Nguyen Thu Dung * , Lê Thanh Cần Đặng Thị Hoàng Oanh

* Tác giả liên hệ (nguyen.dung28@yahoo.com)

Abstract

Streptococcus dysgalactiae, the causative agent of haemorrhagic disease, is responsible for most economic loss in the productivity in cultured mudskipper (Pseudapocryptes elongatus) in the Mekong Delta, Vietnam. The reasons for ineffective treatment of the disease include slow, inaccurate and cost effective diagnosis procedure. To overcome this matter, a polymerase chain reaction (PCR) procedure using a primer pair STRD-DyI and dys-16S-23S-2 to detect a specific 16S-23S rDNAregion of S. Dysgalactiae (Hassan et al., 2003) was optimized for detection of S. dysgalactiae bacteria in mudskipper. This PCR procedure amplify a specific product of 259 bp by using DNA template extracted from bacteria cultured in brain heart infusion broth. The optimized protocol has detection limit approximately of 50 ng DNA and the specificity was tested with common pathogenic bacteria in fish such as Streptococcus agalactiae, Aeromonas hydrophila, Vibrio parahaemolyticus, Edwardsiela ictaluri and Flavobacterium columnare. The application of this protocol was examined with 9 strains of S. dysgalactiae which were isolated from haemorrhagic diseased mudskippers from different farms. The obtained results suggested that optimized protocol can be used for early, accurate and less expensive diagnosis of S. dysgalactiae in mudskipper. In addition, the time to diagnose using this PCR procedure is shorter (1/4 time) than conventional bio-chemical method.
Keywords: Hemorrhagic disease, mudskipper, PCR, Streptococcus dysgalactiae

Tóm tắt

Bệnh xuất huyết do vi khuẩn Streptococcus dysgalactiae đã và đang gây nhiều thiệt hại đến năng suất cá bống kèo (Pseudapocryptes elongatus) nuôi ở Đồng bằng sông Cửu Long. Nguyên nhân quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả điều trị là do chẩn đoán tác nhân gây bệnh chậm, thiếu chính xác và tốn kém. Để khắc phục tình trạng này, quy trình PCR sử dụng hai đoạn mồi STRD-DyI/dys-16S-23S-2 khuếch đại vùng gen 16S-23S rDNA đặc hiệu của vi khuẩn S. dysgalactiae (Hassan et al., 2003) được chuẩn hóa để chẩn đoán nhanh S. dysgalactiae gây bệnh xuất huyết trên cá bống kèo. Qui trình khuếch đại sản phẩm PCR là 259 bp sử dụng mạch khuôn là DNA ly trích từ vi khuẩn nuôi tăng sinh trong môi trường brain heart infusion broth. Qui trình sau khi tối ưu hóa có độ nhạy là 50 ng DNA và được kiểm tra tính đặc hiệu với một số loài vi khuẩn gây bệnh trong thủy sản như Streptococcus agalactiae, Aeromonas hydrophila, Vibrio parahaemolyticus, Edwardsiela ictaluri và Flavobacterium columnare. Tính ứng dụng của qui trình được kiểm tra với 9 chủng vi khuẩn phân lập từ những mẫu cá bống kèo của bệnh xuất huyết thu ở nhiều trại khác nhau. Kết quả cho thấy qui trình có thể sử dụng để phát hiện tác nhân gây bệnh xuất huyết trên cá bống kèo sớm, chính xác và giảm chi phí. Thời gian chẩn đoán ngắn hơn (khoảng 1/4 lần) so với phương pháp sinh hóa.
Từ khóa: Cá bống kèo, bệnh xuất huyết, PCR, Streptococcus dysgalactiae

Article Details

Tài liệu tham khảo

Hình 1: Kết quả điện di sản phẩm PCR phát hiện S. dysgalactiae. Giếng M: thang DNA 1 kb plus; giếng (-): mẫu đối chứng âm (nước); giếng 1: Chủng B16T

