm (Austin et al., 1927; Boulitier
et al., 1987; Truchot 2012; Fobian et al., 2014). Vì vậy, pH ngoại bào đã giảm
đáng kể với giá trị thấp hơn khi tiếp xúc kết hợp nitrit và nhiệt độ cao so với tiếp xúc đơn lẻ nitrit hoặc nhiệt độ (Gam et al., 2017; 2018a). Hơn nữa, lồi cá hơ hấp khí trời trong nghiên cứu này đã thay đổi cơ chế hấp thu oxy qua hoạt động hơ hấp khí trời và giảm trao đổi khí qua mang để tránh hấp thu độc chất trong nước.
Các ions Na+, Cl- và áp suất thẩm thấu giảm đáng kể khi nhiệt độ tăng có thể từ sự tăng hấp thu nitrit qua mang bởi sự trao đổi Cl-/HCO3- (Evan et al., 2005; Jensen et al., 2000). Một khả năng khác là do dịch cơ thể cá đã bị loãng do tăng lượng nước trong cơ thể cá khi tiếp xúc nitrit (Jensen et al., 1987;
Jensen, 1990a, 1996; Harris and Coley, 1991; Grosell and Jensen, 2000; Gam
et al., 2017). Điều này sẽ gây rối loạn sự hấp thu các ion chủ động, làm mất cân
bằng điện nước, dẫn đến protein trong huyết tương giảm mạnh và tổng lượng nước trong cơ thể cá tăng đáng kể so với nghiệm thức đối chứng (Jensen, 1990b, Gam et al., 2017). Sự tăng nitrit trong huyết tương có thể bị giới hạn bởi hoạt động của carbonhydrate anhydrate (đóng vai trị cơ bản cho sự hấp thu qua mang), làm rối loạn cân bằng ion H+ và HCO3-, H+-ATPase và kênh trao đổi ion Cl-/HCO3- (Marshall and Grosell, 2006). Hàm lượng ion kali trong huyết tương tăng liên tục trong 4 ngày đầu thể hiện cá bị stress từ độc chất nitrit và nhiệt độ cao, nhưng lại ổn định sau 7 ngày. Sự thay đổi nồng độ ion K+ trong thời gian đầu tiếp xúc với nitrit đã chứng minh cho sự ảnh hưởng của nitrit lên hô hấp của lươn đồng mà điển hình là sự tăng nhịp đập của tim. Một số nghiên cứu khác cịn cho thấy nitrit khơng chỉ gây tác động lên chức năng hơ hấp, tuần hồn và gây ra sự biến đổi các chỉ tiêu sinh lý nêu trên mà nitrit cịn tích lũy ở các cơ quan như tim, não, gan và cơ cá dưới dạng các hợp chất chuyển hóa của nitrit oxít như FeNO, SNO và NNO (Hansen and Jensen, 2010; Jensen and Hansen, 2011).
Độc tính của nitrit bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như nồng độ tiếp xúc, thời gian tiếp xúc, chất lượng nước (chloride, ammonia, pH, oxy, nhiệt độ và thành phần các ion trong mơi trường), lồi cá, kích cỡ và tuổi cá trong cùng một lồi (Kroupova et al., 2005). Trong đó nhiệt độ là yếu tố được nhiều tác giả đánh giá có liên quan nhiều đến khả năng gây độc của nitrit. Một số giả thuyết cho rằng khi nhiệt độ tăng sẽ làm gia tăng tính độc của nitrit đối với cá, ngược lại khi nhiệt độ giảm sẽ làm giảm sự hấp thu nitrit do nhiệt độ có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình trao đổi chất và nhu cầu oxy của cơ thể (Jeberg and Jensen, 1994; Huey et al., 1984; Lê Thị Kiều Trang, 2015; Watenpaugh et al., 1985).
MetHb của tăng đáng kể lên giá trị cao nhất ở nhiệt độ cao nhất (36ºC) vào ngày thứ 4, nhưng chúng giảm đáng kể khi kết thúc thí nghiệm. Điều này có thể được giải thích do q trình khử nitrat hóa hiệu quả chuyển nitrit thành nitrat cũng như hoạt động hiệu quả của enzyme khử metHb (Doblander and Lackner, 1997; Jensen, 2003; Gam et al., 2017; 2018). Bên cạnh đó, Lefevre et al. (2011) cho
thấy cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) có sự gia tăng của metHb đến 26% và 63% ở các nghiệm thức 0,4 và 0,9 mM sau 24 giờ. Theo sau Avilez et al.
