Ảnh hưởng của một số loại hóa chất và thuốc lên vi bào tử trùng (Microsporidia) nhiễm trong cơ cá tra (Pangasianodon hypophthalmus)

Nguyễn Thị Thu Hằng * và Đặng Thị Hoàng Oanh

* Tác giả liên hệ (ntthang@ctu.edu.vn)

Article Sidebar

Full Text: PDF

Ngày nhận bài: 20-04-2021
Ngày duyệt đăng: 25-05-2016
Ngày xuất bản: 23-06-2016
Title: The effects of some drugs and chemicals to Microsporidiosis impacted on Striped catfish (Pangasianodon hypophthalmus)
DOI: 10.22144/ctu.jvn.2016.022
Lượt xem
204
Downloads
95
Crossref
Scopus
Google Scholar
Europe PMC
Trích dẫn
Hằng, N. T. T., & Oanh, Đ. T. H. (2016). Ảnh hưởng của một số loại hóa chất và thuốc lên vi bào tử trùng (Microsporidia) nhiễm trong cơ cá tra (Pangasianodon hypophthalmus). Tạp chí Khoa học Đại học Cần Thơ, (43), 125-132. https://doi.org/10.22144/ctu.jvn.2016.022
Số báo
Số. 43 (2016)
Chuyên mục
Thủy sản

Abstract

The effect of some chemicals and drugs impacted on spores of microsporidia was identified to be prerequisite for experiments in prevention and treatment of diseases caused by Microsporidiosis disease on pond catfish. Spores in cysts collected from infected fish were cleaned, detemined the density of 107 spores/mL then the spores were exposed to drugs and chemicals at different levels. The results showed that the chemicals were commonly used as formalin and alcohol (40-70% concentration), chlorine dioxide, hydrogen peroxide, iodine, chlorine (0.1-0.7% concentration) killing effectively microsporidia spores. However, the time that spores were killed, was identical in all treatments ranging from 1.05-39.50 minutes depending on the concentration and type of chemicals. Three antibiotics such as albendazole, fumagillin and TNP-470 also showed the ability to destroy spores of microsporidia in the concentrations of 0.1; 0.2; 1; 2; 3; 4; 5 µg/mL. The time that spores were killed from 3.20 to 11.75 hours, 4.03 to 13.67 hours and  5.37 to 13.75 hours corresponding to albendazole, fumagillin and TNP-4 used.
Keywords: Microsporidia, drug, chemical, treatment

Tóm tắt

Nghiên cứu ảnh hưởng của một số loại hóa chất và thuốc lên vi bào tử trùng Microsporidia được thực hiện trong phòng thí nghiệm làm tiền đề cho thí nghiệm phòng và điều trị bệnh gạo gây ra trên cá tra nuôi trong ao. Vi bào tử trùng trong bào nang thu từ cá tra bệnh gạo được tinh sạch, sau đó xác định mật độ 107 bào tử/mL và cho bào tử tiếp xúc trực tiếp với thuốc và hóa chất ở nhiều nồng độ khác nhau. Kết quả cho thấy các hóa chất được sử dụng phổ biến như alcohol, formalin nồng độ 40-70%; chlorine dioxide, hydrogen peroxide, chlorine, iodine nồng độ 0,1-0,7% có tác động ảnh hưởng đến vi bào tử trùng Microsporidia. Tuy nhiên, thời gian hóa chất tác động đến vi bào tử trùng ở các nghiệm thức dao động từ 1,05-39,50 phút phụ thuộc vào nồng độ hóa chất. Ba loại kháng sinh là albendazole, fumagillin và TNP-470 cũng có khả năng tác động đến Microsporidia ở các nồng độ từ 0,1; 0,2; 1; 2; 3; 4; 5 µg/mL. Thời gian để thuốc tác động làm bất hoạt vi bào tử trùng từ 3,20-11,75 giờ, 4,03-13,67 giờ và  5,37-13,75 giờ tương ứng với albendazole, fumagillin và TNP-470  được sử dụng.
Từ khóa: Vi bào tử trùng, thuốc, hóa chất, điều trị

