E. ictaluri thuộc họ vi khuẩn Enterobacteriaceae, là trực khuẩn gram âm kích thước 1 x 2 – 3 μm, không sinh bào tử, là vi khuẩn yếm khí tùy nghi, phản ứng catalase dương tính, oxidase âm tính, không oxy hoá, lên men đường glucose. Vi khuẩn phát triển chậm trên môi trường nuôi cấy, cần mất 36 - 48 giờ để hình thành những khuẩn lạc nhỏ li ti trên thạch Brain Heart Infusion Agar (BHIA) tại 28 – 300C (Lorenzo và Timmis, 1994). Phát triển yếu hoặc không phát triển ở 370C. Khi
21
trong môi trường nuôi cấy có sự hiện diện của một loài vi khuẩn phát triển nhanh hơn E. ictaluri (như Aeromonas.sp) thì khi đó chúng sẽ ức chế hoặc làm cho E.
ictaluri phát triển rất chậm (Shotts và Walman, 1990). E. ictaluri có khả năng sinh tồn yếu, do nó chỉ sống được trong nước một thời gian ngắn, khoảng 8 ngày (Hawke, 1979). Tuy nhiên, chúng có thể tồn tại trong bùn đến 95 ngày ở 25 oC (Plumb và Quinlan, 1986). Vi khuẩn này tương đồng về đặc điểm sinh hóa và kiểu huyết thanh nên việc điều chế vaccine có nhiều thuận lợi (Plumb và Vinitnantharat, 1989; Bertolini và ctv 1990). Lớp polysaccharides trên bề mặt tế bào chứa các kháng nguyên quan trọng chứa các gen quy định độc lực của E. ictaluri (kháng nguyên thân) có vai trò quan trọng trong việc điều chế vaccine (Lawrence và ctv, 2001).
Vi khuẩn Edwardsiella ictaluri có khả năng gây bệnh tự nhiên trên nhiều loài cá như: Cá nheo (Ictalurus punctatus) (Hawke 1979; Hawke và ctv, 1981), cá dao xanh (Eigemannia virescens) (Kent và Lyons, 1982), cá danio (Danio devano) (Waltman và ctv, 1985), cá trê (Clarias batrachus) (Kasornchandra và ctv, 1987), và cá tra (Pangasianodon hypothalmus). Trong đó, ảnh hưởng của bệnh do Edwardsiella ictaluri gây ra trên cá nheo và cá tra là nghiêm trọng nhất. Đây là tác nhân gây bệnh nhiễm trùng máu (ESC) trên cá nheo tại Mỹ (Hawke, 1979; Hawke và ctv, 1981), khi cá bệnh tỷ lệ chết có thể lên đến 50%, mỗi năm gây tổn thất hàng triệu đô la (Plumb, 1988). Đồng thời đây cũng là tác nhân chính gây nên bệnh gan, thận, mủ trên cá tra nuôi ở vực Đồng bằng Sông Cửu Long (Ferguson và ctv, 2001).
Khi cá bị nhiễm bệnh, tỷ lệ chết cao từ 10 - 90% tùy theo cách quản lí và cỡ cá nuôi (Dung và ctv, 2003).
1.3.2. Những nghiên cứu về vaccine phòng bệnh do E. ictaluri
Trên thế giới, những nghiên cứu đầu tiên để phát triển vaccine phòng bệnh do E. ictaluri gây ra tập trung vào việc sử dụng các vi khuẩn bất hoạt và đối tượng được cấp là cá nheo (Ictalurus punctatus). Vaccine được điều chế bằng cách sử dụng formol để bất hoạt toàn bộ tế bào vi khuẩn hoặc hoặc sử dụng các sóng âm cao tần để phá vỡ các tế bào vi khuẩn đã được bất hoạt bằng formol tạo nên các mảnh
22
vỡ tế bào chứa các thành phần kháng nguyên (Plumb và ctv, 1986). Tháng 4 năm 1991, Bộ Nông Nghiệp Hoa Kì đã cấp giấy phép cho hai loại vaccine thương mại đầu tiên của công ty Biomed phòng bệnh ESC do E. ictaluri gây ra trên cá nheo.
Cách sử dụng của 2 loại vaccine này là ngâm hoặc cho ăn và có thể sử dụng kết hợp. Tuy nhiên các vaccine này chỉ sử dụng như là các loại vaccine tự chế của từng trại nuôi. Vào tháng 12 năm 1992, sản phẩm vaccine ngừa bệnh ESC thông qua hình thức trộn vào thức ăn của công ty Aqua Health được cấp phép lưu hành, cho đến thời điểm hiện tại thì loại vaccine này không còn được sử dụng bởi ngành công nghiệp nuôi cá bởi vì chi phí cao. Chiến lược tốt nhất phòng bệnh ESC trên cá nheo là ngâm cá bột hoặc cá giống với vaccine dạng ngâm, sau 1 - 2 tháng tiến hành cấp nhắc lại vaccine bằng hình thức cho ăn (Thune và ctv, 1994; Shoemaker và Klesius, 1997). Kết quả cho thấy tỷ lệ bảo hộ chỉ dao động từ 10 – 30% nhưng cá được cấp vaccine lớn nhanh hơn và hệ số chuyển hóa thức ăn thấp hơn. Vì vậy, nông dân sẽ phải tính toán chi phí và hiệu quả sử dụng vaccine để xác định tính khả thi của chiến lược này. Có thể thấy rằng, các loại vaccine bất hoạt hoặc tiểu đơn vị này cho kết quả bảo hộ không rõ rệt.
