Bdellovibrio đã cho thấy tiềm năng đầy hứa hẹn như một loại “kháng sinh sống” trong nuôi tôm nói riêng và trong nuôi trồng thủy sản nói chung, do bản chất săn mồi của nó đối với vi khuẩn. Vậy Bdellovibrio là gì? Cơ chế ăn vi khuẩn của nó ra sao?

1. Bdellovibrio | Vi khuẩn ăn vi khuẩn trong thủy sản là gì?

Bdellovibrio là một chi vi khuẩn hiếu khí bắt buộc ,gram âm. Một trong những đặc điểm đáng chú ý của chi này là các thành viên có thể săn các vi khuẩn gram âm khác và ăn các polyme sinh học, ví dụ như protein và axit nucleic của vật chủ.

Phân loại khoa học:

Domain: Bacteria
Phylum: Bdellovibrionota
Class: Bdellovibrionia
Order: Bdellovibrionales
Family: Bdellovibrionaceae
Genus: Bdellovibrio

Chúng có hai lối sống:

Giai đoạn phụ thuộc vào vật chủ, có tính di động cao. Trong “giai đoạn tấn công”, chúng hình thành “bdelloplast” trong vi khuẩn vật chủ.
Một dạng phát triển chậm, hình dạng không đều, không phụ thuộc vào vật chủ.

Loại được nghiên cứu kỹ lưỡng nhất trong số này là Bdellovibrio bacteriovorus, loại vi khuẩn này hầu như chỉ được tìm thấy trong sự phát triển phụ thuộc vào vật chủ trong tự nhiên.

Ở dạng tấn công bơi tự do này sau khi tìm kiếm con mồi bằng pili, nó chui qua màng ngoài/thành tế bào peptidoglycan của vật chủ và đi vào không gian ngoại chất. Vi khuẩn Bdellovibrio sau đó hình thành một cấu trúc gọi là bdelloplast.

Bdelloplast này được tạo ra khi tế bào chủ được biến đổi để trở thành hình cầu. Bên trong bdelloplast, lá cờ lớn đơn lẻ của loài săn mồi Bdellovibrio đã bị mất.

Sau đó, tế bào chủ bị tiêu diệt nhanh chóng, cho phép các phân tử từ bên trong tế bào chất của vật chủ di chuyển tự do đến ngoại chất và Bdellovibrio cư trú trong ngoại chất để kiếm ăn.

Bằng cách sử dụng một số phân tử này, Bdellovibrio tạo ra một môi trường bảo vệ bằng cách củng cố thành tế bào peptidoglycan của vật chủ nơi nó hiện đang cư trú bằng cách sử dụng amidase và transpeptidase.

Sau khoảng 4 giờ, tùy thuộc vào nhiệt độ môi trường, Bdellovibrio đã tăng kích thước đáng kể nhờ nguồn dinh dưỡng này. Nó phân chia để tái tạo và sau đó rời đi thông qua quá trình phân giải cuối cùng của thành và màng tế bào của vật chủ.

Vòng đời và cơ chế tấn công vi khuẩn khác của Bdellovibrio

Bdellovibrio mới xuất hiện sử dụng tiên mao mạnh mẽ mới mọc của chúng để bơi đi và tìm vật chủ thích hợp tiếp theo. Do giai đoạn bdelloplast không liên tục này và giai đoạn ký sinh tạm thời (15-20 phút), Bdellovibrio có thể được coi là loài ăn thịt hoặc ký sinh trùng bằng vi khuẩn.

2. Ứng dụng Bdellovibrio | Vi khuẩn ăn vi khuẩn trong thủy sản

Trong nuôi trồng thủy sản, việc sử dụng kháng sinh đã được chứng minh là có hiệu quả trong việc chống lại mầm bệnh. Tuy nhiên, sự xuất hiện của tình trạng kháng kháng sinh đã trở thành mối lo ngại cấp bách về sức khỏe cộng đồng toàn cầu (Defoirdt và cộng sự, 2011; Romero và cộng sự, 2012).

Do đó, điều quan trọng là phải phát triển các chiến lược thay thế để điều trị nhiễm trùng do vi khuẩn, đặc biệt là trong phòng ngừa và kiểm soát bệnh ở động vật thủy sản (Low và cộng sự, 2021).

Một lựa chọn thay thế tiềm năng đã thu hút được sự quan tâm đáng kể từ các nhà nghiên cứu là Bdellovibrio, một loại vi khuẩn săn mồi phân bố rộng rãi trong tự nhiên và có khả năng xâm chiếm và loại bỏ các vi khuẩn gram âm khác (Sockett và Lambert, 2004).

Bdellovibrio đã thu hút sự chú ý nhờ lối sống săn mồi độc đáo và vai trò quan trọng của nó trong việc hình thành động thái quần thể vi sinh vật (Sockett, 2009). Mặc dù hoạt động tương tự như thể thực khuẩn nhưng Bdellovibrio không phải là vi rút và có phổ kháng khuẩn rộng hơn.

Một số nghiên cứu đã chứng minh tính hiệu quả của Bdellovibrio trong việc kiểm soát các mầm bệnh khác nhau (Cavallo và cộng sự, 2021; Dashiff và cộng sự, 2011; Yang và cộng sự, 2022). Là một tác nhân kiểm soát sinh học nổi bật, Bdellovibrio có tiềm năng đáng kể cho các ứng dụng trong nuôi trồng thủy sản trong tương lai.

Bằng cách đưa ra một phương pháp thay thế để chống nhiễm trùng do vi khuẩn, Bdellovibrio có thể góp phần quản lý bền vững các hệ thống nuôi trồng thủy sản.