Article Details

Tài liệu tham khảo

Hình 1: Cấu trúc bên ngoài của bào tử Microsporidia sau khi thí nghiệm với (A) C2H5OH 50% ở 7,26 phút và (B) H2O2 0,6% ở 2,55 phút (200X)

Theo Athanassopoulou et al. (2009), những nghiên cứu gần đây đã chứng minh rằng iodine có thể ức tăng trưởng của các bào tử động của bào tử trùng, đối với các bào nang thì tác động rất hạn chế, nồng độ ức chế tối thiểu 50% dao động từ 90-370 ppm iodine đơn chất hoặc từ 60-195 ppm iodine hợp chất.

Một số hợp chất khác thuộc nhóm oxy hóa tiêu diệt vi sinh vật thường được sử dụng rộng rãi bao gồm chlorine dioxide (ClO2) và hydrogen peroxide (H2O2). Kết quả nghiên cứu cho thấy 2 loại hợp chất này có tác dụng bất hoạt bào tử Microsporidia rất tốt, thời gian tiếp xúc để bất hoạt bào tử ngắn, có ý nghĩa thống kê so với các nghiệm thức hóa chất khác (p<0,05). Chlorine dioxide có tác dụng bất hoạt bào tử rất nhanh ở nồng độ 0,7%. Theo đó, trong thời gian tiếp xúc với ClO2 khoảng 1,45 phút, các bào tử đã bị bất hoạt và mất cấu trúc hoàn toàn ở các nghiệm thức thí nghiệm. Ngoài ra, H2O2 cũng có tác dụng rất tốt để bất hoạt bào tử Microsporidia, thời gian tác dụng của H2O2 cũng thấp hơn so với ClO2. Ở nồng độ từ 0,5%-0,7%, H2O2 cho thời gian bất hoạt (1,05 phút ở nồng độ 0,7%) ngắn hơn so với ClO2. Tương tự, nồng độ ClO2 và H2O2 cao thì thời gian tiêu diệt bào tử ngắn, có ý nghĩa thống kê (p<0,05) so với các nồng độ thấp.

Theo Thomas, V. (2013), các hợp chất oxy hóa có khả năng giải phóng các phân tử hoạt động phản ứng với bề mặt tế bào và có khả năng thâm nhập vào bên trong tế bào, gây ra các tổn thương cho nội bào từ đó tiêu diệt vi sinh vật. Trong đó, ClO2 là một chất khử trùng mới với phổ diệt trùng rất rộng và được ứng dụng rộng rãi (Zhengyong et al., 2010). Nghiên cứu của Ortega et al. (2007) ghi nhận khả năng diệt bào tử trùng Encephalitozoon intestinalis của ClO2. Kết quả cho thấy ở nồng độ 4,1 mg/ml, ClO2 đã tiêu diệt bào tử của E. intestinalis trong thời gian 20 phút. Những biến đổi trong cấu trúc của vi bào tử trùng được ghi nhận gồm sự phá hủy cấu trúc của sợi cực, cực nang và các không bào. Ngoài ra, lớp màng của bào tử đã bị phá hủy cấu trúc dẫn đến hoại tử các bào quan bên trong. Một số nghiên cứu gần đây ghi nhận giá trị nồng độ của ClO2 khá cao khi tác dụng với loài vi bào tử trùng Nosema bombycis (Zhengyoung et al., 2010). Các kết quả cho thấy, nồng độ 15 mg/ml, ClO2 cho hiệu quả tiêu diệt các bào tử tốt nhất (100%) trong thời gian 30 phút tiếp xúc. Ngoài ra, kết quả quan sát dưới kính hiển vi điện tử cho thấy các bào quan của bào tử bị phá hủy bao gồm protein, DNA, polysaccharide trong một thời gian ngắn sau khi được xử lý với ClO2 (Zhengyoung et al., 2010).

