Các hạt nano bạc giúp tăng cường khả năng sống sót của tôm thẻ chân trắng trước bệnh đốm trắng gây ra bởi White spot syndrome virus (WSSV) bằng cách kích hoạt hệ thống miễn dịch của tôm
Nano bạc giúp tăng tỉ lệ sống cho tôm thẻ chân trắng khi mắc WSSV
MÔ TẢ THỬ NGHIỆM NANO BẠC VỚI VIRUS WSSV
Ngành nuôi trồng thủy sản toàn cầu liên tục tăng trưởng trong suốt một thập kỷ qua. Tuy nhiên, ngành nuôi trồng thủy sản cũng gặp không ít khó khăn, làm thiệt hại đến toàn ngành. Một trong những khó khăn đối với ngành đó là dịch bệnh, điển hình là bệnh đốm trắng do virus gây hội trứng đốm trắng gây nên (white spot syndrome virus – WSSV). Nhiều nỗ lực nghiên cứu đã được đưa ra, một trong số những nỗ lực ấy là một công trình nghiên cứu do một số các nhà khoa học thực hiện, nghiên cứu khả năng của các hạt NANO BẠC để thúc đẩy phản ứng của hệ miễn dịch của tôm bị nhiễm WSSV. Kết quả của các nhà khoa học cho thấy rằng, với một liều nano bạc thấp khoảng 12ppb (0.012ppm) giúp tăng tỷ lệ sống của tôm nhiễm bệnh lên 20%.
Chú thích
Các nhà khoa học nhận thấy rằng, việc tăng tỷ lệ sống của tôm nhiễm bệnh lên 20% khi điều trị bằng nano bạc liên quan đến việc biểu hiện gen LGBP tăng gấp 2 lần. LGBP (Lipopolysaccharide and beta-1,3-glucan binding protein) là một gen chủ chốt trong hệ thống miễn dịch của tôm khi nhiễm virus WSSV gây bệnh đốm trắng trên tôm.
Việc thừa sắt ở các ao bị nhiễm phèn tạo điều kiện cho sự phát triển thuận lợi cho virus gây bệnh đốm trắng. Những kết quả cho thấy rằng, một liều lượng nhỏ các hạt nano bạc có khả năng tăng cường phản ứng miễn dịch trên tôm để chống lại bệnh đốm trắng, việc sử dụng nano bạc không có ảnh hưởng xấu đến tôm khỏe mạnh. Bệnh do virus gây ra, nên hiện chưa có thuốc đặc trị, giải pháp hoàn toàn nhờ vào hệ thống miễn dịch của tôm nhiễm bệnh và cải thiện môi trường sống. Vì vậy, để phòng bệnh đốm trắng do virus WSSV gây ra, nên kết hợp sử dụng nano bạc và cần kiểm soát để không có mặt sắt (phèn sắt) trong môi trường nuôi.
Mô tả thí nghiệm nano bạc
- Mẫu tôm nghiên cứu là mẻ tôm với kích thước khoảng 8g (125 con/kg). Được nuôi trong bể ở khoảng 26 độ C. Tôm được duy trì ở điều kiện này cho tới khi đạt trong lượng 10g (100 con/kg). Tôm được cho ăn với thức ăn thương mại thông thường với 35% protein.
- Cấy truyền virus gây bệnh đốm trắng WSSV được cung cấp bởi phòng thí nghiệm nuôi trồng thủy sản ITVY (Mexico) vào phần bụng thứ 3 của tôm.
- Nano bạc (AgNP) được thử nghiệm ở nồng độ 120ppm và 12ppm ở các điều kiện khác nhau như bảng 2 (table 2) bên dưới.
– Nhóm S1 được thử với nồng độ nano bạc là 120ppm trên mẫu tôm nhiễm virus bệnh đốm trắng.
– Nhóm S2 được thử với nồng độ nano bạc là 12ppm trên mẫu tôm nhiễm virus bệnh đốm trắng.
