Số liệu được nhập, tính tốn trung bình và độ lệch chuẩn bằng phần mềm Microsoft Excel 2013. So sánh thống kê sự khác biệt giữa các nghiệm thức trong cùng một thời điểm thu mẫu và giữa các lần thu mẫu trong cũng một nghiệm thức bằng one-way ANOVA với phép thử DUNCAN. Biểu đồ và biểu bảng được thực hiện bằng phần mềm SigmaPlot 12.5.
Hình 3.2 Hệ thống bình cầu lắc Eschweiler (phải) và hệ thống máy Wosthoff
(Bochum, Đức) (trái) điều chỉnh khí CO2.
Hình 3.3 Quá trình đặt ống dẫn lưu động mạch trên lươn đồng lớn và cách lấy
máu trực tiếp từ ống dẫn lưu: Lươn được gây mê trước khi mổ (trên-trái), Xác định mạch máu và đặt ống dẫn lưu mạch máu (trên-phải), khâu đóng bụng và
cố định ống dẫn lưu (dưới-trái) và thu máu lươn trực tiếp từ ống dẫn lưu (dưới-phải)
Hình 3.4 Lấy máu lươn đồng nhỏ trực tiếp từ đi, phân tích Hct và huyết
tương của lươn đồng.
PHẦN IV
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1 Kết quả khảo sát mơi trường nước ni lươn đồng theo mơ hình ni bằng giá thể nilon với các kích cỡ lươn khác nhau
4.1.1 Khảo sát môi trường
Sự biến động về nhiệt độ giữa ngày và đêm không lớn, dao động trong khoảng 26-28°C (Hình 4.1D). Hàm lượng oxy trong các bể nuôi tương đối thấp, thấp nhất vào 7 giờ sáng với áp suất riêng phần O2 (PO2) trung bình là 3,1±0,9 mmHg, 2,5±0,3 mmHg và 10,2±6,4 mmHg tương ứng thời điểm đầu, giữa và cuối vụ nuôi. Áp suất riêng phần của oxy trong nước cao nhất lúc 10 giờ sáng (cao hơn 10 lần so với các khoảng thời gian khác trong ngày) và cao nhất là bể ni đầu vụ (PO2=33,8 mmHg) (Hình 4.1B). Ngược với oxy, áp suất CO2 trong nước (PwCO2) của các bể nuôi cao nhất vào lúc 7 giờ sáng là 9,9-10,7 mmHg CO2 vào đầu và giữa vụ (Hình 4.1A). Áp suất CO2 trong nước giảm dần và đạt thấp nhất lúc 10 giờ trưa (2,1 và 3,4 mmHg CO2 vào giai đoạn đầu và giữa vụ nuôi). Tuy nhiên, ở giai đoạn cuối vụ ni thì PwCO2 biến động không đáng kể giữa các mốc thời gian trong ngày, khoảng 26-27 mmHg CO2. Giá trị pH nước thấp nhất là 7,1 lúc 7 giờ sáng và cao nhất lúc 10 giờ sáng ở cả 3 giai đoạn nuôi là 7,45 (Hình 4.1C). Mặt khác, pH nước ở các bể cuối vụ (6,9-7) thấp hơn so với giai đoạn đầu và giữa vụ. Ngoài ra, hàm lượng H2S dao động trong khoảng 0,001 đến 0,003 mg/L ở tất cả các giai đoạn nuôi. Hàm lượng NO2- cao nhất ở các bể nuôi cuối vụ, cao nhất lúc sáng sớm (0,281±0,012 mg/L).
Hình 4.1: Áp suất riêng phần CO2 (A), Oxy (B), giá trị pH nước (C), nhiệt độ
(D), hàm lượng H2S (E) và NO2- (F) trong các bể nuôi lươn đồng ở 3 giai đoạn nuôi khác nhau
4.1.2 Thảo luận
Áp suất riêng phần CO2 trong nước tại các bể ni có sự biến động theo thời gian nuôi và tăng dần về cuối vụ. Kết quả đo được tại các bể làm cơ sở cho chọn các mức CO2 trong thí nghiệm tiếp theo từ bằng đến cao hơn ngồi thực tế nhằm tìm hiểu sự thay đổi sinh lý cũng như khả năng chịu đựng của lươn đồng khi CO2 trong nước cao. Nhu cầu trao đổi chất của sinh vật gia tăng theo kích cỡ và giai đoạn ni, sinh vật càng lớn thì nhu cầu hơ hấp cũng như trao đổi chất càng cao (Perry and Gilmour, 2006), chính vì PwCO2 trong các bể cuối vụ
cao hơn so với giai đoạn đầu và giữa vụ nuôi. Khác với PwCO2 , PO2 trong nước có sự biến động theo ngày đêm rõ rệt. Trong mơi trường nước ni ln có sự phát triển của các loài tảo; tảo cung cấp lượng O2 vào mơi trường qua q trình quang hợp và cũng giúp hấp thu lượng CO2 trong nước. Ngược lại, tảo lại cùng sử dụng O2 cho hoạt động hô hấp và thải CO2 về đêm nên áp suất riêng phần O2 trong nước giảm mạnh về đêm và CO2 tăng cao (Boyd and Tucker, 1988).