Các nghiên cứu trước đây đã ghi nhận rộng rãi sự phân bố rộng rãi của Bdellovibrio trong các môi trường khác nhau, bao gồm nước ngọt, nước biển, nước thải và đất (Fry và Staples, 1976; Paix et al., 2019). Trong tự nhiên, Bdellovibrio thể hiện hành vi săn mồi, săn mồi và tiêu diệt mầm bệnh.

Nó cũng được phát hiện có mặt tự nhiên trong ruột và các mô khác của động vật (Guo và cộng sự, 2017; Iebba và cộng sự, 2013). Nhiều nghiên cứu in vitro đã chứng minh tính hiệu quả của Bdellovibrio trong việc tiêu diệt nhiều loại mầm bệnh ở người và động vật, chẳng hạn như Acinetobacter, Aeromonas, Burkholderia, Salmonella, Shigella, Vibrio , v.v. (Atterbury và cộng sự, 2011; Cao và cộng sự, 2012; Jafarian và cộng sự, 2020).

Trong môi trường nước, Bdellovibrio đã được chứng minh là có hiệu quả trong việc tiêu diệt nhiều mầm bệnh khác nhau, bao gồm Aeromonas veronii, Aeromonas hydrophilia, Vibrio fluvialis, Escherichia coli, Vibrio anguillarum, Vibrio cholerae, Citrobacter freundii, v.v. (Yang và cộng sự, 2022).

Ở cá ngựa vằn, việc tiêm Bdellovibrio đã được chứng minh là làm giảm đáng kể số lượng Shigella kháng thuốc trong não (Willis và cộng sự, 2016). Chủng Bdellovibrio C1, phân lập từ ao cá, đã chứng tỏ khả năng loại bỏ mầm bệnh tuyệt vời, làm giảm đáng kể tỷ lệ tử vong của cá do 23 chủng mầm bệnh gây ra (Chu và Zhu, 2010).

Bdellovibrio F16, phân lập từ cá tầm, có tỷ lệ ly giải 100% đối với Aeromonas (Cao và cộng sự, 2012). Những nghiên cứu này đều ủng hộ tác dụng ức chế của Bdellovibrio đối với các mầm bệnh thủy sinh thông thường.

Tuy nhiên, nghiên cứu còn hạn chế đã khám phá cách Bdellovibrio ảnh hưởng đến sự phân bố hệ vi sinh vật trong cá. Việc tiêm Bdellovibrio vào ruột chuột đã được chứng minh là làm thay đổi sự đa dạng của hệ vi sinh vật đường ruột, thúc đẩy sức khỏe đường ruột (Shatzkes và cộng sự, 2017).

Các nghiên cứu giải trình tự Illumina đã quan sát thấy sự sụt giảm đáng kể về sự phong phú tương đối của các loài Bdellovibrio trong ấu trùng tôm bị bệnh so với đường tiêu hóa của tôm khỏe mạnh, trong khi sự phong phú tương đối của loài Vibrionaceae tăng đáng kể (Xiong và cộng sự, 2017).

Bdellovibrio và các sinh vật tương tự (BALO) đã được xác định là các chỉ số quan trọng và nhạy cảm để dự đoán sự khởi phát của hội chứng phân trắng ở tôm (WFS), từ đó ảnh hưởng đến sức khỏe vật chủ (Lu và cộng sự, 2022). Do đó, điều cần thiết là phải điều tra những tác động lâu dài của việc giới thiệu Bdellovibriovào nước để đánh giá ứng dụng tiềm năng của nó trong nuôi trồng thủy sản.

Ngày càng có nhiều nghiên cứu chứng minh tính hiệu quả của Bdellovibrio trong việc kiểm soát các mầm bệnh phổ biến trong thủy sản cả in vitro và in vivo. Loại vi khuẩn đầy hứa hẹn này cho thấy tiềm năng phòng vệ chống lại bệnh tật ở động vật thủy sản.

Tuy nhiên, coi Bdellovibrio là một loại vi khuẩn ký sinh nên có rất ít nghiên cứu về tác động của nó đối với sự phân bố hệ vi sinh vật trong cá, cũng như tiềm năng của nó trong việc thúc đẩy sự tăng trưởng và phát triển của cá.

Mang cá đóng một vai trò quan trọng trong các chức năng sinh lý khác nhau như trao đổi khí và chất thải, tương tác miễn dịch ở niêm mạc, điều hòa thẩm thấu và giải độc (Schram et al., 2010). Hệ vi sinh vật liên quan đến mang cá ảnh hưởng đáng kể đến sinh lý và sức khỏe tổng thể của cá.

Vì mang tiếp xúc thường xuyên với nước xung quanh nên bề mặt mang trở thành nơi chính cho sự tương tác giữa vật chủ và mầm bệnh (Koppang và cộng sự, 2015). Do đó, việc duy trì hàng rào bề mặt mang khỏe mạnh và chắc chắn là rất quan trọng cho sự thành công của sản xuất nuôi cá toàn cầu (Beck và Peatman, 2015).

Do đó, mục tiêu của nghiên cứu này là điều tra tác động của việc tiếp xúc lâu dài với Bdellovibrio trong nước nuôi trồng thủy sản đối với sự tăng trưởng, tỷ lệ sống và sự phân bố của hệ vi sinh vật mang ở C. auratus.

Những phát hiện của nghiên cứu này sẽ cung cấp những hiểu biết có giá trị về tác động của Bdellovibrio đối với hệ vi sinh vật cá và cung cấp thông tin hữu ích cho các ứng dụng của Bdellovibrio trong nuôi trồng thủy sản trong tương lai.

Thông tin chi tiết vui lòng liên hệ:

Hotline/Zalo: 0328 336 586 | Email: labvn.net@gmail.com

LabVN - Chuyên vật tư, dịch vụ và vi sinh thủy sản