– Nhóm S3 được thử với nồng độ nano bạc là 120ppm trên mẫu tôm nhiễm virus bệnh đốm trắng, trong môi trường chứa sắt (FeSO4).
– Nhóm S4 được thử với nồng độ nano bạc là 12ppm trên mẫu tôm nhiễm virus bệnh đốm trắng, trong môi trường chứa sắt (FeSO4).
– Nhóm S5 được thử trên mẫu tôm nhiễm virus bệnh đốm trắng nhưng không có nano bạc và sắt (FeSO4)
– Nhóm S6 được thử trên mẫu tôm khỏe mạnh bình thường, không sử dụng nano bạc và trong môi trường không chứa sắt (FeSO4).
4. Phân tích virus gây bệnh đốm trắng WSSV và biểu hiện gen của hệ miễn dịch bằng phương pháp real-time PCR. Gen Vp24 của virus gây bệnh đốm trắng WSSV mã hóa protein chính cho biểu hiện của virus nằm trên lớp vỏ của virus.
Kết quả thử nghiệm nano bạc
- Kết quả phân tích mô của tôm
- Ảnh chụp của các mô khỏe mạnh khi tiếp xúc với nano bạc được thực nghiệm trên các mô các nhau của tôm: a) cơ quan bạch huyết, b) mang và c) dạ dày như hình 1 bên dưới. Ảnh chụp cho thấy nano bạc được sử dụng ở nồng độ như nghiên cứu không gây bất kỳ ảnh hưởng xấu nào.
- Mặc khác, tôm bị nhiễm virus đốm trắng WSSV (nhóm S5) cho thấy sự sưng to nhân tế bào hoặc sưng to cơ quan của tôm. Kết quả tương tự với mẫu thử nghiệm có sắt của nhóm S3 và S4 có sự xuất hiện của nano bạc trên hình 2 bên dưới. Kết quả hình ảnh không có sự khác biệt đáng kể khi tôm được điều trị bằng nano bạc và không được điều trị. Tuy nhiên, điều đặc biệt là thời gian sống có sự khác biệt khi được điều trị bằng nano bạc.
2. Thử nghiệm với virus WSSV
- Các mẫu thử nghiệm (S1-S5) được tiếp xúc với virus gây bệnh đốm trắng thêm lần nữa. Sau đó ghi nhận tỷ lệ chết sau 6 hpi (hours post-infection: Số giờ sau khi nhiễm virus) cho đến ghi mẫu S5 (không sử dụng nano bạc) chết hoàn toàn.
- Kết quả được thể hiện ở hình 3 bên dưới:
- Kết quả trong hình 3 cho thấy, tỷ lệ chết 100% với mẫu S5 không được điều trị bằng nano bạc, sau 96 giờ nhiễm virus.
- Nhóm S3 và S4 là 2 nhóm thử nghiệm có sự xuất hiện của sắt là đường màu đen và xanh lá cây có tỷ lệ chết luôn ở vị trí cao nhất so với các mẫu thử nghiệm còn lại. Chứng tỏ, môi trường có mặt của sắt tạo điều kiện thuận lợi cho virus, khiến tỷ lệ chết tăng nhanh.
- Kết quả cuối cùng cho thấy, nhóm S5, S3 và S4 có tỷ lệ chết là 100% sau 96 giờ nhiễm virus. Tuy nhiên, nhóm S1 và S2 là 2 nhóm có sử dụng nano bạc thì tỷ lệ chết giảm xuống 10% và 20%, tức là tỷ lệ chết của nhóm S1 là 80% và nhóm S2 là 90%.
- Nhóm đối chứng S6 là nhóm khỏe mạnh có tỷ lệ chết 0%. Điều kiện thử nghiệm hoàn toàn giống nhau và không có sự nhiễm chéo.được xác định bằng phương pháp realtime PCR.
3. Kết quả hàm lượng virus trên các mẫu thử nghiệm
- Xác định hàm lượng của virus gây bệnh đốm trắng trên tôm thông qua protein của gen Vp24 của virus WSSV, được xác định thông qua phương pháp realtime PCR. Kết quả được biểu diễn trên hình 4C bên dưới.