Bên cạnh đó, H2O2 cũng là hóa chất được sử dụng diệt vi bào tử trùng hiệu quả. Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của H2O2 lên bào tử của vi bào tử trùng của Waller (1980) chứng minh tính hiệu quả của hóa chất này. Có 11 loại hóa chất tác dụng lên bào tử của vi bào tử trùng E. cuniculi. Trong đó, H2O2 là một trong 9 loại hóa chất có hiệu quả tiêu diệt hoàn toàn các bào tử thử nghiệm. Dung dịch bào tử trùng ở mật độ 8x109 bào tử/ml được thử nghiệm với dung dịch H2O2 nồng độ 1% trong thời gian 30 phút. Sau khoảng thời gian tiếp xúc với hóa chất này, 100% bào tử E. cuniculi đã bị tiêu diệt.

Nghiên cứu của Ortega et al. (2007) cũng chứng minh tác dụng của H2O2 tiêu diệt vi bào tử trùng. Nghiên cứu tiến hành thử nghiệm trên bào tử E. intestinalis được nuôi bằng dòng tế bào RK-23 đối với 4 loại hóa chất trong thời gian 1, 5 và 15 phút. Kết quả cho thấy H2O2 đã tiêu diệt hoàn toàn bào tử E. intestinalis hiệu quả nhất ở thời gian 1 phút và nồng độ 0,5%.

Qua kết quả nghiên cứu thử nghiệm 6 loại hóa chất formalin, chlorine dioxide, hydrogen peroxide, iodine, chlorine và alcohol cho thấy các hóa chất có tác động bất hoạt mầm bệnh vi bào tử trùng Microsporidia. Tuy nhiên, thời gian làm chúng bất hoạt phụ thuộc vào nồng độ từng loại hóa chất.

Bên cạnh những hóa chất tiêu diệt vi bào tử trùng Microsporidia cũng có một số loại thuốc có khả năng ức chế chúng trong thủy sản. Thí nghiệm thực hiện với 3 loại thuốc kháng sinh là albendazole, fumagillin, TNP-470 cũng cho những kết quả khả quan (Bảng 3).

Bảng 3: Thời gian và nồng độ gây bất hoạt vi bào tử của albendazole, fumagillin và TNP-470

Ghi chú: thời gian gây chết thể hiện bằng giờ và được tính đến khi bào tử bất hoạt và chết ở các giếng thí nghiệm. Các số liệu trong cùng một hàng có chữ cái giống nhau thể hiện sự khác biệt không có ý nghĩa thống kê (p>0,05)

Kết quả Bảng 3 cho thấy các loại thuốc kháng sinh có thời gian gây bất hoạt cho vi bào tử trùng Microsporidia (dao động từ 3,20 - 13,75 giờ) dài hơn các nghiệm thức sử dụng hóa chất. Ở nghiệm thức đối chứng thì vi bào tử trùng vẫn hoạt động bình thường và chúng ngưng hoạt động sau 2 tuần. Ở nghiệm thức sử dụng albendazole nồng độ 5 µg/ml cho kết quả bất hoạt bào tử nhanh nhất trong thời gian 3,2 giờ. Ở các nồng độ thấp hơn thì hiệu quả càng thấp, albendazole nồng độ 0,1 µg/ml có tác dụng bất hoạt Microsporidia chậm nhất với thời gian tiếp xúc lên đến 11,75 giờ. Các nghiệm thức nồng độ có thời gian bất hoạt bào tử khác nhau có ý nghĩa thống kê (p<0,05), riêng nghiệm thức 3, 4, 5 µg/ml khác biệt không có ý nghĩa (p>0,05).