Một phản ứng PCR tuy khuếch đại được sản phẩm đặc hiệu nhưng vạch DNA chưa sáng rõ có thể do số lượng bản sao được tạo ra ít. Một trong số các nguyên nhân làm cho quá trình khuếch đại chưa tối ưu có thể là nồng độ mồi, Tag DNA polymerase hoặc MgCl2 chưa đủ; hay số lượng chu kỳ khuếch đại chưa phù hợp; chất lượng của các mạch khuôn DNA chưa tốt (Quyền Đình Thi và ctv., 2008). Qui trình PCR phát hiện S. dysgalactiae phân lập từ cá bống kèo được tối ưu gồm có: (i) tăng nồng độ mồi xuôi và mồi ngược từ 0,33 µM lên 0,4 µM; (ii) tăng nồng độ Taq từ 1U lên 1,25 U/phản ứng) và (iii) tăng chu kỳ khuếch đại từ 30-35 chu kỳ. Kết quả điện di sản phẩm PCR phát hiện S. dysgalactiae phân lập từ cá bống kèo sau khi tối ưu được thể hiện ở Hình 2. Như vậy, sau khi điều chỉnh qui trình bằng cách tăng nồng độ mồi, tăng nồng độ Taq thì sản phẩm PCR hiện vạch rõ và không có sản phẩm không đặc hiệu. Tuy nhiên, khi tăng chu kỳ phản ứng thì sản phẩm khuếch đại không sai khác nhiều so với qui trình ban đầu.

Hình 2: Kết quả điện di sản phẩm PCR phát hiện S. dysgalactiae. (A). Sau khi tăng nồng độ mồi. Giếng (-): đối chứng âm (nước); Giếng 1: mẫu dương tính với nồng độ mồi 0,40,4 µM. (B). Sau khi thay đổi nồng độ enzyme. Giếng M: thang DNA 1kb plus; Giếng (-): đối chứng âm (nước); Giếng 1-2: mẫu dương tính với nồng độ enzyme từ trái qua phải là 0,75 U và 1,25 U

Kết quả điện di sản phẩm PCR với nồng độ DNA vi khuẩn giảm dần từ nồng độ chiết tách chưa pha loãng (3200 ng) đến nồng độ sau 8 lần pha loãng (25 ng) cho thấy sản phẩm hiện các vạch sáng và mờ dần theo sự giảm dần của hàm lượng DNA nhưng vẫn quan sát được tốt ở hầu hết các vạch. Tuy nhiên, ở nồng độ 25 ng thì không hiện vạch (Hình 3). Do đó, qui trình có thể phát hiện được vi khuẩn S. dysgalactiae ở hàm lượng DNA thấp nhất là 50 ng.

<Object: word/embeddings/oleObject1.bin>

Hình 3: Độ nhạy của qui trình PCR phát hiện S. dysgalactiae. Giếng M: thang DNA 100 bp; Giếng (-): đối chứng âm (nước); Giếng (+): mẫu dương tính; Giếng 1-8: mẫu S. dysgalactiae (B16T) với các hàm lượng DNA giảm dần từ 3200 ng - 25 ng

Kết quả điện di sản phẩm PCR (Hình 4) cho thấy qui trình khuếch đại chỉ hiện vạch 259 bp của vi khuẩn S. dysgalactiae mà không hiện vạch đối với các chủng vi khuẩn thường gây bệnh cho động vật thủy hải sản được kiểm tra (S. agalactiae, A. hydrophila, V. parahaemolyticus, E. ictaluri và F. columnare). Như vậy, qui trình PCR sử dụng cặp mồi STRD-DyI/dys-16S-23S-2 có tính đặc hiệu khi phát hiện vi khuẩn S. dysgalactiae. Hassan et al. (2003) lần đầu tiên sử dụng cặp mồi STRD-DyI/dys-16S-23S-2 đã xác định tính đặc hiệu của qui trình PCR giúp phân biệt S. dysgalactiae với nhiều chủng vi khuẩn như S.canis,S. agalactiae và đặc biệt với loài Lactococcus garvieae, khắc phục được sự chẩn đoán nhầm các tác nhân khác nhau nhưng gây ra dấu hiệu bệnh lý giống nhau của các loài vi khuẩn này. Qua đó có thể thấy rằng, nghiên cứu xác định tính đặc hiệu là một trong các yếu tố quan trọng để hoàn thiện một qui trình PCR chẩn đoán tác nhân gây bệnh.

