Kiến thức

Những điều cần biết về vi bào tử trùng ở tôm Enterocytozoon hepatopenaei (EHP)

04
Th4

Microsporidia là một ngành sinh vật nguyên sinh có nhân chuẩn đơn bào, phân loại thuộc giới nấm, lối ký sinh nội bào bắt buộc và hình thành bào tử. Là ký sinh trùng sống ký sinh nội bào rất rộng rãi, từ các động vật nguyên sinh tới côn trùng, giáp xác, cá, lưỡng cư, bò sát, động vật có vú và con người.

Khái quát về vi bào tử trùng ở tôm

Microsporidia là một ngành sinh vật nguyên sinh có nhân chuẩn đơn bào, phân loại thuộc giới nấm, lối ký sinh nội bào bắt buộc và hình thành bào tử. Là ký sinh trùng sống ký sinh nội bào rất rộng rãi, từ các động vật nguyên sinh tới côn trùng, giáp xác, cá, lưỡng cư, bò sát, động vật có vú và con người.

Vi bào tử trùng tác động mạnh về mặt kinh tế và y tế và có thể được tìm thấy ở môi trường trong các hệ sinh thái trên cạn, biển và nước ngọt. Ngành này bao gồm hơn 200 chi và khoảng 1.300 loài gây nhiễm trùng từ lành tính đến gây chết người. Loài này vô cùng đa dạng nhưng đặc điểm chung là có dạng bào tử và có thể phát hiện bằng các phương pháp chẩn đoán.

Cấu trúc có phức hợp sợi phân cực. Chúng bắt đầu quá vòng đời ký sinh nội bào bằng cách bơm nội bào tử, bào tử chất vào tế bào vật chủ. Thích nghi sâu với đời sống kí sinh nội bào, chúng phụ thuộc vào các sản phẩm chuyển hóa từ vật chủ, từ đó làm giảm nhu cầu sản xuất nhiều chất sinh hóa cần thiết cho sự phát triển.

Do nhu cầu sản xuất các chất chuyển hóa của riêng chúng giảm đi, nên đã có sự tiến hóa theo hướng suy thoái trong bộ máy sinh lý của chúng, kết quả xuất hiện những bào quan độc đáo và có nhiều chu trình năng lượng bị tiêu giảm. Về bộ gen của microsporidia cũng tiêu giảm và nhỏ hơn nhiều sinh vật nhân chuẩn thông thường.

Định danh về vi bào tử trùng ở tôm EHP

Tên đầy đủ: Enterocytozoon hepatopenaei viết tắt là EHP {FAO}

Tên thường gọi theo tiếng Việt: Vi bào tử trùng EHP (ở đây chỉ ký sinh trùng ký sinh trong tế bào biểu mô dạng ống ở gan tụy ở tôm)

Lịch sử nghiên cứu và phát hiện vi bào tử trùng EHP:

  • Vi bào tử – Microsporidia được phát hiện khoảng 160 năm trước
  • Ở tôm sú, vi bào tử trùng được mô tả lần đầu năm 2004  bởi Chayaburakul và cộng sự{6}
  • Sau đó, nó được mô tả chính thức là EHP bởi Tourtip và Cộng sự vào năm 2009 dựa trên dữ liệu mô học, siêu cấu trúc và phát sinh loài {12}

Phân loại theo báo cáo của K.P. Jitendra – 2021 {16}

  • Ngành – Phylum: Microspora (Sprague, 1977)
  • Lớp – Class: Microsporea (Delphi, 1963)
  • Bộ – Order: Microsporidia (Balbiani, 1882)
  • Họ – Family: Enterocytozoon Idea (Cali and Owen, 1990)
  • Chi – Genus: Enterocytozoon (Desportes et al., 1985)
  • Loài – Species: hepatopenaei (Tourtip et al. 2009)

Phân loại EHP theo Tourtip và Công sự năm 2009 {12}:

  • Giới – Fungi: Phân loại thuộc giới nấm
  • Ngành – Phylum: Microsporidia – Phân ngành nấm vi bào tử
  • Lớp – Microsporea: Lớp nấm vi bào tử
  • Phân lớp – Halophasea: Phân lớp
  • Họ – Enterocytozooridae
  • Chi – Enterocytozoon
  • Loài – Enterocytozoon hepatopenaei

Các nghiên cứu phân loại và phát sinh loài nghiên về giả thiết cho rằng vi bào tử trùng là một dạng tế bào nhân chuẩn bị thoái hóa sâu để thích nghi với đời sống ký sinh. Chúng được phân loại thuộc giới nấm. {9,10}