Theo Ultsch (1996) thì nhiệt độ tăng cao sẽ làm giảm khả năng hòa tan oxy trong nước cũng như kéo theo sự thay đổi pH trong nước. Mức dao động nhiệt độ phù hợp với nhận định của Lê Văn Cát (2006) về nhiệt độ nước trung bình trong các ao ni thủy sản từ 26-30°C. Giá trị pH nước trong các bể dao động từ 6,9 đến 7,0, giá trị pH tương đối thấp so với môi trường nước ao nuôi thủy sản theo nghiên cứu của Boyd and Tucker (1988). Hàm lượng H2S và NO2- trong bể nuôi lươn đồng không quá cao khi so sánh với nồng độ khí độc tối thiểu trong ao ni vì theo Boyd and Tucker (1988) thì hàm lượng H2S <0,002 mg/L và N-NO2 <0,2 mg/L vẫn nằm trong khoảng tối ưu và không gây ảnh hưởng đến đời sống của sinh vật. Tại thời điểm 4 giờ sáng, hàm lượng H2S và NO2- cao hơn giá trị tối ưu, tuy nhiên lươn đồng là lồi có khả năng chịu đựng cao với môi trường sống. Ngồi ra, nước bể ni được thay vào mỗi sáng nên hàm lượng các chất độc cũng giảm.
Kết quả khảo sát tại các bể nuôi lươn với 3 giai đoạn nuôi khác nhau cũng tương tự với các khảo sát của Lương Quốc Bảo (2015) cho thấy chất lượng nước các bể nuôi lươn đều nằm trong khoảng cho phép trong nuôi trồng thủy sản theo Boyd and Tucker (1988). Tuy nhiên, áp suất CO2 trong các bể cuối vụ tương đối cao so với khuyến cáo.
4.2 Ảnh hưởng của điều kiện CO2 môi trường cao lên sự cân bằng axít-bazơ của lươn đồng (Monopteus albus) axít-bazơ của lươn đồng (Monopteus albus)
4.2.1 Khả năng đệm non-bicarbonate (βNB) của máu lươn đồng
Dựa trên kết quả pH máu và nồng độ HCO3- ở 2 mức Hct cao và thấp khi cho máu tiếp xúc trực tiếp với khí CO2 ở các mức khác nhau, khả năng đệm non-bicarbonate của máu lươn được tính dựa trên tỉ lệ giữa Δ[HCO3-] /ΔpH có độ dốc là -20,3 tại 27°C. Mối tương quan giữa βNB và Hct được tính theo phương trình tương quan với y= βNB và x= Hct (Hình 4.2). Ngồi ra, giá trị pH ln phụ thuộc vào hằng số pK’. Kết quả thí nghiệm cũng tìm ra được giá trị pK’ của lươn đồng ở 27°C được mô tả như sau pK’= -1,2784 x pH + 15,336.
Hằng số phân ly hydrat hóa CO2 (pK’) được tính theo cơng thức sau: pK’ = pHe - log(([HCO3-]plasma)/(αCO2 x PaCO2)) (1)
Nồng độ HCO3- trong huyết tương được tính từ cơng thức trên với PaCO2, pH từ máy GEM 3000 và αCO2 được đền bù đúng nhiệt độ theo Boutilier et al., 1985.
Hình 4.2 Mối tương quan giữa non-bicarbonate buffering và giá trị
hematocrit.
4.2.2 Ảnh hưởng của áp suất CO2 cao lên điều hịa axít-bazơ trong máu lươn đồng
Ảnh hưởng của áp suất CO2 cao trong môi trường với các điều kiện nuôi khác nhau đã dẫn đến sự rối loạn điều hịa axít - bazơ trong máu cũng như nồng độ ion trong huyết tương được thể hiện trong Hình 4.4 và 4.5. Những thay đổi theo thời gian của q trình cân bằng axít - bazơ cũng được trình bày dưới dạng biểu đồ Davenport trong Hình 4.3.
