Kết quả cho thấy tôm thẻ chân trắng có thể thích ứng hiệu quả với biến động nhiệt độ.

                  

Tôm thẻ chân trắng với khả năng chịu mặn tốt, tốc độ tăng trưởng nhanh và một số đặc điểm khác thích hợp cho nuôi trồng thủy sản thâm canh - đã trở thành loài tôm nuôi quan trọng nhất trên toàn cầu. Tuy nhiên, một loạt các yếu tố môi trường có thể ảnh hưởng đến sự tăng trưởng của tôm, chẳng hạn như sự thay đổi về độ pH, độ mặn, oxy hòa tan (DO), nhiệt độ và cả các hợp chất hóa học như nitrite, amoniac và sulfua.

Đợt lạnh hàng năm ảnh hưởng đến ngành nuôi tôm ở miền nam Trung Quốc trong những tháng mùa đông (tháng 11 đến tháng 1) gây thiệt hại kinh tế đáng kể cho ngành nuôi trồng thủy sản. Tuy nhiên, có rất ít thông tin liên quan đến các phản ứng sinh lý của tôm trong mùa lạnh và mùa nóng.

Ở tôm, mô học (nghiên cứu về giải phẫu vi mô của mô và tế bào động vật và thực vật) của gan tụy của chúng đã được các nhà nghiên cứu báo cáo là một công cụ để theo dõi tác động của các yếu tố gây stress môi trường có thể gây ra những thay đổi siêu cấu trúc khi bắt đầu stress. Ví dụ, stress môi trường như thay đổi pH có thể gây ra thay đổi hoặc tổn thương tế bào gan tụy. Tuy nhiên, đối với sự biến động nhiệt độ, cho đến nay vẫn chưa có thông tin chắc chắn về bất kỳ sự thay đổi nào trong gan tụy.

Báo cáo này nghiên cứu khảo sát một số phản ứng sinh lý ấu trùng tôm thẻ chân trắng chịu sự dao động nhiệt độ (13 - 28 °C) trong nước có độ mặn thấp.

Thiết lập nghiên cứu

Tôm thẻ chân trắng (trọng lượng trung bình 5,4 ± 0,7g) từ một trang trại thương mại ở Phiên Ngung (Quảng Đông, Trung Quốc) được vận chuyển đến phòng thí nghiệm và thích nghi trong các bể nước biển có lọc và sục khí trong vài ngày trước khi thử nghiệm. Trong giai đoạn thích nghi, độ mặn và nhiệt độ của nước trong bể phù hợp với độ mặn của ao nuôi (độ mặn 5 ppt, pH 8,3 ± 0,1 và nhiệt độ 28 ± 1 °C). Tôm được cho ăn thức ăn công nghiệp 2 lần/ngày với lượng 5% trọng lượng cơ thể của chúng.

Những cá thể khỏe mạnh được chọn lọc, chia ngẫu nhiên vào 3 bể, lặp lại. Nhiệt độ nước đã giảm từ nhiệt độ thích nghi (AT, 28°C) xuống 13°C với tốc độ làm mát 7,5°C/ngày (2,5°C/8 giờ). Sau 13°C trong 24 giờ, nhiệt độ nước được tăng trở lại 28 °C với cùng tốc độ.

Ở các điểm nhiệt độ khác nhau - 28, 23, 18 và 13°C trong 24 giờ trong quá trình làm lạnh và ở 18 và 28 °C trong quá trình làm ấm trở lại - toàn bộ gan tụy từ động vật thí nghiệm được giải phẫu và bảo quản cho nhiều loại phân tích.

Kết quả và thảo luận

Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã khảo sát các phản ứng sinh lý khác nhau - bao gồm các thay đổi mô học gan tụy, nồng độ chất chuyển hóa trong huyết tương, sự biểu hiện của các gen khác nhau và các quá trình khác ở ấu trùng tôm thẻ chân trắng với biến động nhiệt độ nước (13 đến 28°C). Tất cả các phản ứng và quá trình này đều bị ảnh hưởng khi nhiệt độ giảm, nhưng thường được phục hồi trong giai đoạn nhiệt độ tăng trở lại, và bằng chứng là tôm có thể thích nghi với một mức độ dao động nhiệt độ nhất định.

