Vì tôm thiếu hệ thống miễn dịch đáp ứng nên loài này buộc phải dựa hoàn toàn vào hệ thống miễn dịch bẩm sinh để bảo vệ chúng, bao gồm phản ứng tế bào và thể dịch nhằm tích cực tìm kiếm và tiêu diệt bất kỳ chất lạ nào có thể đe dọa vật chủ.
Các phản ứng tế bào ở tôm, chẳng hạn như thực bào, đóng gói, và apoptosis được tạo ra trực tiếp bởi ba loại tế bào máu (tế bào hyaline, tế bào bán hạt và tế bào hạt) trong khi các phản ứng dịch thể được kiểm soát bởi nhiều phân tử được tạo ra bởi tế bào máu, chẳng hạn như enzyme phenoloxidase, peptide kháng khuẩn, agglutinin, enzyme oxy hóa, protein chống đông máu, protein đông máu và protein nhận dạng mẫu.
Các phản ứng miễn dịch bẩm sinh của tôm được tạo ra bởi các mẫu phân tử liên quan đến mầm bệnh (PAMPs) thông qua thụ thể nhận dạng mẫu (PRR) và được kiểm soát bởi ba con đường truyền tín hiệu chính; Con đường Toll-like (điều hòa nhiễm trùng do vi khuẩn gram dương và gram âm, nấm và vi rút; con đường IMD (điều chỉnh nhiễm trùng do vi khuẩn và vi rút gram âm gây ra; cũng như con đường JAK/STAT, chủ yếu liên quan đến hoạt động miễn dịch kháng vi-rút.
Tôm có khả năng miễn dịch bẩm sinh đối với nhiễm trùng WSSV và tuyến phòng thủ ban đầu chống lại nhiễm trùng này được cung cấp bởi các phân tử bên trong tế bào, được xác định là các thụ thể quan trọng. sự xâm nhập của virus, cùng với việc tạo ra sự kích thích của các phân tử xuôi dòng, dẫn đến việc kiểm soát các thành phần liên quan đến sự tăng sinh hoặc ức chế của virus.
Probiotic làm tăng tổng số tế bào máu của tôm trong quá trình chống nhiễm WSSV
Tế bào máu là một loại tế bào miễn dịch đóng vai trò quan trọng trong cả miễn dịch tế bào và dịch thể ở tôm. Tế bào máu tham gia vào cơ chế miễn dịch qua trung gian tế bào chủ yếu bằng quá trình thực bào, đóng gói, apoptosis và hình thành nốt sần.
Trong quá trình hoạt động của hệ thống miễn dịch dịch thể, các tế bào máu tham gia bằng cách tổng hợp các hợp chất miễn dịch như peptide kháng khuẩn, lectin và lớp vỏ.
Do đó, tế bào máu là thành phần nổi bật của bạch huyết tôm, có thể cho biết tình trạng sức khỏe và tình trạng miễn dịch, vì bệnh tật và căng thẳng kéo dài có thể làm giảm đáng kể tổng số lượng tế bào máu (THC) ở tôm. Sự gia tăng THC có thể cho thấy tôm đã bắt đầu phản ứng miễn dịch để chống lại nhiễm trùng hoặc mầm bệnh, trong khi mức THC thấp có thể cho thấy hệ thống miễn dịch bị suy giảm, khiến tôm dễ bị nhiễm khuẩn và các bệnh khác.
Theo các nghiên cứu, nhiễm WSSV ở tôm có thể làm giảm THC đáng kể, đặc biệt là trong giai đoạn cấp tính của nhiễm trùng. Điều này là do WSSV có thể lây nhiễm và phá hủy các tế bào máu, dẫn đến giảm số lượng tế bào máu lưu thông trong bạch huyết của tôm. Sự suy giảm nồng độ THC để ứng phó với cuộc tấn công của WSSV có thể là kết quả của một số cơ chế bảo vệ khác nhau, chẳng hạn như tạo ra các tế bào máu để sửa chữa vết thương, hoạt động thực bào, ly giải tế bào chống lại mầm bệnh hoặc sự di chuyển nhanh chóng của các tế bào từ bạch huyết đến các mô.