Hình 4: Kết quả xác định tính đặc hiệu. Giếng M: thang DNA 1 kb pkus; Giếng 1: S. dysgalactiae dương tính; Giếng 2-6: S. agalactiae, A. hydrophila, V. parahaemolyticus, E. ictaluri, F. columnare với cặp mồi đặc hiệu cho S. dysgalactiae; Giếng 7-11: các mẫu vi khuẩn chuẩn S. agalactiae, A. hydrophila, V. parahaemolyticus, E. ictaluri, F. columnare

Khả năng ứng dụng của qui trình PCR được thực hiện nhằm kiểm tra khả năng phát hiện nhiều chủng vi khuẩn S. dysgalactiae khác ngoài chủng B16T đã được chuẩn hóa. Kết quả là 9 chủng vi khuẩn phân lập từ cá bống kèo bệnh xuất huyết (Bảng 1) đều hiện vạch 259 bp (Hình 5).

Hình 5: Kết quả điện di sản phẩm PCR phát hiện các chủng vi khuẩn S. agalactiae từ mẫu cá kèo bệnh được thu từ nhiều trại nuôi. Giếng M: thang DNA 1 kb plus; Giếng (+): đối chứng dương (B16T); Giếng 1-10: các chủng vi khuẩn (2-10) ở bảng 1; Giếng (11): đối chứng âm (nước)

Kết quả ở Hình 5 cho thấy qui trình PCR với cặp mồi đặc hiệu đã có ứng dụng tốt để phát hiện vi khuẩn S. dysgalactiae trên cá bống kèo bị bệnh xuất huyết. Kết quả trên cũng phù hợp với kết quả của Hassan et al. (2003) sử dụng cặp mồi STRD-DyI/dys-16S–23S-2 phát hiện 61 chủng S. dysgalactiae thuộc 3 nhóm huyết thanh C, G và L. Nomoto et al. (2004) cũng sử dụng cặp mồi và qui trình phản ứng trong nghiên cứu của Hassan et al. (2003) để phát hiện 5 chủng S. dysgalactiae phân lập từ cá bệnh và 2 chủng chuẩn Streptococcus dysgalactiaesubsp. dysgalactiae ATCC43078, S. dysgalactiaesubsp. equisimilis ATCC35666.

Qui trình PCR sử dụng cặp mồi STRD-DyI/dys-16S-23S-2 có thể chẩn đoán nhanh và đặc hiệu vi khuẩn Streptococcus dysgalactiae gây bệnh xuất huyết trên cá bống kèo với kích thước sản phẩm PCR là 259 bp. Thành phần phản ứng PCR được chuẩn hóa trong 30 µL bao gồm: 1 X PCR buffer, 1,5 mM MgCl2, 0,2 mM dNTPs, 0,4 µM mồi STRD-DyI/dys-16S-23S-2, 1,25 U Taq DNA polymerase và 2,5 µL DNA. Độ nhạy của qui trình là 50 ng DNA vi khuẩn; tính đặc hiệu giúp phân biệt mẫu nhiễm vi khuẩn S. dysgalactiae với các loài vi khuẩn phổ biến khác trong thủy sản như: S. agalactiae, A. hydrophila, V. parahaemolyticus, E. ictaluri và F. columnare. Qui trình có khả năng phát hiện nhiều chủng vi khuẩn S. dysgalactiae phân lập từ cá bống kèo bệnh xuất huyết.

lỜI cẢm tẠ

Các nội dung trong bài báo này được thực trong khuôn khổ đề tài cấp bộ "Nghiên cứu bệnh xuất huyết trên cá Bống kèo (Pseudapocryptes lanceolatus) nuôi thương phẩm và đề xuất giải pháp phòng, trị” (Mã số: B2013- 16-29) do Bộ Giáo dục và Đào tạo cấp kinh phí.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Barrow, G. I. and R. K. A. Feltham. 1993. Cowan and Steel‘s manual for the indentification of medical bacteria, 3rd edn. Cambridge Univesity Press, Cambridge. 262.

