Xem mẫu

  1. VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2 ẢNH HƯỞNG CỦA CATECHOLAMINE STRESS HORMONES LÊN ĐỘC LỰC CỦA VI KHUẨN VIBRIOS GÂY BỆNH TRÊN ẤU TRÙNG TÔM CÀNG XANH (MACROBRACHIUM ROSENBERGII) Nguyễn Thảo Sương1 TÓM TẮT Nghiên cứu nhằm khảo sát ảnh hưởng của catecholamine stress hormone Norepinephrine và Dopamine lên độc lực của 4 chủng vi khuẩn bao gồm Vibrio harveyi BB120, Vibrio campbellii LMG21363, Vibrio anguillarum HI610 và Vibrio anguillarum NB10 gây bệnh trên ấu trùng tôm càng xanh. Nghiên cứu in vitro cho thấy, Norepinephrine và Dopamine ở nồng độ 100 µM không làm gia tăng độc lực bao gồm khả năng dung huyết, khả năng sinh các enzyme ngoại bào caseinase, chitinase của các chủng Vibrio được khảo sát. Tuy nhiên, việc bổ sung catecholamines làm tăng mạnh khả năng di động của tất cả các chủng Vibrio trên môi trường thạch mềm Luria- Bertani (LB) có chứa 0,3% agar. Trong thí nghiệm in vivo, vi khuẩn V. harveyi được tăng sinh với catecholamines stress hormone trong 24 giờ, sau đó được rửa sạch trước khi đem cảm nhiễm với ấu trùng tôm càng xanh nhằm tránh ảnh hưởng trực tiếp của catecholamines lên ấu trùng. Kết quả cho thấy, việc nuôi cấy V. harveyi với Dopamine không làm gia tăng tỉ lệ chết của ấu trùng tôm càng xanh khi so sánh với lô đối chứng. Ngược lại, vi khuẩn V. harveyi được nuôi cấy với Norepinephrine 100 μM làm gia tăng đột ngột tỉ lệ chết của ấu trùng. Đây là báo cáo đầu tiên về ảnh hưởng của stress hormone lên vi khuẩn Vibrio gây nhiễm trên đối tượng tôm càng xanh M. rosenbergii. Từ khóa: Macrobrachium rosenbergii, stress hormones, Vibrio. I. ĐẶT VẤN ĐỀ Vì vậy trực tiếp ảnh hưởng lên quá trình gây Tình trạng stress của sinh vật chủ từ lâu đã bệnh của vi khuẩn lên sinh vật chủ. Các công được biết đến như một nhân tố gây ảnh hưởng trình nghiên cứu trên thế giới về stress hormone còn khá khiêm tốn về mặt số lượng và đa phần đến kết quả của quá trình tương tác giữa vật được thực hiện với nhóm vi khuẩn đường ruột chủ-vi khuẩn thông qua việc làm suy giảm hệ Escherichia coli. thống miễn dịch. Gần đây, nhiều bằng chứng Vi khuẩn Vibrio là nhóm vi sinh vật gây cho thấy, ở vi khuẩn gây bệnh đường ruột tồn bệnh quan trọng ở động vật thủy sản, đặc biệt tại một hệ thống đặc hiệu nhằm phát hiện các là cá và giáp xác sống ở độ mặn cao (Barbieri hormone được tiết ra khi sinh vật chủ bị stress và ctv., 1999). Mặt khác, catecholamine stress và việc phát hiện các hormone này làm vi hormones được tìm thấy ở cả cả giáp xác và động khuẩn gia tăng độc lực (Lyte, 2004). Nhiều thí vật không xương sống (Ottaviani và Franceschi, nghiệm in vitro chỉ ra rằng, stress hormone làm 1995). Bước đầu tìm hiểu mối liên hệ giữa tác thay đổi khả năng di động, gia tăng mật độ vi nhân gây bệnh Vibrio, stress hormone và sinh khuẩn, đẩy nhanh quá trình hình thành màng vật chủ như tôm càng xanh là căn cứ sâu hơn để sinh học (biofilm) và (hoặc) làm gia tăng độc hoàn thiện việc xác định cơ chế gây bệnh, nhằm lực của vi khuẩn gây bệnh (Verbrugghe, 2012). đề ra các biện pháp phòng trị bệnh hiệu quả. 1 Phòng Sinh học Thực nghiệm, Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản 2. Email: thaosuong_86@yahoo.com.vn 122 TAÏP CHÍ NGHEÀ CAÙ SOÂNG CÖÛU LONG - 3 - THAÙNG 6/2014