Một số nghiên cứu đã chứng minh rằng việc sử dụng men vi sinh cho tôm có thể làm tăng mức THC của chúng trong quá trình nhiễm WSSV. Ví dụ, việc sử dụng Bacillus sp. NP5 ở tôm thẻ L. vannamei tăng THC (7,50 × 106 tế bào/mL) sau 3 ngày nhiễm WSSV so với THC (0,53 × 106 tế bào/mL) ở tôm đối chứng, THC (3,69 × 106 tế bào/mL) cũng tăng ở tôm được điều trị bằng men vi sinh sau 5 ngày nhiễm WSSV cao hơn THC (0,28 × 106 tế bào/mL) của nhóm đối chứng. Tương tự, B. subtilis (với VP28) ở tôm sú được xử lý tăng THC (1,43 × 104 tế bào/mm3) sau 3 ngày nhiễm WSSV so với THC (0,99 × 104 tế bào/mm3) ở tôm đối chứng. Các tế bào hyaline và hạt cũng tăng cao ở tôm được xử lý bằng men vi sinh so với tôm đối chứng trong cùng một thí nghiệm.
Hơn nữa, ở tôm thẻ chân trắng, mức THC (44,66 x 105 tế bào/mL) tăng sau 25 ngày nhiễm WSSV so với mức THC (11,55 x 105 tế bào/mL) ở tôm đối chứng; mức THC cũng cao nhất khi sử dụng men vi sinh với mật ong do tương tác synbiotic. THC trong tôm cũng được tìm thấy cao hơn trong các thí nghiệm khác khi tôm được xử lý bằng chế phẩm sinh học Pediococcus pentosaceus hoặc chế độ ăn bổ sung V. alginolyticus.
Do vậy, người ta quan sát thấy rằng một số chế phẩm sinh học nhất định có thể cải thiện mức độ THC trong tôm, điều này có thể là do chế phẩm sinh học tăng cường sự cân bằng của hệ vi sinh vật đường ruột của tôm, có vai trò quan trọng trong sự phát triển và chức năng của hệ thống miễn dịch; sự mất cân bằng microbiota có thể làm giảm chức năng miễn dịch.
Chế phẩm sinh học tăng cường sự cân bằng của hệ vi sinh vật đường ruột của tôm. Ảnh: biospring.com.vn
Một khả năng khác là men vi sinh có thể kích thích trực tiếp hệ thống miễn dịch của tôm và có thể kích thích sản xuất các hợp chất liên quan đến miễn dịch ngoại bào cần thiết cho phản ứng miễn dịch và có thể kích thích sản xuất tế bào máu và các tế bào miễn dịch khác, dẫn đến tăng tổng số lượng tế bào máu.
Probiotic tăng cường hoạt động proPO chống lại WSSV
Khi mầm bệnh xâm nhập vào cơ thể vật chủ của loài giáp xác, một loạt cơ chế bảo vệ tế bào sẽ được kích hoạt, cuối cùng sẽ kích hoạt quá trình melan hóa trong cơ thể vật chủ. Dòng prophenoloxidase (proPO), liên quan đến sự hình thành melanin, là một phần quan trọng của hệ thống bảo vệ tôm được kích hoạt để đáp ứng với việc phát hiện một lượng nhỏ các thành phần vi sinh vật của thành tế bào. Dòng thác bao gồm một loạt các phản ứng enzyme mà tiền chất không hoạt động được giữ lại và chỉ bắt đầu khi nhận dạng vi sinh vật bằng PRR.
Đầu tiên, tiền chất enzyme kích hoạt proPO (proPPAE) được chuyển thành enzyme kích hoạt proPO (PPAE) bằng quá trình phân giải protein được điều hòa qua trung gian protease serine và PPAE sau đó xúc tác quá trình chuyển đổi proPO thành phenoloxidase (PO), từ đó dẫn đến quá trình oxy hóa monophenol để tạo ra o-diphenol và o-quinone, dẫn đến sản xuất melanin [52,78]. Sự hình thành melanin theo cách này cản trở sự phát triển và nhân lên của bệnh, trong khi chất chuyển hóa trung gian quinone tiêu diệt mầm bệnh. Do đó, người ta thường quan sát thấy các mầm bệnh xâm nhập vào tôm được bao bọc bởi các mảng melanized do enzyme PO gây ra.