Gan tụy của giáp xác là cơ quan quan trọng tham gia vào quá trình bài tiết, lột xác, các hoạt động trao đổi chất và tích trữ năng lượng dự trữ. Kết quả nghiên cứu cho thấy số lượng và thể tích của một số tế bào (tế bào B) trong ống gan tụy đã tăng lên đáng kể sau khi tôm trải qua stress lạnh. Điều này có thể liên quan đến thực tế là tế bào B là nơi hấp thụ và tiêu hóa chất dinh dưỡng chính. Có thể do tốc độ tổng hợp và giải phóng enzyme tiêu hóa cao trong tế bào B đã thúc đẩy quá trình huy động chất dinh dưỡng trong ống gan tụy, giúp tôm thích nghi tốt hơn với áp lực nhiệt độ.

Ở tôm, gan tụy được biết là có khả năng tự sửa chữa cao. Ví dụ, các nhà nghiên cứu đã báo cáo rằng tôm thẻ chân trắng có thể sửa chữa các tổn thương ở gan tụy sau khi tiếp xúc lâu dài với mức kẽm thấp và độ pH thấp. Và trọng lượng gan tụy giảm đáng kể sau khi nhịn ăn, nhưng sau đó tăng lên ngay sau khi bắt đầu cho ăn trở lại. Trong nghiên cứu của chúng tôi, tổn thương mô học của gan tụy đã được đảo ngược sau khi đưa tôm trở lại nhiệt độ nước cao hơn, xác nhận khả năng tự sửa chữa được báo cáo này.

Về những thay đổi trong huyết tương tôm khi biến động nhiệt độ, kết quả cho thấy lipid và protein trong huyết tương tôm thẻ chân trắng phản ứng nhanh hơn với sự biến động nhiệt độ, trong khi mức glucose vẫn ổn định trước khi nhiệt độ nước thí nghiệm đạt 13°C và phục hồi về mức thích nghi sau khi nhiệt độ tăng trở lại 28°C.

Gan tụy thường chứa nhiều lipid và dường như là nơi chính để tạo ra gluconeogenesis (một con đường trao đổi chất tạo ra glucose từ một số cơ chất carbon không phải carbohydrate) ở động vật giáp xác. Do đó, kết hợp với kết quả mô học gan tụy và huyết tương quan sát được, chúng tôi kết luận rằng sự gia tăng của tế bào B trong gan tụy tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tạo glucone để tổng hợp glucose từ protein và lipid, qua đó tôm cung cấp nhu cầu glucose trong điều kiện stress lạnh thực nghiệm. Tuy nhiên, sau khi nhiệt độ nước giảm xuống 13°C, các ống gan tụy bị vỡ làm cho lipid và protein xâm nhập vào hemolymph, làm tăng hàm lượng lipid và protein trong huyết tương, đồng thời hàm lượng glucose cũng giảm do tổn thương gan tụy.

Miễn dịch không đặc hiệu đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ miễn dịch của động vật thủy sản. Tôm phụ thuộc hoàn toàn vào miễn dịch tế bào và dịch thể để ngăn ngừa tổn thương từ bên ngoài. Enzyme Alkaline Phosphatase (ALT) tham gia trực tiếp vào một số con đường trao đổi chất và đóng vai trò quan trọng trong hệ thống miễn dịch của tôm chống lại mầm bệnh, có lẽ vì nó có thể giúp bảo vệ gan tụy và hemolymph khi stress lạnh.

Phân tích nồng độ các chất chuyển hóa trong huyết tương cũng cho thấy hoạt tính của enzym ALT đạt mức cao nhất ở 13°C - hoạt tính của ALT trong huyết tương tỷ lệ nghịch với sức khỏe gan tụy. Phát hiện này phù hợp với các nghiên cứu trước đây và khẳng định khả năng tự sửa chữa của tôm. Ngoài ra, các biểu hiện của nhiều gen mà chúng tôi đã đánh giá trong nghiên cứu của mình, cũng như số lượng tế bào hemocyte (loại tế bào liên quan đến hệ thống miễn dịch của động vật không xương sống), đạt mức cao nhất trong gan tụy ở 13°C.

Quan điểm

Kết quả nghiên cứu của chúng tôi cho thấy protein và lipid là nguồn năng lượng chính của tôm thẻ chân trắng trong quá trình biến động nhiệt độ. Trong giai đoạn nhiệt độ tăng trở lại, tất cả các biểu hiện mô bệnh học, nồng độ chất chuyển hóa trong huyết tương và các biểu hiện gen trở về mức nhiệt độ thích nghi. Nhìn chung, các kết quả cho thấy ấu trùng tôm thẻ chân trắng có thể thích nghi với một mức độ dao động nhiệt độ nhất định, nhưng cơ chế thích nghi chi tiết ở loài tôm này vẫn cần được nghiên cứu thêm.