  2. VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2 II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 12ppt, khử trùng ở 1210C, 20 phút) với mật NGHIÊN CỨU độ 30 ấu trùng/ống. Các ống nghiệm thủy tinh 2.1. Thí nghiệm in vitro được đặt trong bể hình chữ nhật có chứa nước cất với nhiệt độ duy trì ở 28 ± 1 º C. Ấu trùng 2.1.1. Chuẩn bị chủng vi khuẩn được cho ăn hai lần mỗi ngày với Artemia (giai Bốn chủng vi khuẩn Vibrio được cung cấp đoạn instar II) ở mật độ 5 Artemia/ ml /ngày. từ phòng thí nghiệm Artemia Reference Center, Không tiến hành thay nước trong suốt quá trình đại học Gent, Bỉ. Các chủng vi khuẩn gây bệnh thí nghiệm. đều được tăng sinh trong môi trường LB Broth Vi khuẩn V. harveyi được tăng sinh 24h bổ sung với 12g/l NaCl trong 24h, sau đó được trong môi trường LB có bổ sung stress hormone. pha loãng cho đến khi OD600 đạt giá trị khoảng Sau đó, stress hormone được loại bỏ nhằm tránh 0,5. Trong tất cả các thí nghiệm, 10 μl dịch vi ảnh hưởng tới ấu trùng thí nghiệm bằng cách ly khuẩn đã chuẩn bị sẽ được nhỏ vào trung tâm tâm dịch vi khuẩn ở tốc độ 5000 rpm trong 5 của đĩa thạch. phút và hút bỏ dịch nổi. Phần sinh khối còn lại 2.1.2. Thí nghiệm khảo sát khả năng di động của vi khuẩn được bổ sung môi trường LB mới. Ảnh hưởng của catecholamine stress Ấu trùng tôm càng xanh được cảm nhiễm hormone lên sự di động của vi khuẩn được kiểm với V. harveyi ở nồng độ 106 CFU/ml bằng cách tra bằng cách sử dụng đĩa thạch mềm LB (0,3% bổ sung vi khuẩn trực tiếp vào môi trường nước agar) bổ sung Dopamine và Norepinephrine ở nuôi. Mỗi nghiệm thức được lặp lại 5 lần. nồng độ 100 μM. Môi trường thạch không bổ Chỉ số phát triển giai đoạn của ấu trùng sung 2 loại stress hormone trên đóng vai trò (LSI) được xác định dựa trên phương pháp của đối chứng. Dịch vi khuẩn được nhỏ lên trung Maddox và Manzi (1976) bằng cách thu mẫu tâm của đĩa (10 μl), sau đó đem ủ trong tủ ấm ở ngẫu nhiên 30 ấu trùng từ mỗi nghiệm thức tại 280C. Đường kính vùng di động của vi khuẩn ngày kết thúc thí nghiệm. LSI sau đó được tính được đo lần lượt sau 16h và 24h. bằng công thức: 2.1.3. Thí nghiệm khảo sát khả năng dung LSI = Σ Si/N với Si là giai đoạn phát triển huyết, thủy phân casein và thủy phân chitin của mỗi ấu trùng tôm càng xanh tại thời điểm Môi trường thạch máu LB (5% máu thu mẫu ( i = 1 tới 12); N là số ấu trùng. cừu), môi trường LB chứa 4% skim milk và Tỉ lệ sống của ấu trùng (%) = Số ấu trùng môi trường LB chứa 0,1% chitin bổ sung với còn sống tại ngày kết thúc thí nghiệm / số ấu Dopamine và Norepinephrine ở nồng độ 100 trùng ban đầu. Ngày kết thúc thí nghiệm được μM được sử dụng lần lượt nhằm kiểm tra ảnh xác định là ngày khi tỉ lệ chết ở lô cảm nhiễm với hưởng của catecholamines stress hormone vi khuẩn không bổ sung thêm stress hormone lên khả năng dung huyết, thủy phân casein và đạt 50%. thủy phân chitin của 4 