• Ký chủ
Nhiều lồi cá biển cĩ giá trị kinh tế phân bố ở các vùng biển khác nhau đều nhiễm bệnh do vi khuẩn Vibrio. Bao gồm: các lồi cá ở vùng biển lạnh như cá hồi vân (Oncorhynchus spp.), cá tráp (Sparus aurata), cá chẽm Châu Âu (Dicentrarchus labrax), cá bơn (Scophthalmus maximus); và các lồi cá ở vùng biển ấm như cá chẽm (Lates calcarifer), cá hồng (Lutjanus spp.), cá giị (Rachycentron canadum), cá mú (Epinephelus spp.). Bệnh do vi khuẩn Vibrio gây ra được báo cáo đã gây thiệt hại kinh tế cho nghề nuơi cá biển ở nhiều nước trên thế giới [4], [26], [81], [146].
• Dấu hiệu chính của bệnh
Bệnh do vi khuẩn Vibrio gây ra đặc trưng bởi sự xuất hiện các đốm đỏ, xuất huyết (bên ngồi hoặc nội quan bên trong). Vẩy cá bị trĩc, rụng, tạo nên các vết loét ngày càng lan rộng và sâu. Vây cá cĩ thể bị mịn cụt, xơ xác. Giải phẫu mẫu cá bệnh cho thấy hiện tượng xuất huyết nội tạng và xuất huyết trong cơ của cá. Cá bị bệnh cĩ thể chết hàng loạt khi bị cấp tính, hoặc chết rải rác khi ở thể thứ cấp tính [4].
• Tác nhân gây bệnh
Tác nhân gây bệnh Vibriosis ởđộng vật thủy sản thường gặp do một số lồi vi khuẩn thuộc giống Vibrio, chúng cĩ thể là tác nhân sơ cấp hoặc tác nhân thứ cấp (tác nhân cơ hội). Các lồi Vibrio gây bệnh cho cá nuơi vùng nước ấm thường gặp như V. parahaemolyticus, V. harveyi, V. vulnificus, V. alginolyticus, V. carchariae, V. anguillarum... [26], [81], [132], [199]. Các lồi Vibrio gây bệnh cho cá nuơi vùng nước lạnh như V. salmonicida, V. anguillarum, V. logei, V. wodanis, V. viscosus [26], [199].
• ðặc điểm phân bố và lan truyền bệnh
Bệnh Vibriosis xảy ra ở khắp mọi nơi cĩ nghề nuơi động vật thủy sản nước lợ và nước mặn. Bệnh xảy ra cả trên cá nuơi lẫn cá tự nhiên. Vi khuẩn Vibrio cĩ ảnh hưởng nghiêm trọng đến nghề nuơi thủy sản của hơn 14 nước và gây bệnh trên khoảng 48 lồi cá biển [27]. Vi khuẩn Vibrio xâm nhập vào ao, bể theo một số con đường như nguồn nước, dụng cụ, cá bố mẹ hoặc cá giống, thức ăn, đặc biệt là thức ăn tươi sống. Khả năng bùng phát của bệnh phụ thuộc vào các yếu tố mơi trường, yếu tố gây độc của chủng vi khuẩn và tình trạng sức khỏe của chính vật nuơi.
• Chẩn đốn và cách phịng, trị bệnh
Chẩn đốn
Bệnh do vi khuẩn Vibrio gây ra được chẩn đốn dựa vào những dấu hiệu bệnh lý đặc trưng nhưđã mơ tảở trên. Nuơi cấy phân lập Vibrio trên mơi trường chọn lọc TCBS và định danh dựa vào các đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hĩa [22]. Ngồi ra, định danh Vibrio bằng các phương pháp sinh học phân tử như phân tích trình tự gen 16S ribosomal DNA (rDNA) [84] hoặc các gen độc tốđặc trưng [35].