với 0,4 mg/L nitrit. Nghiên cứu gần đây ở Chitala ornata tiếp xúc với nitrit ở
27ºC cho thấy rằng nitrit huyết tương tăng 2-3 ngày nhưng vẫn ở dưới mức môi trường (1 và 2,5 mM nitrit) và nồng độ nitrat trong huyết tương tăng liên tục cho thấy nitrit giải độc thành nitrat, sau đó là hemoglobin chức năng được phục hồi (Gam et al., 2017; 2018). Số lượng hồng cầu và bạch cầu tăng đáng kể khi tiếp xúc với nitrit ở nhiệt độ cao. Hồng cầu tăng là do tăng tốc độ trao đổi chất ở nhiệt độ cao, dẫn đến tăng nhu cầu oxy trong cơ thể cá. Vì vậy, cá cần huy động lượng hồng cầu dự trữ trong lá lách đến hệ thống tuần hoàn để tăng lượng oxy trong máu (Đỗ Thị Thanh Hương và Nguyễn Văn Tư, 2010). Trong môi trường bất lợi, số lượng bạch cầu sẽ tăng đáng kể ở hầu hết các động vật có xương sống (Rankin and Jensen, 1993). Trái ngược với kết quả ở thí nghiệm này, số lượng tế bào máu bị giảm đáng kể khi cá bị nhiễm độc nitrit ở nhiệt độ cao đã được báo cáo trên cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) (Lê Thị Kiều Trang, 2015), cá ba sa (Pangasius bocorti) (Nguyễn Thị Kim Hà ctv., 2018) và cá lóc (Channa striata) (Lefever el al., 2012). Tuy nhiên, kết quả trong thí
nghiệm này thì số lượng hồng cầu lại tăng cao khi lươn đồng bị nhiễm độc nitrit ở nhiệt độ cao. Lươn đồng có khả năng sống trong điều kiện thiếu oxy trầm trọng, giá trị P50 của lươn đồng ở 27ºC là rất bé (2,8 mmHg) cho thấy ái lực liên kết của oxy của Hb trong lươn đồng là rất lớn (Daamgaard et al., 2012),
ngồi ra thì hàm lượng myoglobin trong lươn đồng cũng cao đáng kể so với các lồi cá. Chính vì thế nên lươn đồng hồn tồn có khả năng thích nghi khi bị nitrit xâm nhập.
PHẦN V
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 5.1 Kết luận
1) Lươn đồng là lồi hơ hấp khí trời thứ hai được phát hiện có khả năng phục hồi pH máu hồn tồn sau 72 giờ tiếp xúc với mơi trường sống có CO2 cao (30 mmHg).
2) Thận đóng vai trị quan trọng trong q trình cân bằng axít - bazơ của lươn đồng khi lươn sống trong điều kiện khơng khí ẩm.
3) Cơ chế điều hịa axít - bazơ của lươn đồng khi nhiệt độ mơi trường tang cao tương tự cơ chế của các lồi bị sát lưỡng cư và động vật trên cạn
4) Lươn đồng có khả năng điều hịa ion khi bị nitrit xâm nhập vào máu mặc dù diện tích bề mặt mang giảm đáng kể so với các loài cá khác. Tuy nhiên, sự xâm nhập nitrit gây cản trở quá trình phục hồi pH của lươn khi lươn sống trong điều kiện CO2 và nitrit cao.
5) Giá trị pH máu của lươn không thay đổi đáng kể khi lươn bị nitrit xâm nhập ở các mức nhiệt độ khác nhau. Tuy nhiên, nitrit xâm nhập làm thay đổi nồng độ các ion trong huyết tương của lươn.
6) Kích cỡ của lươn đồng khơng ảnh hưởng đáng kể đến khả năng điều hịa a-xít ba-zơ của lươn, tuy nhiên lươn lớn có khả năng điều hịa a-xít ba-zơ tốt hơn lươn nhỏ.
5.2 Đề xuất
Căn cứu vào những điểm mới và kết quả của luận án về ảnh hưởng của CO2 cao, nhiệt độ và nitrit lên khả năng điều hịa axít - bazơ của lươn đồng, nghiên cứu có vài đề xuất như sau:
1) Cần nghiên cứu thêm những ảnh hưởng của CO2 cao, nitrit cao trong thời gian dài (2-3 tháng) lên tốc độ tăng trưởng của lươn đồng.
2) Nghiên cứu cường độ trao đổi khí qua mang của lươn đồng dưới các tác động của CO2 cao hay nhiệt độ cao để làm rõ hơn vai trị của cơ quan hơ hấp khí trời trên lươn đồng cũng như mang có vai trị gì trong q trình cân bằng axít - bazơ xảy ra trên lươn đồng.
3) Nghiên cứu sâu hơn ở mức độ phân tử cũng như hệ gen để so sánh mức độ tiến hóa của lươn đồng so với nhóm lưỡng cư và bò sát.
4) Nghiên cứu cấu trúc mạch máu tại da và giải phẩu học trên bề mặt da của lươn đồng nhằm giúp hiểu rõ hơn cơ chế trao đổi khí qua da của lươn đồng.
5.3 Khuyến cáo
1) Sử dụng sục khí trong các bể ni lươn (đặc biệt giai đoạn cuối vụ), giảm mật độ nuôi để giảm bớt hàm lượng CO2 trong bể giúp pH máu lươn được ổn định khơng gây ảnh hưởng đến tình trạng sức khỏe.
2) Tạo bề mặt bể thống cho lươn tiếp xúc nhiều với khơng khí giúp q trình hơ hấp của lươn tốt hơn trong điều kiện nước sâu (0,5m).
3) Che mát trong các bể lươn giúp duy trì nhiệt độ bể (27 – 28°C) nhằm hạn chế tác động của nhiệt độ cao lên quá trình sinh lý của lươn. Tránh sử dụng