Kể từ khi phát hiện ra rằng E. ictaluri là một tác nhân gây bệnh kí sinh nội bào tùy nghi cho cá nheo (Booth và ctv, 2006), việc phát triển vaccine ở dạng bất hoạt được nhận định là không hiệu quả. Gần đây những nghiên cứu tập trung vào hướng vaccine nhược độc, các chủng E. ictaluri được làm suy yếu độc lực nhưng an toàn khi sử dụng đã cho tỷ lệ bảo hộ cao (ít nhất là 4 tháng) chỉ sau một lần chủng ngừa duy nhất thông qua hình thức ngâm đối với cá nheo 9 – 14 ngày tuổi mà không cần liều nhắc lại (Klesius và Shoemaker, 1998). Loại vaccine sống nhược độc này được sản xuất vào năm 2000 bởi tập đoàn Intervet với tên thương mại là AQUAVAC-ESCO đây là loại vaccine nhược độc đầu tiên được cấp phép trong nuôi trồng thủy sản (Shoemaker và ctv, 2002).
Tại Việt Nam trong những năm gần đây cũng có nhiều công trình nghiên cứu vaccine phòng bệnh gan thận mủ trên cá tra do E. ictaluri gây ra. Năm 2006 Viện Nghiên Cứu Nuôi Trồng Thủy Sản II đã kết hợp với Công ty Thuốc Thú y Trung
23
Ương II (NAVETCO) thực hiện đề tài cấp nhà nước “Nghiên cứu vaccine phòng bệnh nhiễm khuẩn cho cá tra, cá ba sa, cá mú, cá giò, cá hồng mỹ nuôi công nghiệp”, trong đó đối tượng được quan tâm đặc biệt là cá tra, với loại vaccine sử dụng là vaccine bất hoạt có chất bổ trợ là phèn nhôm cho tỷ lệ bảo hộ ứng với các liều gây chết 2LD50, 20LD50 và 80LD50 vào ngày thứ 21 sau khi cấp vaccine lần lượt là 97%, 93% và 71%. Điều này cho thấy khả năng bảo vệ tức thời của vaccine khá cao. Tỷ lệ bảo hộ ứng với các liều gây chết 1,6LD50, 16LD50 và 64LD50 sau 2 tháng cấp vaccine lần lượt là 91%, 75% và 50% cho thấy khả năng bảo vệ của vaccine đã giảm nhưng vẫn còn khá hiệu quả (Nguyễn Thị Hiền, 2009).
Năm 2008 khoa Thủy Sản trường Đại học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh phối hợp với công ty Schweizer Biotech, Đài Loan tiến hành thử nghiệm 2 loại vaccine (ngâm và cho ăn) phòng bệnh gan thận mủ trên cá tra trên quy mô phòng thí nghiệm. Kết quả cho thấy rằng việc kết hợp cả 2 hình thức cấp vaccine này cho tỷ lệ bảo hộ cao nhất là 51,91% sau 48 ngày thí nghiệm. Trong khi đó, nếu sử dụng riêng lẻ vaccnie ngâm và vaccine cho ăn thì tỷ lệ bảo hộ lần lượt là 25,19%; 15,26%. Khi có tiến hành cấp vaccine cho ăn nhắc lại thì tỷ lệ bảo hộ vào ngày 121 là 46,67% (Đỗ Viết Phương, 2008).
Năm 2010 Trung tâm Công nghệ sinh học thuộc Sở Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn, Thành Phố Hồ Chí Minh, tiến hành thử nghiệm vaccine sống nhược độc thông qua phương pháp tái tổ hợp gen và phương pháp gây đột biến ngẫu nhiên bằng kháng sinh rifampicin, kết quả của thí nghiệm vẫn còn trong quá trình nghiên cứu (Nguyễn Quốc Bình và ctv, 2011).
Gần đây, công ty Pharmaq và Bayer Vietnam, phối hợp với trường Đại học Cần Thơ triển khai thử nghiệm để đánh giá tác dụng thực địa của vaccine ALPHAJECT® Panga 1 (dạng nhũ dầu và đường cấp là đường tiêm) để phòng bệnh gan thận mủ trên cá tra nuôi trong ao thương phẩm tại 2 tỉnh An Giang và Đồng Tháp cho thấy tỷ lệ bảo hộ của vaccine sử dụng tại 2 địa điểm thử nghiệm trên lần lượt là 49,8% và 64,7% (Từ Thanh Dung, 2011).