chủng Vibrio. Tỉ số giữa 2.3. Phương pháp xử lý số liệu đường kính vòng trong suốt xung quanh khuẩn lạc và đường kính của khuẩn lạc sau 48h được Các số liệu sau khi thu thập được sẽ được dùng để xác định ảnh hưởng của stress hormone xử lý bằng one-way ANOVA (phần mềm SPSS lên các yếu tố độc lực này. 21.0). Mức khác biệt có ý nghĩa thống kê được 2.2. Thí nghiệm in vivo đề nghị là p < 0,05. Hai mươi bốn giờ sau khi nở, ấu trùng tôm III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN càng xanh được chuyển vào nuôi trong ống 3.1. Ảnh hưởng của catecholamines lên nghiệm có chứa 100 ml nước biển (độ mặn các yếu tố độc lực của Vibrios in vitro TAÏP CHÍ NGHEÀ CAÙ SOÂNG CÖÛU LONG - 3 - THAÙNG 6/2014 123
  3. VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2 3.1.1 Ảnh hưởng của catecholamines lên amine stress hormone lên yếu tố độc lực này. khả năng di động Kết quả cho thấy, việc bổ sung 100 μM Dopa- Khả năng di động là một yếu tố quan trọng mine hoặc Norepinephrine làm tăng mạnh khả trong quá trình gây bệnh của Vibrio vì nó giúp năng di động của tất cả các chủng Vibro được vi khuẩn nhanh chóng bám vào bề mặt của sinh thử nghiệm với sự khác biệt được ghi nhận chỉ vật chủ (Butler và Camilli, 2005; Watnick và sau 16h. Đặc biệt, ở cùng nồng độ, Norepineph- ctv., 2001). Sử dụng môi trường thạch mềm rine có tác dụng mạnh hơn khi so sánh với Do- LB, chúng tôi khảo sát ảnh hưởng của catechol- pamine (Bảng 1, 2). Bảng 1. Đường kính vùng di động các chủng vi khuẩn gây bệnh Vibrio (mm) sau 16 giờ với sự bổ sung Dopamine 100 μM. Vi khuẩn Đối chứng Dopamine 100 µM BB120 11,7 ± 0,6a 46,0 ± 1,0b LMG21363 26,0 ± 1,0a 45,0 ± 2,6b HI610 22,3 ± 1,2a 42,0 ± 1,0b NB10 29,7 ± 0,6a 51,0 ± 1,0b Số liệu biểu thị giá trị trung bình của 5 lần lặp lại và độ lệch chuẩn (SD). Số liệu có kí hiệu chữ cái khác nhau biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa (p
  4. VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2 Số liệu biểu thị giá trị trung bình của 5 lần của sinh vật chủ, thuận tiện cho quá trình gây lặp lại và độ lệch chuẩn (SD). Số liệu có kí hiệu bệnh. Các enzyme ngoại bào quan trọng nhất chữ cái khác nhau biểu thị sự khác biệt có ý hiện diện ở Vibrio spp. bao gồm: hemolysin, nghĩa (p
  5. VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2 3.2. Ảnh hưởng của catecholamines tới không có sự khác biệt về tỉ lệ sống giữa nghiệm độc lực của Vibrios cảm nhiễm trên ấu trùng thức cảm nhiễm với vi khuẩn V. harveyi BB120 tôm càng xanh. được nuôi cấy với Dopamine 100 µM và V. harveyi BB120 được nuôi cấy bình thường. 3.2.1 Ảnh hưởng lên tỉ lệ sống Ngược lại, V. harveyi BB120 nuôi cấy với Thí nghiệm được tiến hành trong 8 ngày Norepinephrine 100 µM làm gia tăng có ý nghĩa khi tỉ lệ chết ở nghiệm thức cảm nhiễm với vi tỉ lệ chết của ấu trùng tôm càng xanh khi so sánh khuẩn bình thường (không nuôi cấy với stress với nghiệm thức cảm nhiễm V. harveyi BB120 hormone) đạt 50% (Bảng 6). Kết quả cho thấy, bình thường (p < 0,05). Bảng 6. Tỉ lệ sống của ấu trùng M. rosenbergii sau 8 ngày thí ngiệm cảm nhiễm với V. harveyi BB120 có/không nuôi cấy với Dopamine/ Norepinephrine. Nghiệm thức Tỉ lệ sống (%) Đối chứng (Không bổ sung vi khuẩn) 91 ± 6a BB120 (Không nuôi cấy với stress hormone) 51 ± 8b BB120 + Dopamine 100 µM 36 ± 4bc BB120 + Norepinephrine 100 µM 27 ± 11c Số liệu biểu thị giá trị trung bình của 5 lần lặp lại và độ lệch chuẩn (SD). Số liệu có ký hiệu chữ cái khác nhau biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa (p