Benzimidazole là nhóm thuốc có phổ diệt ký sinh trùng khá rộng nên được sử dụng rộng rãi, gồm albendazole, mebendazole, thiabendazole, oxibendazole, flubendazole. Các loại thuốc này có tác dụng ngăn chặn sự hình thành các vi ống của bào tử Microsporidia. Khi các vi ống này bị phá hủy, các chức năng vận chuyển, chuyển hóa và hấp thụ glucose và glycogen của bào tử bị ức chế dẫn đến bị tiêu diệt hoàn toàn (Kappagoda et al., 2011). Khả năng tác dụng của albendazole phụ thuộc vào tùy giống loài vi bào tử Microsporidia và liều lượng thuốc sử dụng. Theo nghiên cứu của Schmahl và Benini (1998), khảo sát ảnh hưởng của albendazole lên vi bào tử Glugea anomala gây bệnh trên loài cá gai Gasterosteus aculeatus cho thấy nồng độ thuốc sử dụng rất cao so với kết quả của đề tài. Albendazole được thử nghiệm với các nồng độ 1, 5, 10, 15 và 50 µg/ml trong thời gian 2-6 giờ. Tương tự với những kết quả của đề tài, mức độ ảnh hưởng khá nghiêm trọng của nhóm kháng sinh này lên cấu trúc của các bào tử G. anomala. Đó là sự xuất hiện những cấu trúc bị phá hủy dẫn đến hình thành các bào tử khiếm khuyết các bào quan, màng tế bào tạo nên cấu trúc của bào tử trưởng thành bị phá vỡ, từ đó làm mất cấu trúc của bào tử. Các kết quả ghi nhận được đã chứng tỏ khả năng phòng và trị lây nhiễm bệnh do Microsporidia gây ra trên cá.

Hình 2: Bào tử Microsporidia trước (A) và sau thí nghiệm (B) với fumagilin 2 µg/ml ở thời điểm 5 phút (Mẫu quan sát dưới kính hiển vi điện tử, SEM)

Đối với kháng sinh nhóm fumagillin là fumagillin và TNP-70, kết quả đề tài ghi nhận tác dụng bất hoạt bào tử Microsporidia khá tốt, tuy nhiên thời gian tác dụng chậm hơn có ý nghĩa (p<0,05) so với albendazole. Trong các nghiệm thức thí nghiệm, fumagillin và TNP-470 nồng độ càng cao thì có thời gian tiếp xúc để bất hoạt bào tử càng thấp và khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05). Riêng nghiệm thức TNP-470: 4-5 µg/ml và 1-2 µg/ml; nghiệm thức fumagillin 2, 3, 4 µg/ml thì khác biệt không có ý nghĩa (p>0,05). Ở nồng độ thấp (0,1 µg/ml) thời gian tác dụng của TNP-470 cao hơn gấp đôi so với các nghiệm thức có nồng độ cao (4-5 µg/ml). Bên cạnh đó, ở nồng độ thấp (0,1 µg/ml) thời gian tác dụng của fumagillin cao hơn gấp ba lần so với các nghiệm thức có nồng độ cao (4-5 µg/ml). Quan sát dưới kính hiển vi có thể thấy được sự tác động của thuốc lên các bào tử Microsporidia làm chúng bị bất hoạt và dần dần bị tiêu diệt do màng bào tử bị mất cấu trúc, dẫn đến sự thoái hóa bên trong tế bào chất, vỏ bào tử dần bị teo lại (Hình 2B).

Theo Athanassopoulou et al. (2009), nhóm thuốc kháng sinh fumagillin được điều chế từ loài nấm Aspergillus fumigatus và đã được sử dụng vào những năm 1950 để điều trị bệnh do Microsporidia gây ra. Fumagillincó tác dụng ức chế sự sao chép DNA và RNA của các loài vi bào tử trùng Microsporidia. Nhóm thuốc kháng sinh này gồm có Fumagillin và 1 dẫn xuất khác có tên là TNP-470. Tương tự như albendazole, khả năng tác dụng của TNP-470 phụ thuộc vào loài vi bào tử Microsporidia và ký chủ cá.

