Vòng đời và cách lây nhiễm của vi bào tử trùng enterocytozoon hepantopenaei (EHP) ở tôm

1. Cách thức EHP xâm nhập từ môi trường bên ngoài vào gan tụy

Con đường lây truyền đến tế bào biểu mô gan tụy được đề xuất thông qua các khoang sau dạ dày (PSC – posterior stomach chambers). PSC của tôm he chứa một cấu trúc lọc được gọi là rây dạ dày (GS- gastric sieve). GS đóng vai trò như một bộ lọc chọn lọc giúp loại bỏ các hạt thức ăn lớn đã được tiêu hóa một phần nhưng cho phép các hạt nhỏ hơn và các vật liệu hòa tan đi vào các ống dẫn gan tụy (HP), nơi tiếp theo diễn ra quá trình tiêu hóa và hấp thụ chất dinh dưỡng.

Đường kính lỗ sàng GS có kích thước xấp xỉ 0,2–0,7 µm, cho thấy kích thước giới hạn về cơ bản là nhỏ hơn 1 µm {Pattarayingsakul et al., 2019}. Kích thước của bào tử nhiễm trùng đủ nhỏ để lọt qua lưới lọc và di chuyển đến HP.

2. Cách thức EHP nhận biết tế bào vật chủ ở gan tụy

Protein của thành bào tử có thể tham gia vào quá trình nhận biết tế bào chủ. Người ta đã chứng minh rằng protein của thành bào tử có thể liên kết với heparin {Jaroenlak và cộng sự, 2018}. Vai trò chính của heparin là hoạt động như một chất chống đông máu {Linhardt, 2003}.

Heparin được nghiên cứu rộng rãi ở động vật có xương sống. Sự phân bố của heparin trong tôm chưa được biết nhưng heparin được chiết xuất thành công từ đầu ngực của tôm đốm đỏ P. brasilliensis và tôm thẻ chân trắng Thái Bình Dương P. vannamei {Brito và cộng sự, 2014; Dietrich và cộng sự, 1999}.

Như vậy chắc chắn heparin có trong cấu trúc của phần đầu ngực của tôm và đóng góp vai trò như một thụ thể để EHP nhận ra vật chủ.

3. Giai đoạn xâm nhập tế bào vật chủ

Khi một bào tử trưởng thành gặp điều kiện thích hợp, quá trình kích hoạt sự nảy mầm phức tạp xảy ra. Các phản ứng hóa học xảy ra bên trong bào tử tạo ra một áp suất lớn bên trong đẩy ống cực và phần nội bào tử đùn ra ngoài với một lực đủ mạnh xuyên qua màng tế bào nếu may mắn có một tế bào nằm trong tầm hoạt động của chúng.

Nếu ống cực không bắn vào tế bào vật chủ mà bắn vào môi trường gian bào hoặc bào tử bị kích hoạt nảy mầm bởi yếu tố nào đó thì bào tử EHP bị phân hủy và chấm dứt vòng đời.

Chuỗi sự kiện bào tử nảy mầm bắt đầu với nhiều phần của bào tử sưng to, tiếp theo là sưng chuyên biệt thể cực và không bào sau. Đường kích ống cực tăng lên nhiều lần mức thông thường. Có dấu hiệu gia tăng áp suất thẩm thấu của bào tử. Các đĩa neo bị vỡ ra và ống cực bị đùn ra ngoài dưới tác động của áp suất bên trong bào tử.

Thể nhiễm sắc, bào quan và dịch sinh chất bị đẩy chui qua ống cực di chuyển ra ngoài. Áp suất lớn tạo ra bên trong giúp đẩy ống cực phóng ra xa với chiều dài 50-500µm. Đây là chiều dài rất lớn so với kích thước vi bào tử 1-2µm. Cuối cùng màng bào tử dần dần tan rã {Stentiford và cộng sự, 2013}.

Trong vòng chưa đầy hai giây, hoàn thành quá trình nảy mầm diễn ra. Do áp suất không đổi trong bào tử, toàn bộ bào tử chất được đẩy xuống ống phân cực {Watson và cộng sự, 2015}.

Microsporidia phụ thuộc hoàn toàn vào môi trường giàu chất dinh dưỡng của tế bào chủ để sinh sôi nảy nở {Williams, 2009}. Một số loài được báo cáo là mất 3-4 ngày để bào tử trưởng thành và hoàn thành toàn bộ vòng đời {Leitch và Ceballos, 2008; Wasson và Barry, 2003}.

Hoạt động sinh sản và sinh trưởng nhanh chóng của vi bào tử bên trong tế bào vật chủ làm cạn kiệt nguồn dinh dưỡng đồng thời gây rối loạn chức năng sinh lý cơ bản của các tế bào gan tụy.

4. Giai đoạn sinh sản và sinh trưởng nội bào

Sự xâm nhập của vi bào tử vào tế bào vật chủ là một quá trình âm thầm và cơ thể không có phản ứng miễn dịch rõ ràng hoặc hiệu quả để ngăn chặn sự xâm nhập. Nguyên sinh chất của bào tử sau khi xâm nhập nhanh chóng phát triển thành dạng sợi hoặc cấu trúc hình ống giống như ăng ten và lan tỏa khắp bên trong nguyên sinh chất của tế bào vật chủ.

Hệ nguyên sinh chất ký sinh này có lớp màng bên ngoài bảo vệ chống sự phá hủy bởi các lysosome chứa các enzyme phân giải của tế bào vật chủ. Bên trong hệ nguyên sinh chất, nhiễm sắc thể của vi bào tử phân chia và nhân lên sinh ra các nhân tế bào của các nguyên bào tử.