Bartie, K., Đ. T. H. Oanh, G. Huy, C. Dickson, M. Cnockaert, J. Swings, N. T. Phương, A. Teale. 2006. Tạp chí Công nghệ sinh học 4 (1): p31-40

Buller, N.B. 2004. Bacteria from fish and other aquatic animals: a practice identification manual, 361 pp.

Hassan, A.A., I.U. Khan and C. Lämmler. 2003. Identification of Streptococcus dysgalactiae Strains of Lancefield’s group C, G and L by Polymerase Chain Reaction. Journal of Veterinary Medicine. B, 50: 161–165.

Imperi, M., M. Pataracchia, G. Alfarone, L. Baldassarri, G. Orefici and R. Creti. 2010. A multiplex PCR assay for the direct identification of the capsular type (Ia to IX) of Streptococcus agalactiae. Journal of Microbiological Methods, 80: 212–214.

Itsaro, A., N. Suanyuk and C. Tantikitti. 2012. Multiplex PCR for simultaneous detection of Streptococcus agalactiae,Streptococcus iniae and Lactococcus garvieae: a case of S. agalactiaeinfection in cultured Nile tilapia (Oreochromis niloticus) and red tilapia (Oreochromis niloticus x Oreochromis mossambicus). Songklanakarin Journal of Science and Technolory, 34(5): 495-500.

Jiménez, A., V. Tibatá, H. Junca, F. Ariza, N. Verjan and C. Iregui. 2011. Evaluating a nested-PCR assay for detecting Streptococcus agalactiae in red tilapia (Oreochromis sp.) tissue. Aquaculture, 321: 203-206.

Netto, L.N., C.A.G. Leal, H.C.P. Figueiredo. 2011. Streptococcus dysgalactiae as an agent of septicaemia in Nile tilapia, Oreochromis niloticus (L.). Journal of Fish Diseases, 34: 251-254.

Nguyễn Thu Dung và Đặng Thị Hoàng Oanh. 2013. Hiện trạng về quản lý dịch bệnh trong nuôi cá bống kèo (Pseudapocryptes lanceolatus) ở tỉnh Bạc Liêu. Nông nghiệp, Thủy sản và Công nghệ Sinh học, số 27: 169-177.

Nguyen Thu Dung and Dang Thi Hoang Oanh. 2014. Isolation and characterization of Streptococcus dysgalactiae from mudskipper (Pseudapocryptes elongatus) cultured in the mekong delta of Vietnam. Book of abstracts. The 9th Symposium on Diseases in Asian Aquaculture, 24 - 28 November 2014. Ho Chi Minh City, Vietnam. 187.

Nomoto, R., L., D. Munasinghe, Y. Jin, H. Shimahara, H. Yasuda and A. Nakamura. 2004. Lancefield group C Streptococcus dysgalactiae infection responsible for fish mortalities in Japan. Journal of Fish Diseases, 27: 679-686.

Nunan L.M., B.T. Poulos, R. Redman, M. Le Groumellec and D.V. Lightner.2003 Molecular detection methods developed for a systemic rickettsia-like bacterium (RLB) in Penaeus monodon (Decopoda: Crustacea). Diseases of Aquatic Organisms, 53:15–23.

Quyền Đình Thi, Nông Văn Hải, 2008. Những kỹ thuật PCR và ứng dụng trong phân tích DNA Tập II. Nhà xuất bản Tự nhiên và Công nghệ. 1-494.

Rodkhum, C., P. Kayansamruaj, N. Pirarat and J. Wongtawatchai. 2012. Duplex PCR for Simultaneous and Unambiguous Detection of Streptococcus iniae and Streptococcus agalactiae associated with Streptococcosis of Cultured Tilapia in Thailand. Thai Journal of Veterinary Medicine, 42(2): 153-158.