Một cái nhìn sâu sắc về cách bệnh đốm trắng lây nhiễm sang tôm

Cổng xâm nhập lây nhiễm của một trong những căn bệnh gây chết người và tốn kém nhất của ngành nuôi tôm cuối cùng đã được phát hiện, nhờ một đột phá nghiên cứu có thể có ý nghĩa sâu sắc đối với ngành nuôi tôm.

Tế bào thận, lỗ chân lông kết nối tuyến ăng-ten với thế giới bên ngoài, đã được chứng minh là cánh cổng xâm nhập chính của mầm bệnh

Đầu mũi tên màu đen chỉ vào hai van của loài thận hư. Hai đầu mũi tên màu trắng hướng vào khe hở hình khe. Ảnh: Hans Nauwynck

Hans Nauwynck, giáo sư tại Đại học Ghent, đã phân vân về nơi mầm bệnh xâm nhập vào tôm trong hơn một thập kỷ qua

Virus hội chứng đốm trắng (WSSV), là một trong những bệnh độc hại nhất ảnh hưởng đến ngành nuôi tôm, và ước tính gây ra 10% thiệt hại của ngành - tương đương hàng trăm triệu đô la mỗi năm. Nhưng cổng xâm nhập vào từng con tôm vẫn khiến các nhà nghiên cứu phỏng đoán - cho đến nay. Đó là một bí ẩn mà Hans Nauwynck, một giáo sư tại Đại học Ghent , đã khó hiểu trong hơn một thập kỷ.

Ông giải thích: “Đốm trắng được mệnh danh là 'kẻ giết người' - nó giết chết tôm bị nhiễm bệnh trong vòng 72 giờ và là một trong những vấn đề chính trong ngành tôm, đó là lý do tại sao chúng tôi quyết định hướng nghiên cứu của mình đến đó.

Nghiên cứu trước đây của nhóm Nauwynck đã chứng minh rằng tôm không thể bị nhiễm bệnh khi ngâm trong nước có chứa WSSV, hoặc bằng cách cấy vi khuẩn đường ruột - không có cách rõ ràng nào để nó xâm nhập được, dù là qua đường tiêu hóa hoặc lớp biểu bì.

“Đối với tôi với tư cách là một nhà virus học, đây là câu hỏi lớn nhất trong đời tôi - làm thế nào để tôm bị nhiễm bệnh?” anh ấy phản ánh.

Nauwynck đã thảo luận điều này với một trong những nhóm nghiên cứu của anh, Thượng Văn Khương, và chính những hiểu biết của Van Kuong đã dẫn đến khám phá này.

Nauwynck giải thích: “Tôi nói với Thương, phải có một nơi ở con vật không có màng biểu bì và anh ta nói,“ vâng thưa giáo sư, có một nơi, tuyến ăng-ten ”.

Các thành viên của nhóm, bao gồm Van Kuong và Gaëtan De Gryse, sau đó bắt đầu tập trung vào hình thái của tuyến ăng-ten.

Cổng thông tin về mầm bệnh

Nghiên cứu của nhóm đã chỉ ra rằng “tuyến” là một cổng quan trọng cho các mầm bệnh - một phương tiện xâm nhập không được bảo vệ bởi lớp biểu bì không thấm nước. Điều này được hỗ trợ bởi những nỗ lực lây nhiễm WSSV cho tôm bằng cách sử dụng một ống thông cực kỳ mỏng để đưa vi rút trực tiếp vào “tuyến” qua nephrophore.

“Bằng cách làm đó, chúng tôi có thể thấy rõ rằng chúng tôi có thể gây ra nhiễm trùng và đây là cơ quan đích. Vì đó là cơ quan đích nên sau đó chúng tôi muốn biết nó trông như thế nào, chi tiết hơn, ”Nauwynck nhớ lại.

Và nghiên cứu của họ cho thấy cái gọi là tuyến này phức tạp hơn nhiều so với những gì họ nghĩ trước đây. Sau khi phát hiện ra rằng nó chứa một quả thận, một bàng quang và một mạng lưới túi lớn - và chứng minh rằng nó đóng một vai trò quan trọng trong quá trình thay vỏ và tăng trưởng - họ đã đề xuất một cái tên mới cho nó: nephrocomplex.