Nhân có các bào quan tập trung xung quanh tạo thành phần chính của các nguyên bào, tuy nhiên các giữa các nguyên bào chưa có màng nhân phân tách và mạng lưới nguyên sinh chất của vi bào tử trùng tồn tại như một thể đa nhân.

Ở giai đoạn tiếp theo, các nguyên bào tử hình thành màng tế bào và phân tách thành các vi bào tử độc lập. Các nguyên bào này hoàn thiện dần tạo ra các vi bào tử trưởng thành (EHP) có thành tế bào giầy với cấu trúc vững chắc.

5. Giai đoạn giải phóng bào tử trưởng thành

Sau khi các tế bào EHP trong tế bào vật chủ trưởng thành, tế bào vật chủ sưng lên rồi bị phá hủy, đồng thời các bào tử trưởng thành được giải phóng. Phản ứng viêm xảy ra khi các bào tử giải phóng từ tế bào vật chủ. Đây là giai đoạn duy nhất trong quá trình lây nhiễm có phản ứng miễn dịch.

Bào tử EHP trưởng thành có kích thước nhỏ 1-2µm nhưng có cấu trúc phức tạp và bền vững. Bào tử là một cấu trúc nhỏ gọn giống như bình chịu áp lực có thể tồn tại bên ngoài tế bào chủ trong điều kiện không hoạt động {Vávra và Larsson, 2014}.

6. Giai đoạn lây nhiễm ngoại bào

Các bào tử sau khi được giải phóng khỏi tế bào vật chủ di chuyển khắp nơi trong cơ thể hoặc lây nhiễm sang các tế bào xung quanh. Ở tôm, các bào tử này tìm thấy trong ống gan tụy và đường ruột. Bào tử bài xuất ra môi trường qua đường bài tiết hoặc bị lây nhiễm sang cá thể khác khi vật chủ bị thiên địch hoặc đồng loại ăn thịt.

Các bào tử trưởng thành cũng được tìm thấy ở đường ruột tôm, trong sợi phân trắng, trong nước ao nuôi và hố ga. Giai đoạn lây nhiễm là giai đoạn duy nhất có thể tồn tại mà không cần vật chủ {Keeling, 2009}. Nó có thể tồn tại tới 6 tháng trong phân viên và xác khô cũng như 1 năm trong điều kiện nước lạnh {Kramer, 1970}.

7. Các vật chủ trung gian khác của EHP

Ngoài lây nhiễm và ký sinh trong tế bào biểu mô gan tụy của tôm thẻ chân trắng. EHP còn ký sinh ở nhiều vật chủ trung gian khác như giun nhiều tơ, artemia, tôm sú, tôm xanh Thái Bình Dương và có thể còn nhiều vật chủ khác nữa.

8. Góc thảo luận

Bào tử trưởng thành (Microspore) là giai đoạn không hoạt động nhưng có khả năng lây nhiễm của vi bào tử (microsporidian), có khả năng tồn tại và chống chịu môi trường ngoại bào khắc nghiệt trong thời gian dài {Vávra và Larsson, 2014}.

Sự nảy mầm của bào tử là một sự kiện quan trọng mà qua đó microsporidian truyền mầm bệnh ra bên ngoài. Nếu may mắn, bào tử được truyền nhiễm vào tế bào vật chủ và quá trình sinh sản, tăng sinh và trưởng thành diễn ra để tiếp tục vòng đời của chúng. Nếu không may mắn, bào tử bị bất hoạt và chấm dứt vòng đời.

Do vậy hiểu biết về vòng đời, cơ chế nảy mầm của bào tử EHP và vi bào tử nói chung có ý nghĩa quan trọng để phòng ngừa dịch bệnh này. Đơn cử nếu điều khiển được cơ chế kích hoạt sự nảy chồi của EHP trong ao xử lý nước, ao lắng, thậm chí trong ao nuôi sẽ dễ dàng vô hiệu hóa được bào tử trưởng thành.

9.  Tài liệu tham khảo

Chaijarasphong và Cộng sự, 2020. Link: https://doi.org/10.1016/j.jip.2020.107458

Pattarayingsakul và Cộng sự, 2019. Link: https://doi.org/10.1242/jeb.199638

Jaroenlak và cộng sự, 2018. Link: https://doi.org/10.1186/s13071-018-2758-z  

Watson và cộng sự, 2015. Link: https://doi.org/10.1186/s12864-015-1989-z

Brito và cộng sự, 2014. Link: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2013.08.063

Vávra và Larsson, 2014. Link: https://doi.org/10.1002/9781118395264.ch1

Stentiford, G. D. và Cộng sự, 2013. Link: https://doi.org/10.1016/j.pt.2013.08.005

Williams B. A. 2009. Link: https://doi.org/10.1111/j.1462-5822.2009.01362.x

Keeling P. J. 2009. Link: https://doi.org/10.1371%2Fjournal.ppat.1000489

Leitch G. J., Ceballos C., 2008. Link: https://doi.org/10.1007%2Fs00436-008-1156-4

Wasson K., Barry P. A., 2003. Link: https://doi.org/10.1111/j.1550-7408.2003.tb00112.x

Linhardt, 2003. Link: https://doi.org/10.1021/jm030176m

Dietrich C. P. và cộng sự, 1999. Link: https://doi.org/10.1016/s0304-4165(99)00087-2 Kramer J. P. 1970. Tiêu đề: “Longevity of microsporidian spores with special reference to Octosporea muscaedomesticae Flu”. Acta Protozoologica. 8: 217-224.