Nghiên cứu của Beauvais et al. (1994) cũng khẳng định hiệu quả điều trị bệnh do vi bào tử trùng gây ra bằng kháng sinh TNP-70. Các thí nghiệm thực hiện cảm nhiễm loài vi bào tử trùng E. cuniculi trên các dòng tế bào thận thỏ. Các tế bào này sau 3 ngày điều trị với TNP-470, với nồng độ thấp nhất 0,0001 µg/ml, các bào tử E. cuniculi chỉ bị giảm 20% số lượng bào tử. Mặt khác, ở nồng độ 0,0005 µg/ml, TNP-470 hạn chế sự phát triển của 80% các bào tử E. cuniculi. Ở các nồng độ cao hơn từ 0,002-5 µg/ml, các bào tử E. cuniculi đã bị phá hủy hoàn toàn (100%). Từ đó ngăn chặn sự lây nhiễm sang các tế bào chủ khác.

Tuy nhiên, theo nghiên cứu của Speare et al. (1999) ghi nhận thì kết quả có sự khác biệt trên cá hồi vân nhiễm Loma salmonae. Nghiệm thức thử nghiệm tác dụng của các loại thuốc: fumagillin (0,1 µg/ml) và TNP-470 (0,005 µg/ml), kết quả cho thấy ở cả hai nghiệm thức đều có tác dụng kiềm chế và giảm dần sự hình thành và phát triển các khối tế bào khổng lồ (xenomas). Trong đó fumagillin làm giảm số lượng các xenomas đáng kể trong 10 tuần điều trị (p <0,01). Kết quả nghiên cứu cho rằng cả hai loại thuốc fumagillin có thể có giá trị tiềm năng trong việc kiểm soát L.salmonae gây bệnh trên cá hồi. Từ những kết quả ghi nhận được, nghiên cứu đưa đến kết luận fumagillin và TNP-470 có thể là các loại thuốc mới đầy hứa hẹn cho việc điều trị bệnh do vi bào tử trùng gây ra. V́ fumagillin và TNP-470 có tác dụng bất hoạt Microsporidia.

Các loại hóa chất có tác động bất hoạt vi bào tử Microsporidia hiệu quả trong khoảng thời gian từ 1,05-39,50 phút. Trong đó, hydrogen peroxide (H2O2) ở nồng độ 0,7% có thời gian bất hoạt vi bào tử Microsporidia ngắn nhất là 1,05 phút.

Kháng sinh albendazole, fumagillin và TNP-470 đều có khả năng bất hoạt vi bào tử Microsporidia ở nồng độ 5 µg/ml. Thời gian để thuốc bất hoạt vi bào tử trùng hiệu quả trong thời gian ngắn nhất (3,20 giờ) là kháng sinh albendazole.

Thử nghiệm điều trị bệnh gạo do vi bào tử trùng Microsporidia bằng phương pháp cho cá ăn thức ăn có trộn thuốc kháng fumagillin.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Athanassopoulou, F., I.S. Pappas andK.Bitchava, 2009. An overview of the treatments for parasitic disease in Mediterranean aquaculture. In: Rogers C. (ed.), Basurco B. (ed.). The use of veterinary drugs and vaccines in Mediterranean aquaculture. Zaragoza CIHEAM. p. 65-83.

Beauvais, B., C. Sarfati, S. Challier and F. Derouin, 1994. In vitro model to assess effect of antimicrobial agents on Encephalitozoon cuniculi. Antimicrobial agents and Chemotherapy. 38: 2440-2448.

Estevez, J., R. Iglesias, J. Leiro, F.M. Ubeira and M.L. Sanmartin, 1992. An unusual site of infection by a microsporean in the turbot Scophthalmus maximus. Diseases of Aquatic Organisms. 13: 139-142.

Ferguson, J.A., V. Watral, A.R. Schwindt and M.L. Kent, 2007. Spores of two fish microsporidia (Pseudoloma neurophiliaand and Glugea anomala) are highly resistant to chlorine. Diseases of Aquatic Organisms. 76: 205–214.