Một số căn cứ phân loại vi bào tử EHP vào nhóm nấm {13,14,15}

Sự hiện diện các đặc điểm sinh hóa của nấm kết hợp với cấu trúc tế bào có các đặc điểm của tế bào nhân chuẩn tiến hóa theo hướng thoái hóa dẫn đến kết luận EHP có nguồn gốc thuộc giới nấm :

– Có các đoạn gene mang tính bảo thủ cao (đoạn gene có cấu trúc như những hóa thạch sống, không thay đổi qua hàng trăm triệu năm) giống với các ngành nấm mà không có ở các ngành khác

– Nguyên phân khép kín: Kiểu nguyên phân đặc trưng cho giới nấm

– Bào tử chứa chitin ở thành bên trong: Chitin là thành phần hóa học đặc trưng cho giới nấm

–  Sự hiện diện của đường nấm trehalose: Một loại đường phổ biến nhất ở nấm, mặc dù một số ít vi khuẩn cũng sản xuất được

– Trật tự sắp xếp các đoạn gen của vi bào tử trùng giống tương tự với trật tự sắp xếp các gen của nấm tiếp hợp Zygomycotina

Cấu tạo tế bào: {4,5,8, 16}

Hình 1 Cấu trúc hiển vi của vi bào tử trùng EHP

Cấu trúc hiển vi của vi bào tử trùng ở tôm trùng EHP
  • Đặc điểm cấu trúc của thành tế bào vi bào tử trùng có đặc điểm là không chứa chitin trong suốt vòng đời, tuy nhiên chitin được tìm thấy ở các lớp bên trong.
  • Hình dạng hình oval hoặc elip
  • Kích thước vi bào tử 1,1 ± 0,21µm x 0,6–0,7 ± 0,1µm
  • Ty thể tiêu giảm
  • Thiếu các bào quan và cấu trúc như thể golgi, peroxisome và 9+2 vi ống
  • Cấu tạo của bào tử EHP trưởng thành: Bộ máy ép đùn bao gồm ống cực, nguyên bào cực, không bào phía sau và các bào quan bào tử khác phát triển trong bào chất bào tử.

+ Bào tử trưởng thành được bảo vệ bằng một thành tế bào dày bao gồm với một lớp bên trong (10nm) và lớp bên ngoài (2nm).

+ Lớp trong thành bào tử có thành chứa protein và α – chitin để bảo vệ

+ Bên ngoài thành tế bào chứa các protein có khả năng tương tác với các yếu tố môi trường bên ngoài và thành tế bào vật chủ

+ EhSWP1 được xác định là protein thành tế bào có các nhóm đầu cuối N và C có khả năng liên kết heparin có vai trò quan trọng trong phản ứng gắn kết EHP lên thành tế bào vật chủ.

Cấu tạo của thể bào tử chưa trưởng thành:

Đặc điểm lý hóa

  • Đặc điểm cấu trúc của thành tế bào vi bào tử trùng có đặc điểm là không chứa chitin trong suốt vòng đời, tuy nhiên chitin được tìm thấy ở các lớp bên trong. {4,5}
  • Thành tế bào của EHP ưa base
  • Thể mitosome – một dạng cấu trúc giống ty thể đã tiêu giảm được cho tập hợp các cụm sắt và lưu huỳnh {8}

Cơ chế truyền nhiễm của vi bào tử EHP

Các yếu tố kích thích nảy chồi của vi bào tử EHP: Theo Keeling và Fast năm 2002, khi có sự thay đổi độ pH, thẩm thấu, mất nước, sự hiện diện của anion hoặc cation, hoặc tiếp xúc với bức xạ UV là tất cả các ví dụ về vật lý và hóa học các kích thích có thể làm cho bào tử nảy mầm trong ống nghiệm {18}. Cơ chế kích thích nảy chồi của vi bào tử trùng có nhiều nguyên nhân khác nhau. Khi sự kiện nảy chồi xảy ra gần tế bào vật chủ thì phản ứng truyền nhiễm xảy ra và gen của vi bào tử truyền vào tế bào chất của vật chủ.