Cách nephrocomplex cho phép tôm phát triển

Cùng với những hiểu biết sâu sắc về hình thái của vùng đầu tôm này, họ cũng vô tình giải quyết được một bí ẩn khác: tiết lộ cơ chế tôm lột xác và phát triển như thế nào.

Họ phát hiện ra rằng, bằng cách đổ đầy nước vào các túi bên trong nephrocomplex, áp suất bên trong tôm sẽ tăng lên cho đến khi lớp biểu bì (vỏ) cũ bị cắt, cho phép con vật rụng lớp biểu bì. Bằng cách lấp đầy các túi hơn nữa, thể tích của tôm sẽ tăng lên trước khi lớp biểu bì mới mềm, vốn đã có bên dưới lớp biểu bì cũ, cứng lại. Đó là một quá trình diễn ra từ 9 đến 13 ngày một lần.

“Đó là một tác dụng phụ của nghiên cứu virus học của chúng tôi. Tôi rất vui khi tìm thấy điều này, bởi vì biết cách tôm phát triển có thể có tác động rất lớn, ”Nauwynck nói.

Sau khi làm rỗng bàng quang trong quá trình đi tiểu, một chân không nhỏ xuất hiện, gây ra một lượng nhỏ nước chảy vào. Nếu nước này bị ô nhiễm bởi các mầm bệnh, nephrocomplex hoạt động như một điểm tiếp cận. Cũng như WSSV, các mầm bệnh chính khác ảnh hưởng đến ngành tôm bao gồm vi khuẩn như Vibrios, là nguyên nhân gây ra các tình trạng như hội chứng tôm chết sớm (EMS).

Thật thú vị khi so sánh phát hiện mới này với những gì nông dân đã thấy trong tự nhiên, ví dụ như sự thật nổi tiếng rằng bùng phát đốm trắng có xu hướng xảy ra sau khi mưa

Họ cũng lưu ý rằng độ mặn của nước giảm khiến tôm đặc biệt dễ bị tác động bởi mầm bệnh.

“Rất thú vị khi tương quan phát hiện mới này với những gì nông dân đã thấy trong tự nhiên, ví dụ như thực tế nổi tiếng là bùng phát đốm trắng có xu hướng xảy ra sau mưa. Điều đó cũng có nghĩa là nông dân biết về tác động của stress thẩm thấu - ví dụ như khi họ thay nước, đây là tất cả các khía cạnh về cách các kỹ thuật mới có thể được xem xét, ”Giáo sư Patrick Sorgeloos, cũng thuộc Đại học Ghent, người một nhà vô địch trong nghiên cứu của Nauwynck.

Bài báo kết luận: “Với tất cả những phát hiện này, sẽ có thể đẩy nhanh tốc độ tăng trưởng của tôm và bảo vệ tôm chống lại các mầm bệnh.

Nhìn về phía trước

Bất chấp những đột phá của Nauwynck về hình thái tôm, ông lưu ý rằng việc thu hút tài trợ cho nghiên cứu cơ bản vẫn không dễ dàng.

“Đôi khi tôi mất 5 năm để có được tài trợ cho những nghiên cứu đơn giản - đây là một vấn đề lớn. Bạn có thể có kỹ thuật chuẩn đoán tốt, nhưng nếu bạn không có kiến thức cơ bản, bạn không thể làm được ”, anh ấy phản ánh.

Tuy nhiên, bây giờ anh ta nhắm mục tiêu điều tra cơ quan bạch huyết.

“Tôi tin rằng có toàn quyền kiểm soát cổng xâm nhập của các mầm bệnh - tương tự như tuyến cứng trong mắt gà. Nhưng bạn có thể cần 10 tiến sĩ để trả lời câu hỏi đó, vì vậy nó có thể không xảy ra trước khi tôi nghỉ hưu. Nhưng việc tìm ra cánh cổng xâm nhập đang mở ra những cánh cửa mới cho nghiên cứu cơ bản mới, câu hỏi duy nhất mà tôi có là ai sẽ tài trợ cho điều đó - đó là một cuộc chiến lớn, nhưng là một thử thách, vì vậy tôi sẽ tiếp tục, ”Nauwynck kết luận.