Hình 4.3: Biểu đồ Davenport với các đường CO2 isopleth tại các mức PaCO2
của lươn đồng được đút ống tiếp xúc với 30 mmHg CO2 trong 72 giờ. Áp suất riêng phần CO2 trong động mạch (PaCO2) của lươn tăng từ khoảng 14 mmHg đến trên 30 mmHg trong 6 giờ đầu tiên tiếp xúc CO2 cao và duy trì ổn định mức cao này trong suốt thời gian cịn lại (Hình 4.4B). Sự gia tăng của PaCO2 gây ra sự axít hóa tức thời khi pH máu giảm khoảng 0,5 đơn vị, kết quả phù hợp với kết quả của đường non-bicarbonate (Hình 4.4A). Sau 6 giờ, hơ hấp axít dần được đền bù bằng sự gia tăng nồng độ HCO3- trong huyết tương và pH được phục hồi hoàn toàn trong 72 giờ tiếp xúc với điều kiện CO2 cao. Đặc biệt, khi lươn đồng sống hoàn tồn trong khơng khí có CO2 cao đã thể hiện sự đền bù axít - bazơ hồn chỉnh hơn so với lươn đồng tiếp xúc CO2 cao trong nước. Sự cân bằng axít - bazơ của lươn đồng khơng thay đổi trong cả 6 lươn đồng được ni trong nước ở điều kiện hồn tồn khơng có CO2 (nghiệm thức đối chứng) sau 72 giờ và khơng có bất kỳ ảnh hưởng nào lên tình trạng axít - bazơ trong 6 lươn đồng trong điều kiện khơng khí khơng có CO2.
Hình 4.4: Giá trị pH (A), PaCO2 (B) và nồng độ HCO3- (mM) (C) trong máu động mạch của lươn đồng đút ống đã tiếp xúc với 30 mmHg CO2 ở các điều kiện khác nhau. Dấu (*) cho thấy sự khác biệt có ý nghĩa so với 0 giờ trong cùng nghiệm
thức (p0,05) và (+) cho thấy có sự khác biệt có ý nghĩa so với các nghiệm thức trong một giờ nhất định (p0,05)
Nồng độ Hb và tỷ lệ huyết sắc tố Hct chỉ giảm nhẹ trong suốt thí nghiệm ở tất cả nghiệm thức (Bảng 4.1). Nồng độ Hb thay đổi từ 11,2 còn 8,8 mM trong 72 giờ và Hct giảm từ 52% xuống 38%. Nhìn chung, nồng độ ion Cl- trong huyết tương giảm đều từ khoảng 112 mM ở 0 giờ đến 96 và 97 mM ở hai nghiệm thức 30 mmHg CO2 trong khơng khí trong nước (Hình 4.5). Theo cùng xu hướng, nồng độ Na+ trong huyết tương giảm trong 72 giờ ở thí nghiệm này. Trong nghiệm thức 30 mmHg CO2 cả trong nước, Na+ giảm đáng kể từ 137,7±0,6 mM
xuống 96,8±2,0 mM (p<0,05) (Hình 4.5A). Ngồi ra, ion K+ huyết tương lại tăng nhẹ từ 2,0 lên 3,2 mM (Hình 4.5B).
Bảng 4.1: Nồng độ hemoglobin (Hb) trong máu (mM) và và tỷ lệ huyết
sắc tố (Hct) (%) của lươn đồng được đút ống và tiếp xúc với 30 mmHg CO2 trong 72 giờ ở các điều kiện sống khác nhau.