Cách phịng, trị bệnh
Một số nghiên cứu đã đề xuất biện pháp trị bệnh Vibriosis cho cá biển bằng cách cho ăn, tắm hoặc tiêm kháng sinh. Nghiên cứu của Bùi Quang Tề (2007) đã trị bệnh Vibriosis cho cá biển bằng cách tắm kháng sinh Oxytetracyline, Rifamycine và Erythromycine với nồng độ 30 - 50 ppm trong 30 - 60 phút; hoặc tắm thuốc tím 10 ppm trong 15 - 20 phút; hoặc cồn iốt 15 - 20 ppm từ 10 - 20 phút. Trong trường hợp cá lớn và bỏ ăn, biện pháp tiêm kháng sinh Sulfamethoxazole 250 mg/kg cá, Colistin sulfate, Sulfonamide 150 mg/kg cá đã cho thấy cĩ hiệu quả tốt [8]. Biện pháp trộn kháng sinh vào thức ăn như trộn Tetracyline 75 - 100 mg/kg cá, Streptomycine 50 - 75 mg/kg cá, Oxolinic acid 10 mg/kg cá và cho ăn liên tục trong 7 đến 10 ngày cũng cải thiện được tình trạng nhiễm bệnh do vi khuẩn Vibrio [26].
Nhìn chung, kháng sinh là phương pháp chọn lựa đầu tiên dùng trị bệnh do vi khuẩn. Mặc dù kháng sinh đã đem lại hiệu quả điều trị nhất định trong một số trường hợp, nhưng việc lạm dụng kháng sinh đã tạo ra các chủng vi khuẩn kháng
thuốc gây khĩ khăn cho quá trình điều trị. Nghiên cứu của Shyne et al. (2008) về khả năng nhạy cảm với kháng sinh của vi khuẩn V. parahaemolyticus phân lập từ cá mú bệnh. Kết quả cho thấy hầu hết các chủng đều kháng lại Sulphadiazine và Amoxicillin, 87 % kháng lại Gentamycine, 89 % kháng lại Kanamycine và Oxytetracycline [182]. Ngồi ra, tồn dư kháng sinh trong sản phẩm thủy sản cịn ảnh hưởng đến an tồn vệ sinh thực phẩm và mơi trường [19]. Vì vậy, việc sử dụng kháng sinh để trị bệnh cho vật nuơi thủy sản vẫn khơng nên khuyến khích và cần cân nhắc thận trọng trong từng trường hợp.
Chính vì những mặt trái do sử dụng kháng sinh, việc phịng bệnh cho cá nuơi vẫn luơn được chú ý trong suốt quá trình nuơi. Phương pháp phịng bệnh tổng hợp thường được các trại nuơi áp dụng như sát trùng bể, ao và dụng cụ trước mỗi đợt sản xuất, xử lý nguồn nước trước khi đưa vào sử dụng. Thả cá nuơi với mật độ thích hợp, tránh làm cá bị tổn thương trong quá trình vận chuyển, tắm định kỳđể phịng các loại bệnh ký sinh trùng và chú ý chất lượng thức ăn. Tuy nhiên, đây chỉ là những biện pháp phịng bệnh đơn giản với mục đích giảm thiểu nguy cơ nhiễm bệnh, những thiệt hại do bệnh vẫn đang tiếp tục diễn ra và gây ảnh hưởng lớn cho nghề nuơi cá biển.
Hiện nay, giải pháp nâng cao sức đề kháng cho vật nuơi bằng cách sử dụng các chất gây kích thích miễn dịch (Immunostimulants) và vaccine phịng bệnh là phương pháp phịng bệnh chủ động mang lại hiệu quả cao, đã và đang được tập trung nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới. Song, để chế tạo ra các loại vaccine đặc hiệu hay chọn lựa được các hoạt chất kích thích miễn dịch đem lại hiệu quả bảo hộ cao cho vật nuơi vẫn là một thử thách khơng nhỏở phía trước. Những hiểu biết về hệ thống miễn dịch cũng như cơ chế tạo đáp ứng miễn dịch ở cá trở nên vơ cùng cần thiết; là nền tảng quan trọng cho việc nghiên cứu vaccine, sử dụng vaccine và các chất kích thích miễn dịch cĩ hiệu quả, gĩp phần thúc đẩy nghề NTTS phát triển ổn định và bền vững.
1.3. ðặc điểm hệ miễn dịch ở cá xương
Miễn dịch học ở cá được Hermann F. Stannius bắt đầu nghiên cứu từ những năm 50 của Thế kỷ XVIII. Những hiểu biết về miễn dịch học cá thời gian này rất sơ
khai, chỉ là những mơ tả về hình thái giải phẫu các cơ quan và khẳng định sự hiện diện của tế bào thực bào trong máu cá. Mãi đến năm 1940, miễn dịch học ở cá mới được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu và những hiểu biết về hệ miễn dịch cá ngày càng hồn thiện [204].