Tôm thẻ chân trắng với khả năng chịu mặn tốt, tốc độ tăng trưởng nhanh và một số đặc điểm khác thích hợp cho nuôi trồng thủy sản thâm canh - đã trở thành loài tôm nuôi quan trọng nhất trên toàn cầu. Tuy nhiên, một loạt các yếu tố môi trường có thể ảnh hưởng đến sự tăng trưởng của tôm, chẳng hạn như sự thay đổi về độ pH, độ mặn, oxy hòa tan (DO), nhiệt độ và cả các hợp chất hóa học như nitrite, amoniac và sulfua.

Đợt lạnh hàng năm ảnh hưởng đến ngành nuôi tôm ở miền nam Trung Quốc trong những tháng mùa đông (tháng 11 đến tháng 1) gây thiệt hại kinh tế đáng kể cho ngành nuôi trồng thủy sản. Tuy nhiên, có rất ít thông tin liên quan đến các phản ứng sinh lý của tôm trong mùa lạnh và mùa nóng.

Ở tôm, mô học (nghiên cứu về giải phẫu vi mô của mô và tế bào động vật và thực vật) của gan tụy của chúng đã được các nhà nghiên cứu báo cáo là một công cụ để theo dõi tác động của các yếu tố gây stress môi trường có thể gây ra những thay đổi siêu cấu trúc khi bắt đầu stress. Ví dụ, stress môi trường như thay đổi pH có thể gây ra thay đổi hoặc tổn thương tế bào gan tụy. Tuy nhiên, đối với sự biến động nhiệt độ, cho đến nay vẫn chưa có thông tin chắc chắn về bất kỳ sự thay đổi nào trong gan tụy.

Báo cáo này nghiên cứu khảo sát một số phản ứng sinh lý ấu trùng tôm thẻ chân trắng chịu sự dao động nhiệt độ (13 - 28 °C) trong nước có độ mặn thấp.

Thiết lập nghiên cứu

Tôm thẻ chân trắng (trọng lượng trung bình 5,4 ± 0,7g) từ một trang trại thương mại ở Phiên Ngung (Quảng Đông, Trung Quốc) được vận chuyển đến phòng thí nghiệm và thích nghi trong các bể nước biển có lọc và sục khí trong vài ngày trước khi thử nghiệm. Trong giai đoạn thích nghi, độ mặn và nhiệt độ của nước trong bể phù hợp với độ mặn của ao nuôi (độ mặn 5 ppt, pH 8,3 ± 0,1 và nhiệt độ 28 ± 1 °C). Tôm được cho ăn thức ăn công nghiệp 2 lần/ngày với lượng 5% trọng lượng cơ thể của chúng.

Những cá thể khỏe mạnh được chọn lọc, chia ngẫu nhiên vào 3 bể, lặp lại. Nhiệt độ nước đã giảm từ nhiệt độ thích nghi (AT, 28°C) xuống 13°C với tốc độ làm mát 7,5°C/ngày (2,5°C/8 giờ). Sau 13°C trong 24 giờ, nhiệt độ nước được tăng trở lại 28 °C với cùng tốc độ.

Ở các điểm nhiệt độ khác nhau - 28, 23, 18 và 13°C trong 24 giờ trong quá trình làm lạnh và ở 18 và 28 °C trong quá trình làm ấm trở lại - toàn bộ gan tụy từ động vật thí nghiệm được giải phẫu và bảo quản cho nhiều loại phân tích.

Kết quả và thảo luận

Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã khảo sát các phản ứng sinh lý khác nhau - bao gồm các thay đổi mô học gan tụy, nồng độ chất chuyển hóa trong huyết tương, sự biểu hiện của các gen khác nhau và các quá trình khác ở ấu trùng tôm thẻ chân trắng với biến động nhiệt độ nước (13 đến 28°C). Tất cả các phản ứng và quá trình này đều bị ảnh hưởng khi nhiệt độ giảm, nhưng thường được phục hồi trong giai đoạn nhiệt độ tăng trở lại, và bằng chứng là tôm có thể thích nghi với một mức độ dao động nhiệt độ nhất định.