Phản ứng nảy chồi của bào tử: Theo Stentiford và cộng sự, 2013, quá trình phản ứng nảy chồi bắt đầu đại bào tử sưng, tiếp theo các thể cực và không bào sau sưng phồng và áp suất thẩm thấu của bào tử tăng lên. Các đĩa neo và cực vỡ ra, ống cực được đẩy ra ngoài cùng với sự tan rã của màng bào tử {19}. Theo Watson và cộng sự, 2015, ống cực có thể dài 50-500µm và dài hơn rất nhiều kích thước vi bao tử. Do áp suất trong bào tử là rất lớn, ống cực dễ dàng xuyên thủng màng tế bào, đồng thời áp suất lớn đẩy mạnh bào tử chất và các bào quan tiêm vào trong tế bào chất của tế bào vật chủ. {20}

Độc lực của EHP:

EHP có thể lây truyền theo chiều dọc từ vật chủ mẹ sang vật chủ con theo con đường sinh sản hữu tính. Mặc dù nguy cơ lây nhiễm cao theo chiều dọc, độc lực theo con đường này của EHP rất thấp. Lý do công tác vệ sinh, chọn lọc những cặp bố mẹ và ươm nuôi theo những quy trình rất chặt chẽ, nên EHP khó bùng phát. Tuy nhiên nếu con giống bị nhiễm mầm bệnh thì nguy cơ lây nhiễm và phát tán mầm bệnh ra các khu nuôi thương phẩm rất trầm trọng đồng thời gây thiệt hại kinh tế lớn cho cả ngành nuôi.

EHP rất dễ lây truyền theo chiều ngang giữa những cá thể trong đàn và đây là hướng truyền nhiễm có độc lực rất cao. Tỷ lệ đàn tôm bị nhiễm bệnh có thể tới 100% và gây thiệt hại kinh tế cho người nuôi trầm trọng.

Phương pháp chẩn đoán:

  • Phương pháp quan sát mẫu tươi: Khó quan sát và mang tính chất chẩn đoán sơ bộ
  • Phương pháp nhuộm H&E: Nhuộm bằng haematoxylin và eosin
  • Phương pháp nhuộm H&P: Nhuộm bằng haematoxylin và phloxine
  • Phương pháp nhuộm huỳnh quang: Sử dụng calcofluor trắng
  • Phương pháp Nhân bản khuếch đại gene thời gian thực (real-time PCR) hoặc Nhân bản khuếch đại gene lồng (Nested PCR)
  • Phương pháp lai tại chỗ: Lai tại chỗ (In situ hybridization)

Dịch tễ học:

  • EHP được biết là chỉ lây nhiễm các tế bào biểu mô ống của gan tụy của tôm.
  • Lây truyền ngang: EHP có thể lây truyền giữa những con tôm sống chung trong ao nuôi.
  • Tôm bị nhiễm bệnh nặng có thể có phân màu trắng chứa đầy vi bào tử trùng microsporidian.
  • Tôm nhiễm EHP có nguy cơ cao nhiễm bệnh gan tụy cấp tính bệnh hoại tử (AHPND).

Đặc điểm tiến hóa của vi bào tử trùng phù hợp đời sống ký sinh:

  • Có sự tiêu giảm các bào quan như thể golgi, peroxisome, vi ống, ty thể thoái hóa tạo ra bào quan mới độc đáo.
  • Thiếu các chu trình chuyển hóa năng lượng cơ bản như chu trình tricarboxylic
  • Sử dụng các chất chuyển hóa của tế bào vật chủ làm nguồn năng lượng
  • EHP là có đời sống ký sinh bắt buộc trong tế bào chất tế bào biểu mô gan tụy ở một số loài tôm, các chi vi bào tử trùng khác ký sinh nội bào bắt buộc nhưng có loài ký sinh trong nhân tế bào, có loài ký sinh trong tế bào ở các mô khác nhau.

Vòng đời của EHP:{17}

EHP có 2 giai đoạn vòng đời, giai đoạn bào tử trưởng thành và giai đoạn sinh sản nội bào.

Giai đoạn bào tử trưởng thành sống trôi nổi ở môi trường ngoại bào: Bào tử trưởng thành có thành dày, có thể tồn tại lâu dài ở môi trường ngoại bào.

Giai đoạn bào tử trưởng thành xâm nhập vào tế bào vật chủ: Bào tử trưởng thành khi gặp được tế bào vật chủ thích hợp, xảy ra các phản ứng phức tạp để các protein trên lớp ngoài cùng của bào tử phản ứng và liên kết với các cấu trúc trên bề mặt thành tế bào vật chủ. Tiếp sau ống cực của vi bào tử được đùn xuyên qua màng tế bào vật chủ và truyền DNA, các bào quan và dịch sinh chất vào bên trong.

Giai đoạn nhân vi bào tử tăng sinh và sinh sản: Sau khi xâm nhập thành công vào nguyên sinh chất của tế bào vật chủ, DNA, nguyên sinh chất và các bào quan của vi bào tử hình thành các meront. Các meront được nhân lên và hình thành cấu trúc không bào ký sinh parasitiophore để bảo vệ các nhân bên trong. Trong không bào, nhân của meront phân chia được gọi là sporonts. Các sporonts tồn tại trong một môi trường nguyên sinh chất chung như một thể đa nhân trong một mạng lưới rộng lớn bên trong tế bào vật chủ mà chưa phân tách thành các bào tử độc lập.