- Kết quả cho thấy các nhóm nghiên cứu từ S1 – S4 có hàm lượng virus nhiều hơn nhóm S5 đáng kể. Mặc dù nhóm S1 – S4 là các nhóm được xử lý nano bạc. Nhóm S5 là nhóm không được xử lý nano bạc.
4. Kết quả của hệ miễn dịch của tôm phản ứng với virus gây bệnh đốm trắng
- Sự phản ứng của hệ miễn dịch của tôm khi bị nhiễm virus gây bệnh đốm trắng được xác định thông qua protein của đoạn gen LGBP và CuZnSOD. Kết quả được biểu diễn trên hình 4A và 4B như bên dưới.
- Kết quả trong hình 4A cho thấy, với mẫu thử nghiệm S1 và S2 sự hoạt động của đoạn gen LGBP đạt mức tối đa tại thời điểm 36 giờ nhiễm virus WSSV. Sau 36 giờ, sự hoạt động của gen LGBP giảm về mức bình thường. Đối với mẫu S3 và S4 cũng tương tự như kết quả so với mẫu S1 và S2 dù trong môi trường của mẫu S3 và S4 có sự xuất hiện của sắt. Như vậy, các mẫu từ S1 – S4 sử dụng nano bạc có tác động tích cực đến sự tăng miễn dịch thông qua việc kích thích sự hoạt động của gen LGBP.
- Ngược lại với sự tăng về miễn dịch của các mẫu từ S1 – S4, thì mẫu S5 có sự đáp ứng miễn dịch rất thấp, chỉ bằng một nữa so với các mẫu từ S1 – S4. Nguyên nhân vì mẫu S5 bị nhiễm virus gây bệnh đốm trắng WSSV nhưng không sử dụng nano bạc.
- Mẫu S6 là mẫu không bị nhiễm virus gây bệnh đốm trắng WSSV và không sử dụng nano bạc, sự đáp ứng miễn dịch của cơ thể là rất thấp vì không có tác nhân gây bệnh. Chứng tỏ, nano bạc hỗ trợ sự đáp ứng miễn dịch, không phải là nguyên nhân trực tiếp kích hoạt gen LGBP.
- Kết quả trong hình 4B cho thấy, cột màu đen sau 30 giờ kể từ thời gian nhiễm bệnh, các mẫu nhóm từ S1 – S5 có giá trị tương tự nhau và gấp đôi so với mẫu S6 (mẫu đối chiếu không nhiễm bệnh). Chứng tỏ nano bạc được sử dụng cho các mẫu từ S1 – S4 không ảnh hưởng gì đến gen Cu,Zn-SOD. sự cao gấp đôi trên có nguyên nhân do mẫu S6 không bị nhiễm bệnh. Sau 36 giờ, sự hoạt động của gen trên về mức bình thường, chỉ riêng mẫu S3 và S4, nguyên nhân là do sự xuất hiện của sắt trong mẫu S3 và S4. Điều đó cho thấy, khi tôm nhiễm bệnh, gen CuZn-SOD hoạt động mạnh trong 30 giờ đầu, sau 36 giờ thì về mức bình thường. Trong môi trường chứa sắt, làm giảm sự hoạt động của gen này, làm tăng tỷ lệ chết của tôm.
Mua Nano bạc nguyên liệu tham khảo tại đây
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Alba R. Ochoa-Meza, Ana R. Álvarez-Sánchez, Carlos R. Romo-Quiñonez, Aarón Barraza, Francisco J. Magallón-Barajas, Alexis Chávez-Sánchez, Juan Carlos García-Ramos, Yanis Toledano-Magaña, Nina Bogdanchikova, Alexey Pestryakov, Claudio Humberto Mejía-Ruiz, Silver nanoparticles enhance survival of white spot syndrome virus infected Penaeus vannamei shrimps by activation of its immunological system, Fish and Shellfish Immunology 84 (2019) 1083–1089.