Hemoglobin
(mM) 0 giờ 3 giờ 6 giờ 24 giờ 48 giờ 72 giờ
Đối chứng trong nước 11,1±0,3 11,2±0,4 10,7±0,4 10,4±0,2 8,2±0,2 * 7,1±0,5* Đối chứng trong khơng khí 10,4±0,2 10,6±0,2 10,5±0,1 10,3±0,2 10,6±0,2 9,7±0,3 30 mmHg CO2 trong nước 10,8±0,9 10,9±1,0 9,0±0,9 9,9±0,8 10,2±0,8 9,9±1,1 30 mmHg CO2 trong khơng khí 9,8±1,9 9,9±2,2 9,0±1,8 8,8±2,2 9,5±2,1 10,6±2,3 Hct (%) Đối chứng trong nước 53,3±1,1 53,9±2 53,7±1,5 53,4±1,5 52,1±1,1 50,5±1,1 Đối chứng trong khơng khí 49,8±0,3 49,4±0,3 49,6±0,2 48,6±0,3 47,5±0,3 + 48,1±0,3 30 mmHg CO2 trong nước 53,9±1,2 51±0,9 48,6±0.7 46,6±0,8 *+ 46±1,3*+ 45,3±1,7*+ 30 mmHg CO2 trong khơng khí 50,5±0,9 47,2±0,6 44,5±0,3 *+ 41±0,9*+ 42,3±0,7*+ 45±0,8*+
Dấu (*) cho thấy sự khác biệt có ý nghĩa so với 0 giờ trong cùng nghiệm thức (p0,05) và (+) cho thấy có sự khác biệt có ý nghĩa giữa các nghiệm thức so với nghiệm thức đối chứng
Hình 4.5: Nồng độ ion Na+ (A), ion K+ (B), ion Cl− (C) và áp suất thẩm thấu (mOsm) (D) trong huyết tương của lươn đồng được đút ống đã tiếp xúc với 30
mmHg CO2 trong 72 giờ với các điều kiện sống khác nhau. Dấu (*) cho thấy sự
khác biệt có ý nghĩa so với 0 giờ trong cùng nghiệm thức (p0,05) và (+) cho thấy có sự khác biệt có ý nghĩa so với các nghiệm thức trong một giờ nhất định (p0,05)
4.2.3 Ảnh hưởng của CO2 mơi trường cao lên sự bài tiết axít
Các phản ứng của thận trong điều kiện lươn bị tiếp xúc với CO2 cao và lươn đồng sống hồn tồn trong khơng khí được mơ tả trong Hình 4.6. Ở nghiệm thức đối chứng, tốc độ bài tiết nước tiểu (UFR- urine flow rate) ổn định ở khoảng 1,5 mL/kg/giờ. Trong khi đó, các nghiệm thức có CO2 cao bao gồm trong khơng khí, trong nước thì UFR đều giảm khoảng 5 lần (p<0,05) (Hình 4.6A). Hai nghiệm thức đối chứng trong nước và đối chứng trong khơng khí có pH nước tiểu khơng thay đổi, nhưng pH nước tiểu giảm trong 12 giờ đầu tiên ở nghiệm thức 30 mmHg CO2 cả khơng khí và nước (pH=6) (Hình 4.6B), khác biệt có ý nghĩa so với nghiệm thức đối chứng (p<0,05). Trong 60 giờ sau đó, pH nước tiểu tăng dần về mức của nghiệm thức đối chứng (Hình 4.6B).
Hình 4.6: Một số chỉ tiêu trong nước tiểu: lượng nước tiểu (mL/100 g cá/giờ)
(A), pH nước tiểu (B), TAN (mM/100 g cá/giờ) (C), [HCO3-] (mM) (D), tổng axít bài tiết (E) and tổng proton H+ (F) của lươn đồng được đút ống đã tiếp xúc
với 30 mmHg CO2 trong 72 giờ với các điều kiện sống khác nhau. Dấu (*) cho
thấy sự khác biệt có ý nghĩa so với 0 giờ trong cùng nghiệm thức (p0,05) và (+) cho thấy có sự khác biệt có ý nghĩa so với các nghiệm thức trong một giờ nhất định (p0,05)
Sự giảm pH trong nước tiểu có liên quan với nồng độ CO2 trong nước tiểu tăng 3-4 lần và nồng độ TAN nước tiểu cũng tăng lên. TAN nước tiểu tăng lên 0,33±0,02 so với nghiệm thức đối chứng trong 12 giờ, tăng 1,78±0,08 ở nghiệm thức 30 mmHg CO2 trong khơng khí và tăng 0,84±0,09 cả trong nghiệm thức
30 mmHg CO2 trong khơng khí và nước (p<0,05) (Hình 4.6C). Trong 24 giờ đầu tiên, nồng độ ion Na+ giảm đáng kể ở nghiệm thức 30 mmHg CO2 trong khơng khí từ 14,3±0,3 đến 7,0±0,2 mM và vẫn bị stress ở 72 giờ (Hình 4.7A). Nồng độ ion Na+ trong nước tiểu vẫn không thay đổi đối với nhóm lươn đồng tiếp xúc với 30 mmHg CO2 trong nước. Nồng độ ion K+ trong nước tiểu không thay đổi đáng kể trong q trình thí nghiệm ở nhóm lươn đồng đối chứng trong nước, 30 mmHg CO2 trong khơng khí và 30 mmHg CO2 trong nước (p>0,05). Có sự dao động nhẹ xung quanh 3,57 mM (p<0,05) (Hình 4.7B). Ion Cl- trong nước tiểu tăng nhanh ở cả hai nhóm có CO2 cao và đạt tối đa sau 24 giờ, sau đó giảm trở lại trong 48 giờ cịn lại nhưng vẫn tăng đáng kể so với nhóm khơng có CO2 cao sau 72 giờ thí nghiệm (Hình 4.7C).