Giai đoạn hình thành bào tử trường thành và giải phóng ra bên ngoài và hoàn thành một vòng đời: Các sporonts được kết hợp với các bào quan, bao gói, hình thành vách ngăn từ đó phát triển hoàn thiện thành các bào tử độc lập. Khi các bào tử đã trưởng thành, tế bào biểu mô hình ống của gan tụy tôm sưng lên, vỡ ra và giải phóng các bào tử vào ống gan tụy.

Giai đoạn truyền nhiễm bên ngoài tế bào: Các bào tử di chuyển lây nhiễm vào các tế bào gan tụy còn lành hoặc di chuyển xuống ruột và đi ra ngoài môi trường. Ở ngoài môi trường nó tìm cơ hội lây nhiễm sang cá thể tôm khác hoặc các vật chủ trung gian như artemia, tôm nuôi trong đàn, tôm tự nhiên, động vật hai mảnh, giun nhiều tơ. Tôm bị bệnh cũng có thể bị các cá thể trong đàn ăn thịt và nhân lên trong đàn.

Đặc điểm bệnh lý của vật chủ:

– Bệnh do vi bào tử trùng gây ra còn gọi là bệnh microsporidosis

– Một trong các dấu hiệu sau, tuy nhiên tôm có thể vẫn mắc bệnh dù không có dấu hiệu nào

+ Tăng trưởng chậm bất thường trong trường hợp không có các dấu hiệu rõ ràng khác của bệnh.

+ Dấu hiệu bệnh lý vi thể là: Trong các phần mô được nhuộm bằng haematoxylin và eosin, các tế bào biểu mô ống gan tụy cho thấy sự hiện diện của thể vùi tế bào chất ưa bazơ (túi bào tử microsporidian) có chứa các cụm bào tử hình elip đến hơi hình trứng có kích thước 1,1 ± 0,21µm x 0,6–0,7 ± 0,1µm.

+ Các bào tử phân rã từ các tế bào biểu mô dạng ống được tìm thấy trong ống gan tụy HP và ruột tôm

Các loại vật chủ dễ cảm nhiễm:

– Giun nhiều tơ

– Artemia

– Tôm thẻ và tôm sú, riêng ở tôm kuruma có dấu hiệu cảm nhiễm

Bảng 1 Những loài được biết nhạy cảm với EHP

Tên thông thườngTên khoa học
Tôm sú – Black tiger prawnaPenaeus monodon
Tôm thẻ chân trắng – Pacific white shrimpaPenaeus (Litopenaeus) vannamei
Tôm xanh Thái bình dương – Pacific blue shrimpPenaeus (Litopenaeus) stylirostris

a Lây nhiễm tự nhiên

Bảng 2 Những loài không phải giáp xác được biết nhạy cảm với EHP

Tên thông thườngTên khoa học
Brine ShrimpaArtemia salina
PolychaetesaVarious genera and species

a Lây nhiễm tự nhiên

Phân biệt với các loại vi bào tử gây bệnh khác

–         Ký sinh trùng microsporidian của côn trùng và động vật có xương sống đã được nghiên cứu rộng rãi, với hàng chục bộ gen được giải trình tự đầy đủ. Tuy nhiên, microsporidian bên ngoài phạm vi vật chủ này được mô tả kém và một số nghiên cứu về môi trường cho thấy rằng chúng phải thể hiện sự đa dạng lớn, chưa được mô tả dựa trên phạm vi vật chủ và mức độ lưu hành của chúng (Ardila-Garcia et al., 2013) {7}

–         Phân biệt với Agmasoma penaei gây nhiễm trùng mô cơ và mô liên kết dẫn đến tổng dấu hiệu của bệnh ‘tôm bông’ hay bệnh ‘lưng trắng’.

Thuốc điều trị: Chưa có giải pháp điều trị hiệu quả

Phương pháp phòng ngừa:Chưa có giải pháp phòng ngừa hiệu quả ở quy mô nuôi tôm thương phẩm

Tài liệu tham khảo:

1. Infection with Enterocytozoon hepatopenaei, (EHP), Department of aquaculture, Australia Government. Đường dẫn: https://www.agriculture.gov.au/sites/default/files/documents/infection_with_enterocytozoon_hepatopenaei.pdf

2. Tác giả: Bing Han, Peter M. Takvorian & Louis M. Weiss. Tiêu đề: Cấu trúc và chức năng của ống cực vi bào tử trùng, “The Function and Structure of the Microsporidia Polar Tube”

Đường dẫn: https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-93306-7_8

3. Phân loại nấm, Wijayawardene NN, Hyde KD, Al-Ani LK, Tedersoo L, Haelewaters D, Rajeshkumar KC, et al. (2020). “Outline of Fungi and fungus-like taxa” (PDF). Mycosphere. 11 (1): 1060 1456. doi:10.5943/mycosphere/11/1/8. ISSN 2077-7019.