1.3.1. Miễn dịch tự nhiên
Miễn dịch tự nhiên (hay cịn gọi là miễn dịch khơng đặc hiệu) là khả năng tự bảo vệ sẵn cĩ của cá thể ngay từ khi mới sinh, khơng địi hỏi phải cĩ sự tiếp xúc trước với TNGB và mang tính di truyền giống nhau giữa các cá thể cùng lồi. Vai trị của hệ miễn dịch tự nhiên được coi như là tuyến phịng thủ đầu tiên bảo vệ cơ thể chống lại các vật lạ xâm nhập và nĩ cĩ ý nghĩa vơ cùng quan trọng cho giai đoạn đầu đời, khi mà hệ miễn dịch thích nghi chưa được hồn thiện.
Nhiều nghiên cứu về các khía cạnh khác nhau của hệ miễn dịch khơng đặc hiệu ở cá xương đã được tổng quan bởi các tác giả Chistiakov et al. (2007) [41], Ellis (2001) [64], Magnadottir (2006) [138], Rombout et al. (2005) [169], Van Muiswinkel (2008) [204], Whyte (2007) [206]. Hầu hết các nghiên cứu đều mơ tả về thành phần cấu thành và chức năng của chúng trong cơ chế tạo đáp ứng miễn dịch tự nhiên ở cá. Ba thành phần chính tạo nên hệ miễn dịch tự nhiên ở cá bao gồm hàng rào vật lý, hàng rào dịch thể và hàng rào tế bào khơng đặc hiệu.
Các kháng nguyên (Bao gồm TNGB cho đến các chất kích thích vơ cơ) xâm nhập vào cơ thể cá qua vùng bề mặt biểu bì bị tổn thương, qua mang, đường bên và ống tiêu hĩa [64]. Chúng gặp rào cản đầu tiên là tồn bộ vỏ bọc cơ thể cá bao gồm vảy, da, mang và các lớp biểu bì. Ngồi ra, lớp dịch nhờn ở da và niêm mạc ruột của cá khơng những cĩ chức năng bẫy bắt các vật ngoại lai, mà cịn chứa các yếu tố cĩ khả năng kháng vi khuẩn. Ví dụ như lectins cĩ khả năng gắn kết với carbohydrates trên bề mặt tế bào vi khuẩn, ngăn chặn chúng xâm nhập gây bệnh [25]; Lysozyme tấn cơng vào lớp peptidoglycan của vách tế bào vi khuẩn gây thủng màng và tiêu diệt chúng [64]; Các peptides kháng khuẩn (anti-bacteria peptides) như pleucoridin bảo vệ cá hồi kháng lại V. anguillarum [102]. Các yếu tố này thường được tìm thấy trong trứng, huyết thanh và dịch nhờn của nhiều lồi cá và được chứng minh khả năng kháng lại các nhĩm vi khuẩn khác nhau [24], [183].
Nếu vi khuẩn vượt qua hàng rào vật lý và hĩa học, vào được bên trong cơ thể cá thì chúng sẽ tiếp tục bị chặn lại bởi hàng loạt các yếu tố miễn dịch thuộc hàng rào dịch thể cĩ chức năng bảo vệ cơ thể theo nhiều cách khác nhau.
Nhĩm ức chế sinh trưởng của vi sinh vật thơng qua việc chia sẻ các chất dinh dưỡng thiết yếu hoặc cản trở quá trình trao đổi chất của chúng bao gồm Transferrin, Interferon đã được nhiều chú ý nghiên cứu ở cá hồi ðại Tây Dương ( Salmo salar) [117], [138], [157], [187], [188], cá nĩc chấm xanh (Tetraodon nigroviridis) [30], cá mú vằn (Danio rerio) [23] và gần đây đã tìm thấy ở cá mú chấm cam E.coioides
[37], [53].