Johnson, C.H., M.M. Marshall, L.A. DeMaria, J.M. Moffet and D.G. Korich, 2003. Chlorine inactivation of spores of Encephalitozoon spp. Applied and Environmental Microbiology. 69: 1325–1326.

Kappagoda, S.M.D., S.M.U. Singh, and B.G. Blackburn, 2011. Antiparasitic Therapy. Mayo Clin Proc. 86: 561-583.

Li, X. and R. Fayer, 2006. Infectivity of microsporidian spores exposed to temperature extremes and chemical disinfectants. Journal Eukaryoic Microbio. 53: 77-79.

Lom, J. and F. Nilsen, 2003. Fish microsporidia: fine structural diversity and phylogeny. International Journal for Parasitology. 33: 107–127.

Mogoa, E., 2010. Acanthamoeba castellanii: cellular changes induced by chlorination. Experimental Parasitology, 126, 97–102.

Nguyễn Thị Thu Hằng và Đặng Thị Hoàng Oanh, 2011. Kết quả nghiên cứu bước đầu về bệnh gạo ở cá tra (Pangasianodon hypophthalmus). Kỷ yếu Hội nghị khoa học thủy sản lần 4, Đại học Cần Thơ. trang 262-269.

Nguyễn Thị Thu Hằng và Đặng Thị Hoàng Oanh, 2012. Xác định nhóm ký sinh trùng tạo bào nang trên cá tra (Pangasianodon hypophthalmus). Tạp chí Khoa học, Đại học Cần Thơ.22c: 155-164.

Ortega, Y.R., M.P. Torres, S.V. Exel, L. Moss and V. Cama, 2007. Efficacy of a sanitizer and disinfectants to inactivate Encephalitozoon intestinalis spores.Journal Food Protection. 70: 681-4.

Santillana-Hayat, M., C. Sarfati, S. Fournier, F. Chau, R. Porcher, J.M. Molina and F. Derouin, 2002. Effects of chemical and physical agents on viability and infectivity of Encephalitozoon intestinalis determined by cell culture and flow cytometry. Antimicrobial Agents And Chemotherapy. 46: 2049–2051.

Schmahl, G, A. Toukhy and F.A. Ghaffar, 1990. Transmission electron microscopic studies on the effects of toltrazuril on Glugea anomala, Moniez, 1887 (Microsporidia) infecting the three-spined stickleback Gasterosteus aculeatus. Parasitol Resistance. 76: 700-706.

Schmahl, G. and J. Benini, 1998. Treatment of fish parasites. II. Effects of different benzimidazole derivatives (albendazole, mebendazole, fenbendazole) on Glugea anomala, Moniez, 1887 (Microsporidia) : ultrastructural aspects and effcacy studies. Journal of Parasitology Research. 84: 41–49.

Speare, D.J., F. Athanassopoulou, J. Daley and J.G. Sanchez, 1999. A Preliminary Investigation of Alternatives to Fumagillin for the Treatment of Loma salmonae Infection in Rainbow Trout. J. Comp. Path. 121: 241–248.

Thomas, V., 2013. Sensitivity and Resistance of Protozoa to Microbicides. In: Fraise, A.P. (ed), J.Y. Maillard and S.A. Sattar. Principles and Practice of Disinfection, Preservation and Sterilization. A John Wiley & Sons Publication.

Waller, T., 1980. Sensitivity of Encephalitozoon cuniculi to various temperatures, disinfectants and drugs. Lab. Anim. Sci. 13:277–285.

Woo, P.T.K., 2006. Fish diseases and disorders, Volume 1: Protozoan and Metazoan Infections University of Guelph Canada. pp 205-230.

Zhengyong, W., W. Zhengyong, L. Fupin, L.Jianrong, L. Wenchu, Z. Yangsheng, T. Peichan and H. Ziran, 2010. Inactivation and mechanisms of chlorine dioxide on Nosema bombycis. Journal of Invertebrate Pathology. 104: 134–139.