4.2.4 Vai trị của thận trong q trình điều hịa axít - bazơ trong máu lươn đồng
Với một số chỉ tiêu sinh lý chuyên biệt trên nước tiểu cũng như trong máu từ kết quả của các thí nghiệm trên về tình trạng axít - bazơ trong động mạch lươn đồng cũng như sự bài tiết axít qua nước tiểu, từ đó nghiên cứu đã ước tính được sự đóng góp của bài tiết axít uric vào chuyển hóa trong q trình lươn đồng bị hơ hấp axít. Tổng lượng axít bài tiết trong thận có thể được ước tính là ([NH4+] + ([TA] - ([CO2 tổng]) x UFR. Giá trị từ kết quả này cho thấy sự bài tiết axít trong thận tăng lên trong khi lươn đồng tiếp xúc với CO2 môi trường cao, đặc biệt khi điều kiện CO2 cao trong khơng khí. Nồng độ HCO3- của dịch ngoại bào trong quá trình nhiễm CO2 cao có thể được ước tính từ việc xác định phần trăm lượng nước trong cơ thể lươn đồng (tương ứng là 75,5 và 74,7% trong nước và khơng khí), và phần trăm dịch ngoại bào từ 20 đến 25% tổng lượng nước trong cơ thể có liên quan chặt chẽ với kết quả trên loài lươn Synbranchus
marmoratus (Heisler, 1978). Hình 4.8 cho thấy sự đóng góp của thận với tổng
tích lũy HCO3- trong dịch ngoại bào trong 72 giờ tiếp xúc với 30 mmHg CO2. Phân tích này đã thể hiện được vai trị thận là rất lớn trong q trình điều hịa axít - bazơ của lươn đồng, lên đến 10 và 20% khi lươn đồng tiếp xúc 30 mmHg CO2 trong nước và kết hợp trong nước với khơng khí. Đặc biệt hơn, vai trị của thận trong q trình điều hịa lên đến 52% trong nghiệm thức 30 mmHg CO2 trong khơng khí.
Hình 4.7: Nồng độ ion Na+ (A), K+ (B), và Cl− (C) được bài tiết trong nước tiểu của lươn đồng được đút ống đã tiếp xúc với 30 mmHg CO2 trong 72 giờ với các điều kiện sống khác nhau. Dấu (*) cho thấy sự khác biệt có ý nghĩa so với 0 giờ trong cùng nghiệm thức (p0,05) và (+) cho thấy có sự khác biệt có ý nghĩa so với các
nghiệm thức trong một giờ nhất định (p0,05)
Hình 4.8: Vai trị của thận trong sự bài tiết a-xít của q trình điều hịa axít-
bazơ của lươn đồng khi bị nhiễm a-xít hơ hấp. Các chữ cái (a,ab,b) khác nhau thể
4.2.5 Ảnh hưởng của điều kiện CO2 cao lên một số chỉ tiêu sinh lý máu của lươn đồng nhỏ máu của lươn đồng nhỏ
Tương tự như lươn đồng lớn, khi lươn tiếp xúc với môi trường CO2 cao, q trình điều hịa axít - bazơ của lươn nhỏ thông qua các chỉ tiêu về pH máu, PaCO2 và HCO3- cũng cho thấy lươn đồng bị hơ hấp axít trong điều kiện CO2 trong nước cao, theo đó PaCO2 tăng cao làm pH máu giảm mạnh và HCO3- trong huyết tương tăng liên tục (Hình 4.9). Kết quả lươn đồng từ nhiễm hơ hấp axít dẫn đến bị kiềm chuyển hóa khi hàm lượng HCO3- trong máu tăng cao. Trong 6 giờ đầu tiếp xúc với CO2 cao, pH máu lươn đồng giảm từ 7,50 xuống 7,36±0,04 và 7,27±0,01 ở hai nghiệm thức 14 và 30 mmHg CO2; khác biệt có ý