  6. VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2 IV. THẢO LUẬN Nghiên cứu này cũng là báo cáo đầu tiên Một số nghiên cứu đã chứng minh được về ảnh hưởng của stress hormone lên khả mối liên hệ giữa biểu hiện của các yếu tố độc năng dung huyết, thủy phân casein và chitin. lực ở vi khuẩn và catecholamine stress hormone Kết quả cho thấy, các enzyme ngoại bào trên đều không bị ảnh hưởng bởi cả Dopamine (Verbrugghe và ctv., 2012; Nakano và ctv., và Norepinephrine. Điều này có thể lý giải 2007). Kết quả thu được trong nghiên cứu này dựa trên đặc tính của Norepinephrine và cho thấy Dopamine và Norepinephrine làm gia Dopamine đều rất dễ bay hơi, dễ bị oxy hóa tăng đáng kể khả năng di động của bốn chủng và phân hủy bởi ánh sáng. Các enzyme ngoại vi khuẩn Vibrio bao gồm V. harveyi BB120 , V. bào đều cần thời gian lâu hơn so với khả campbellii LMG21363, V. anguillarum HI610 năng di động để biểu hiện (48h so với 16h). và V. anguillarum NB10 ở nồng độ 100 μM Vì vậy, có thể sự phân hủy nhanh chóng . Kết quả này tương tự với kết quả nghiên cứu của hormone trong điều kiện thí nghiệm là của Moreira và ctv., (2010) khi ông phát hiện nguyên nhân dẫn tới kết quả trên. thấy Norepinephrine làm tăng khả năng di động Trong thí nghiệm in vivo, V. harveyi của vi khuẩn Salmonella Serovar Typhimurium. nuôi cấy với Norepinephrine (100 μM) làm Trong một nghiên cứu khác, Bearson và Bearson gia tăng đột ngột tỉ lệ chết của ấu trùng (2008) cũng khẳng định khả năng di động của tôm càng xanh. Kết quả này phù hợp với vi khuẩn Salmonella tăng lên khi tiếp xúc với một nghiên cứu của Toscano và cộng sự Norepinephrine. (2007) trước đây khi ông chỉ ra rằng sự hiện Trong trường hợp của Dopamine, các diện của Norepinephrine giúp Salmonella nghiên cứu trước đây chủ yếu tập trung vào việc Typhimurium gia tăng nhanh mật độ trong rất khảo sát ảnh hưởng của loại hormone này lên sự nhiều mô của heo bị nhiễm bệnh. Dopamine gia tăng mật độ vi khuẩn, hiện chưa có kết quả (100 μM), ngược lại, không làm gia tăng tỉ nào nghiên cứu về ảnh hưởng của Dopamine lên lệ chết của ấu trùng. Điều này có thể do hiệu khả năng di động. Tuy nhiên, hiệu lực trong các lực của Dopamine thấp hơn Norepinephrine thí nghiệm in vitro nghiên cứu về ảnh hưởng khi thí nghiệm ở cùng nồng độ. của các loại stress hormone lên mật độ vi V. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT khuẩn được công bố giảm dần theo thứ tự sau: 5.1. Kết luận Norepinephrine >>> epinephrine ≥ Dopamine Norepinephrine và Dopamine (100 μM) làm > L-dopa ( Lyte và Ernst , 1991). Kết quả của gia tăng khả năng di động của V. harveyi BB120, chúng tôi hoàn toàn phù hợp với thứ tự này khi V. campbellii LMG21363, V. anguillarum HI610 hiệu lực của Norepinephrine tác động lên khả và V. anguillarum NB10 nhưng không gây ảnh năng di động ở cả 4 chủng Vibrio đều cao hơn hưởng tới hoạt động của các enzyme ngoại bào so với Dopamine ở cùng nồng độ 100 μM. Vì hemolysin, caseinase và chitinase. việc di động bằng roi đuôi đóng vai trò đặc biệt Thí nghiệm cảm nhiễm với V. harveyi nuôi quan trọng giúp vi khuẩn bước đầu bám và xâm cấy với Norepinephrine làm tăng tỉ lệ chết của nhập sinh vật chủ, sự gia tăng biểu hiện yếu tố ấu trùng tôm càng xanh. độc lực này bởi Dopamine và Norepinephrine Không có sự khác biệt về tỉ lệ chết giữa đã chỉ ra vai trò trực tiếp của stress hormone nghiệm thức cảm nhiễm với V. harveyi và trong mối tương quan giữa vi khuẩn – sinh vật nghiệm thức cảm nhiễm với V. harveyi có sự chủ trong quá trình gây bệnh. hiện diện của Dopamine. TAÏP CHÍ NGHEÀ CAÙ SOÂNG CÖÛU LONG - 3 - THAÙNG 6/2014 127
  7. VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2 Hiệu lực của Norepinephrine lên độc lực Lyte, M., 2004. Microbial endocrinology and infectious của vi khuẩn mạnh hơn so với hiệu lực của disease in the 21st century. Trends Microbiol. 12, Dopamine ở cùng nồng độ. 14–20. Dopamine và Norepinephrine không làm Lyte, M., Ernst, S.,1991. Catecholamine induced ảnh hưởng tới chỉ số tăng trưởng của ấu trùng. growth of Gram negative bacteria. Life Sci. 50, 5.2. Đề xuất 203-212. Maddox, M.B., Manzi, J.J., 1976. The effects of Tiếp tục tiến hành thí nghiệm in vivo với 3 algal supplements on static system culture of chủng vi khuẩn còn lại bao gồm V. campbellii Macrobrachium rosenbergii (de Man) larvae. LMG21363, V. anguillarum HI610 và V. Proceedings of the World Mariculture Society. 7, anguillarum NB10. 677–698. Nghiên cứu ảnh hưởng của stress hormone Moreira, C.G., Weinshenker, D., Sperandio, V., 2010. lên các yếu tố độc lực khác như lipase, QseC mediates Salmonella enterica Serovar phospholipase để làm rõ hơn cơ chế tác động Typhimurium virulence in vitro and in vivo. của các loại hormone này. Infect. Immun. 78 (3), 914-926. Nakano, M., Takahashi, A., Sakai, Y., Kawano, M., TÀI LIỆU THAM KHẢO Harada, N., Mawatari, K., Nakaya, Y., 2007. Catecholamine-induced stimulation of growth Barbieri, E., Falzano, L., Fiorentini, C., Pianetti, A., in Vibrio species. Lett. Appl. Microbiol. 44, Baffone, W., Fabbri, A., Matarrese, P., Casiere, 649–653. A., Katouli, M., Kuhn, I., Mollby, R., Bruscolini, Ottaviani, E., Franceschi, C., 1996. The F., Donelli, G.., 1999. Occurrence, diversity, neuroimmunology of stress from invertebrates to and pathogenicity of halophilic Vibrio spp. and man. Progr. Neurobiol. 48, 421–440. non-O1 Vibrio cholerae from estuarine waters along the Italian Adriatic coast. Appl. Environ. Toscano, M.J., Stabel, T.J., Bearson, S.M.D., Microbiol. 65, 2748–2753. Bearson, B.L., Lay, D.C., 2007. Cultivation of Salmonella enterica serovar Typhimurium in a Butler, S.M., Camilli, A., 2005. Going against the grain: norepinephrine-containing medium alters in vivo chemotaxis and infection in Vibrio cholerae. tissue prevalence in swine. J. Exp. Anim. Sci. 43, Nature. Rev. Microbiol. 