4. Jones MD, Richards TA, Hawksworth DL, Bass D (2011). “Validation and justification of the phylum name Cryptomycota phyl. nov”. IMA Fungus. 2 (2): 173–7. doi:10.5598/imafungus.2011.02.02.08. PMC 3359815. PMID 22679602.

5. Jones MD, Form I, Gadelha C, Egan MJ, Bass D, Massana R, Richards TA (2011). “Discovery of novel intermediate forms redefines the fungal tree of life”. Nature. 474 (7350): 2003. doi:10.1038/nature09984. PMID 21562490. S2CID 4412818.

6. Chayaburakul et al., 2004. Ghi nhận về EHP đầu tiên, đường dẫn: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15460852/

7. Ardila-Garcia, 2013, Mô tả về sự đa dạng của vi bào tử trùng. Đường dẫn: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23869987/

8. Stairs, CW, Leger, MM & Roger, AJ 2015, ‘Diversity and origins of anaerobic metabolism in mitochondria and related organelles’, Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, vol. 370, no. 1678, 20140326. https://doi.org/10.1098/rstb.2014.0326

9. Capella-Gutiérrez, Marcet-Houben, & Gabaldón, 2012. Phân loại vi bào tử trùng thuộc nhóm nấm. Đường dẫn: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22651672/

10. James và cộng sự, 2013. Phân loại vi bào tử trùng thuộc nhóm nấm. Đường dẫn:   https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23932404/

11. Miguel A. Naranjo-Ortiz, Toni Gabaldón – 2019. Tiêu đề: “Fungal evolution: diversity, taxonomy and phylogeny of the Fungi.” Đường dẫn: https://doi.org/10.1111/brv.12550 

12. Tourtip, S.; Wongtripop, S.; Stentiford, G. D.; Bateman, K. S.; Sriurairatana, S.; Chavadej, J.; Sritunyalucksana, K.; Withyachumnarnkul, B. (2009). Enterocytozoon hepatopenaei sp. nov. (Microsporida: Enterocytozoonidae), a parasite of the black tiger shrimp Penaeus monodon (Decapoda: Penaeidae): Fine structure and phylogenetic relationships. Journal of Invertebrate Pathology. 102(1): 21-29., available online at https://doi.org/10.1016/j.jip.2009.06.004 [details]   

13. Cavalier-Smith T: What are fungi? In The Mycota. Edited by: McLaughlin DJ, McLaughlin EG, Lemke PA. New York: Springer; 2001:.

14. McLaughlin DJ, Hibbett DS, Lutzoni F, Spatafora JW, Vilgalys R: The search for the fungal tree of life. Trends Microbiol 2009, 17:488-497.

15. Lee SC, Corradi N, Byrnes EJ, Torres-Martinez S, Dietrich FS, Keeling PJ, Heitman J: Microsporidia evolved from ancestral sexual fungi. Curr Biol 2008, 18:1675-1679.

16. K.P. Jithendran và cộng sự. Tài liệu chẩn đoán và quản lý EHP. CIBA TM Series 2021 No. 23

17. Khushbu Sharma và Cộng sự – 2022, tiêu đề: “Microsporidian Enterocytozoon hepatopenaei (EHP) in Shrimp and Its Detection Methods”, DOI:10.5958/2320-3188.2022.00022.5

18. Keeling, P. J., & Fast, N. M. (2002). Microsporidia: biology and evolution of highly reduced intracellular parasites. Annual Reviews in Microbiology, 56(1), 93-116.

19. Stentiford, G. D., Feist, S. W., Stone, D. M., Bateman, K. S., & Dunn, A. M. (2013). Microsporidia: diverse, dynamic, and emergent pathogens in aquatic systems. Trends in parasitology, 29(11), 567- 578.

20. Watson, A. K., Williams, T. A., Williams, B. A., Moore, K. A., Hirt, R. P., & Embley, T. M. (2015). Transcriptomic profiling of host-parasite interactions in the microsporidian Trachipleistophora hominis. BMC genomics, 16(1), 1-20

Vũ Cường