Nhĩm ức chế enzyme cĩ chức năng bảo vệ cơ thể kháng lại quá trình tự huỷ của chính cơ thểđồng thời tham gia trung hồ các enzyme do TNGB sản sinh ra, ví dụα-2 macroglobulin bảo vệ cá hồi kháng lại vi khuẩn A. salmonicida [138].
Nhĩm các protein gây kết tủa và kết dính (precipitin và agglutinin) bao gồm các lectins và pentraxins cĩ trong huyết thanh và dịch nhờn của nhiều lồi cá [138]. Lectins cĩ khả năng gắn kết đặc hiệu với các loại đường khác nhau trên bề mặt tế bào vi khuẩn, gây ngưng kết, kết tủa nhiều loại vi khuẩn như liên kết đường mannose, rhamnose, fucose, galactose dẫn đến hiện tượng opsonine hĩa, thực bào và hoạt hĩa hệ bổ thể [206]. Các pentraxins gồm protein phản ứng C (C-reaction protein- CRP) và protein huyết thanh dạng sợi (serum amyloid protein- SAP), chúng cĩ trong dịch thể và xuất hiện ở các phản ứng pha cấp tính. CRP cĩ khả năng kết hợp với phosphoryl cholin cĩ trong vách tế bào VSV cĩ ion canxi trong khi SAP ưa kết hợp với phosphoryl-ethanolamin, gây kết tủa, hoạt hĩa thực bào và hệ bổ thể [138]. Một số lồi cá chỉ cĩ một trong hai loại protein trên như cá tuyết (Gadus morhua L.) cĩ CRP trong khi cá hồi ðại Tây Dương, cá heo (wolfish- Anarhichas minor ), cá bơn (Hippoglossus hippoglossus L.) chỉ cĩ SAP hoặc những lồi khác thì cĩ cả 2 loại pentraxin này như cá bơn sao (Pleuronectes platessa L.), cá hồi vân (Oncorhynchus mykiss) [138].
Nhĩm chất dung giải (lysin) là các enzyme mà bản thân chúng hoặc tương tác giữa chúng ngồi việc gây dung giải tế bào TNGB, cịn cĩ vai trị opsonin, hoạt hĩa
thực bào. Chúng là các lysozyme, chitinase, các thành phần của hệ bổ thể cĩ trong mơ và dịch cơ thể [76], [103].
Bổ thể là tập hợp khoảng hơn 20 loại protein huyết thanh lưu thơng trong dịch cơ thể, là phần cốt yếu của hệ thống miễn dịch tự nhiên và là nhân tố bảo vệ quan trọng nhất. Tương tự nhưđộng vật cĩ xương sống bậc cao, cơ chế hoạt động chủ yếu hệ bổ thể ở cá là tạo nên các lỗ thủng màng tế bào nhờ hoạt hĩa bằng 3 con đường khác nhau: con đường cổđiển, con đường khác và con đường lectin [206]. Kết quả của 3 con đường này là gây hiện tượng dung giải tế bào, opsonin và tiêu diệt mầm bệnh. Ngồi ra, hệ bổ thể cịn cĩ vai trị hoạt hĩa phản ứng viêm, gây tăng tính thấm thành mạch, hĩa ứng động bạch cầu và kích thích thực bào [173], [206]. Khơng giống nhưở động vật cĩ vú, hệ bổ thể của cá cĩ hoạt tính tốt trong khoảng nhiệt độ rộng, từ 15 oC đến 25 oC và vẫn cĩ thể duy trì hoạt tính ở nhiệt độ thấp (0 - 4 oC) [119].