3, 611–620. 329-338. Bearson, B.L., Bearson, SM., 2008. The role of the QseC Verbrugghe, E., Boyen, F., Gaastra, W., Bekhuis, quorum-sensing sensor kinase in colonization and L., Leyman, B., Parys, A.V., Haesebrouck, norepinephrine-enhanced motility of Salmonella F., Pasmans, F., 2012. The complex interplay enterica serovar Typhimurium. Microb. Pathog. between stress and bacterial infections in animals. 44, 271–278. Vet. Microbiol.155, 115–127. Defoirdt, T., 2013. Virulence mechanisms of bacterial Watnick, P.I.,  Lauriano, C.M.,  Klose, K.E.,  Croal, aquaculture pathogens and antivirulence therapy L.,  Kolter, R., 2001. The absence of a flagellum for aquaculture. Rev. Aquacult. 5, 1-15. leads to altered colony morphology, biofilm de- Katouli, M., Kuhn, I., Mollby, R., Bruscolini, F., velopment and virulence in Vibrio cholerae O139. Donelli, G., 1999. Occurrence, diversity, and Mol Microbiol. 39, 223-35. pathogenicity of halophilic Vibrio spp. and non-O1 Vibrio cholerae from estuarine waters along the Italian Adriatic coast. Appl. Environ. Microbiol. 65, 2748–2753. 128 TAÏP CHÍ NGHEÀ CAÙ SOÂNG CÖÛU LONG - 3 - THAÙNG 6/2014
  8. VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2 THE IMPACT OF HOST STRESS HORMONES ON VIBRIOSIS IN THE LARVAE OF GIANT RIVER PRAWN (MACROBRACHIUM ROSENBERGII) Nguyen Thao Suong1 ABSTRACT In this study, we examined the effects of catecholamines on the virulence factors of four Vibrio strains includ- ing Vibrio harveyi BB120, Vibrio campbellii LMG21363, Vibrio anguillarum HI610 and Vibrio anguillarum NB10. It was found that supplementation of Luria-Bertani broth containing 0.3% agar with norepinephrine and dopamine (100 μM) significantly induced the motility of all tested strains. On the other hand, norepineph- rine and dopamine (100 μM) had no effect on hemolysin, caseinase and chitinase production of the bacteria. In the in vivo experiment, the vibrios were cultured in the presence of hormones prior to addition to prawn cul- tures in order to avoid direct effects towards the animals. It was found that pretreatment of V. harveyi BB120 with dopamine (100 μM) after 24h did not increase the mortality of M. rosenbergii larvae when compared to untreated V. harveyi BB120. In contrast, pretreatment of V. harveyi BB120 with norepinephrine significantly increased the mortality of M. rosenbergii larvae. Our study is the first one to investigate influences of stress hormones on vibriosis in the larvae of M. rosenbergii. Keywords: Macrobrachium rosenbergii, stress hormones, Vibrio. Người phản biện: ThS. Ngô Thị Ngọc Thủy Ngày nhận bài: 10/02/2014 Ngày thông qua phản biện: 28/02/2014 Ngày duyệt đăng: 30/3/2014 1 Department of Experimental and Biology, Research Institute for Aquaculture No.2 Email: thaosuong_86@yahoo.com.vn TAÏP CHÍ NGHEÀ CAÙ SOÂNG CÖÛU LONG - 3 - THAÙNG 6/2014 129
nguon tai.lieu . vn