Gan tụy của giáp xác là cơ quan quan trọng tham gia vào quá trình bài tiết, lột xác, các hoạt động trao đổi chất và tích trữ năng lượng dự trữ. Kết quả nghiên cứu cho thấy số lượng và thể tích của một số tế bào (tế bào B) trong ống gan tụy đã tăng lên đáng kể sau khi tôm trải qua stress lạnh. Điều này có thể liên quan đến thực tế là tế bào B là nơi hấp thụ và tiêu hóa chất dinh dưỡng chính. Có thể do tốc độ tổng hợp và giải phóng enzyme tiêu hóa cao trong tế bào B đã thúc đẩy quá trình huy động chất dinh dưỡng trong ống gan tụy, giúp tôm thích nghi tốt hơn với áp lực nhiệt độ.

Ở tôm, gan tụy được biết là có khả năng tự sửa chữa cao. Ví dụ, các nhà nghiên cứu đã báo cáo rằng tôm thẻ chân trắng có thể sửa chữa các tổn thương ở gan tụy sau khi tiếp xúc lâu dài với mức kẽm thấp và độ pH thấp. Và trọng lượng gan tụy giảm đáng kể sau khi nhịn ăn, nhưng sau đó tăng lên ngay sau khi bắt đầu cho ăn trở lại. Trong nghiên cứu của chúng tôi, tổn thương mô học của gan tụy đã được đảo ngược sau khi đưa tôm trở lại nhiệt độ nước cao hơn, xác nhận khả năng tự sửa chữa được báo cáo này.

Về những thay đổi trong huyết tương tôm khi biến động nhiệt độ, kết quả cho thấy lipid và protein trong huyết tương tôm thẻ chân trắng phản ứng nhanh hơn với sự biến động nhiệt độ, trong khi mức glucose vẫn ổn định trước khi nhiệt độ nước thí nghiệm đạt 13°C và phục hồi về mức thích nghi sau khi nhiệt độ tăng trở lại 28°C.

Gan tụy thường chứa nhiều lipid và dường như là nơi chính để tạo ra gluconeogenesis (một con đường trao đổi chất tạo ra glucose từ một số cơ chất carbon không phải carbohydrate) ở động vật giáp xác. Do đó, kết hợp với kết quả mô học gan tụy và huyết tương quan sát được, chúng tôi kết luận rằng sự gia tăng của tế bào B trong gan tụy tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tạo glucone để tổng hợp glucose từ protein và lipid, qua đó tôm cung cấp nhu cầu glucose trong điều kiện stress lạnh thực nghiệm. Tuy nhiên, sau khi nhiệt độ nước giảm xuống 13°C, các ống gan tụy bị vỡ làm cho lipid và protein xâm nhập vào hemolymph, làm tăng hàm lượng lipid và protein trong huyết tương, đồng thời hàm lượng glucose cũng giảm do tổn thương gan tụy.

Miễn dịch không đặc hiệu đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ miễn dịch của động vật thủy sản. Tôm phụ thuộc hoàn toàn vào miễn dịch tế bào và dịch thể để ngăn ngừa tổn thương từ bên ngoài. Enzyme Alkaline Phosphatase (ALT) tham gia trực tiếp vào một số con đường trao đổi chất và đóng vai trò quan trọng trong hệ thống miễn dịch của tôm chống lại mầm bệnh, có lẽ vì nó có thể giúp bảo vệ gan tụy và hemolymph khi stress lạnh.

Phân tích nồng độ các chất chuyển hóa trong huyết tương cũng cho thấy hoạt tính của enzym ALT đạt mức cao nhất ở 13°C - hoạt tính của ALT trong huyết tương tỷ lệ nghịch với sức khỏe gan tụy. Phát hiện này phù hợp với các nghiên cứu trước đây và khẳng định khả năng tự sửa chữa của tôm. Ngoài ra, các biểu hiện của nhiều gen mà chúng tôi đã đánh giá trong nghiên cứu của mình, cũng như số lượng tế bào hemocyte (loại tế bào liên quan đến hệ thống miễn dịch của động vật không xương sống), đạt mức cao nhất trong gan tụy ở 13°C.

Quan điểm

Kết quả nghiên cứu của chúng tôi cho thấy protein và lipid là nguồn năng lượng chính của tôm thẻ chân trắng trong quá trình biến động nhiệt độ. Trong giai đoạn nhiệt độ tăng trở lại, tất cả các biểu hiện mô bệnh học, nồng độ chất chuyển hóa trong huyết tương và các biểu hiện gen trở về mức nhiệt độ thích nghi. Nhìn chung, các kết quả cho thấy ấu trùng tôm thẻ chân trắng có thể thích nghi với một mức độ dao động nhiệt độ nhất định, nhưng cơ chế thích nghi chi tiết ở loài tôm này vẫn cần được nghiên cứu thêm.

Nguồn Copy