Yếu tố C3 là thành phần trung tâm của hệ bổ thể trong cả 3 con đường hoạt hĩa kể trên. Chúng chiếm tỷ lệ lớn nhất trong protein huyết thanh. Chức năng của C3 là tăng cường kích thích thực bào thơng qua opsonin, hĩa ứng động các tế bào miễn dịch, kích thích phản ứng viêm, kích thích tế bào B sinh sản và hoạt hĩa phức hợp tấn cơng màng MAC (Membrane Attacking Complex) [206]. MAC ở cá hồi vân (O. mykiss) đã được nghiên cứu và chứng minh cơ chế hoạt động của nĩ là tạo ra các lỗ nhỏ trên màng tế bào vi khuẩn tương tự nhưở động vật cĩ vú [156]. Tùy từng lồi cá xương, yếu tố C3 xuất hiện từ 11 đến 57 ngày sau khi nở và là hàng rào miễn dịch quan trọng trong thời gian đầu của ấu trùng khi chức năng của các cơ quan lympho chưa hồn thiện [206]. Các dạng cấu trúc và chức năng của phân tử C3 (isotypes) được mã hĩa bằng nhiều gen khác nhau làm cho các phân tử C3 càng trở nên đa dạng [172]. Các dạng C3 đã được nghiên cứu ở nhiều lồi cá như cá hồi, cá chép, cá tráp và cá mú vằn [206] và số lượng các dạng C3 phát hiện ở các lồi cá rất khác nhau: cá hồi cĩ 4 dạng C3, ở cá tráp cĩ 5 dạng C3 [206], cá chép cĩ 8 dạng và cá sĩc (Oryzias latipes) cĩ 3 dạng [192]. Sự đa dạng phân tử C3 của hệ bổ thể thể hiện sự tiến hĩa của hệ thống miễn dịch và giúp cá tăng cường khả năng nhận biết của miễn dịch tự nhiên [191].
Mặc dù khơng mang đặc tính nhớ và tạo đáp ứng miễn dịch thứ cấp mạnh mẽ khi tái nhiễm TNGB, hàng rào các tế bào của hệ miễn dịch khơng đặc hiệu đĩng vai trị quan trọng trong cơ chế bảo vệ sẵn cĩ của cơ thể vật chủđối với mầm bệnh. Các tế bào trung tâm tạo nên hàng rào tế bào miễn dịch khơng đặc hiệu này bao gồm bạch cầu (BC) đơn nhân (Monocyte)/ đại thực bào (Macrophage), BC trung tính (Neutrophil) và tế bào độc khơng đặc hiệu (NCC- Non-specific cytotoxic cells) [67], [72]. Các hoạt tính hĩa ứng động bạch cầu (Leukocyte mobilization), thực bào (Phagocytosis Activity- PA), bùng nổ hơ hấp (Respiratory Burst Activity- RBA), gây độc tế bào và tạo ra các yếu tố miễn dịch như Interleukin 1 (IL-1) hoặc yếu tố anpha gây hoại tử khối u ( alpha Tumor Necrosis Factor – αTNF) là các chức năng đã được nghiên cứu trên nhiều lồi cá xương và chứng minh vai trị bảo vệ cơ thể của hàng rào tế bào ở cá [17], [36], [51].
Ở cá xương, 2 loại tế bào tham gia chính vào quá trình thực bào là đại thực bào (ðTB) và BC trung tính. Chúng loại bỏ vi khuẩn xâm nhập thơng qua các sản phẩm cĩ hoạt tính oxy hĩa cao trong quá trình bùng nổ hơ hấp khi tiếp xúc kháng nguyên [176].
ðại thực bào là BC khơng hạt lớn nhất, được biệt hĩa từ các BC đơn nhân, phân bố rộng rãi ở các mơ, bao gồm cả mang cá và xoang cơ thể, nhưng chủ yếu được tìm thấy ở mạng lưới nội bì của thận, lách. Ở một vài lồi cá, ðTB cịn được tìm thấy ở tâm nhĩ [4]. Nhiều nghiên cứu cho rằng chức năng ðTB bao gồm khả năng thực bào, hĩa ứng động tiêu diệt tế bào vi khuẩn nhờ cĩ các sản phẩm Interleukin 1 và yếu tố αTNF, xử lý và trình diện kháng nguyên. Mặc dù các thụ thể trên bề mặt ðTB cá chưa được biết rõ, nhưng nhiều nghiên cứu cho thấy cĩ sự hiện diện của thụ thể gắn kết kháng nguyên, thụ thể bổ thể và phức hợp hịa hợp mơ chủ yếu lớp II (MHC II) [166].
Ở một số lồi cá, trong số BC cĩ hạt, ngồi BC hạt trung tính cịn cĩ BC ưa axít (Eosinophils) và BC ưa kiềm (Basophils) trong khi ở một số lồi cá khác vắng mặt một trong 2 loại BC này. Tỷ lệ của các loại BC này trong máu các lồi cá rất khác nhau [18]. Trong đĩ, BC trung tính phân bố ở thận, lách, máu và các ổ viêm loét với