Ở tôm, hệ thống proPO đã được chứng minh là tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thực bào, bám dính và đóng gói tế bào, cuối cùng làm giảm sự lây lan của mầm bệnh. Khi tôm được cung cấp chế độ ăn bổ sung men vi sinh, hoạt động proPO và PO của chúng được phát hiện tăng lên để đáp ứng với nhiễm WSSV.
Ví dụ, tôm được cho ăn chế độ ăn bổ sung chủng Pediococcus pentosaceus cho thấy sự gia tăng đáng kể về hoạt động proPO và PO cũng như khả năng chống nhiễm WSSV.
Tôm có khả năng miễn dịch bẩm sinh đối với nhiễm trùng WSSV
Tương tự như vậy, Bacillus spp. các chủng hoặc được thiết kế với chế độ ăn bổ sung rVP28-bs có thể làm tăng hoạt động proPO và PO cũng như khả năng chống chịu của tôm sau khi nhiễm WSSV. Do đó, Probiotic có thể tăng cường chức năng của hệ thống proPO bằng cách tác động đến sự biểu hiện của các gen liên quan đến proPO và kích thích sự tăng sinh của các tế bào miễn dịch.
Ngoài ra, chế phẩm sinh học đã được chứng minh là có tác dụng tăng cường sự phát triển của các tế bào miễn dịch ở tôm, chẳng hạn như tế bào máu, là thành phần thiết yếu của hệ thống proPO.
Probiotic cải thiện hoạt động SOD của tôm chống nhiễm WSSV
Khi các đại thực bào được kích thích thích hợp, quá trình thực bào có liên quan đến việc tạo ra các loại oxy phản ứng (ROS) bao gồm hydro peroxide (H2O2), oxy nhóm đơn (O2), anion superoxide (O2−) và gốc hydroxyl (OH−) có khả năng diệt khuẩn cực kỳ cao. và cũng có thể làm hỏng tế bào chủ [80,81].
Để bảo vệ khỏi bị thương, các hệ thống phòng thủ chống oxy hóa đã xuất hiện, bao gồm các enzyme (SOD, catalase, glutathione peroxidase) và các yếu tố không chứa enzyme (beta-carotene, beta-tocopherol, vitamin E ascorbate, v.v.). Superoxide dismutase (SOD) là một enzyme chống oxy hóa quan trọng giúp bảo vệ tế bào khỏi stress oxy hóa và duy trì sức khỏe tốt cho tôm.
SOD được coi là một chỉ báo tình trạng sức khỏe vì nó chịu trách nhiệm chuyển đổi các gốc superoxide thành hydro peroxide và oxy phân tử ít gây hại hơn. SOD hiện diện trong nhiều mô của động vật giáp xác, bao gồm gan tụy, mang và cơ.
Việc sản xuất SOD lớn hơn đáng kể do tôm được bổ sung men vi sinh trong nhiều nghiên cứu chứng minh rằng men vi sinh có thể cải thiện phản ứng chống oxy hóa của tôm.
Ví dụ, hoạt động SOD của tôm được cho ăn chế độ ăn bổ sung Bacillus subtilis chứa gen VP28 sau khi nhiễm WSSV tăng 33% sau 14 ngày. Tương tự, sự biểu hiện gen tương đối của SOD được điều chỉnh tăng ở tôm được cho ăn chế độ ăn bổ sung hỗn hợp 3 loại Bacillus spp.
Ngoài ra, chế độ ăn có chứa Pediococcus pentosaceus MR001 hoặc Pediococcus pentosaceus AB01 làm tăng hoạt động SOD ở tôm khi nhiễm WSSV. Hoạt tính SOD cao hơn đã được quan sát thấy ở tôm có Saccharomyces cerevisiae, Enterobacter hominis và Lactobacillus được đưa vào chế độ ăn của chúng.
Người ta đã chứng minh rằng việc bổ sung các chất bổ sung men vi sinh có thể làm giảm căng thẳng oxy hóa bằng cách giảm lượng peroxid hóa lipid và tăng mức SOD. Ngoài ra, men vi sinh có khả năng thay đổi thành phần tổng thể của hệ vi sinh vật trong hệ tiêu hóa, điều này có thể làm tăng khả năng chống viêm và chống oxy hóa của vật chủ. Probiotic có thể tăng cường hoạt động SOD ở tôm bằng cách kích thích sản xuất các chất và enzyme hữu ích có thể tăng cường hệ thống phòng thủ chống oxy hóa của tôm.
