Luận án tiến sĩ sinh học nghiên cứu đặc điểm bệnh học và cơ chế đa kháng thuốc của hai loài vi khuẩn edwardsiella ictaluri và aeromonas hydrophila gây bệnh trên cá tra pangasianodon hypophthalmus nuôi thâm canh ở đồng bằng sông cửu long

Nghiên cứu bệnh học và kháng thuốc của vi khuẩn gây bệnh trên cá tra tại Đồng Bằng Sông Cửu Long, phân tích nguy cơ và giải pháp phòng ngừa hiệu quả.

• Tác giả: Quách Văn Cao Thi
• Người hướng dẫn: PGS. Từ Thanh Dung
• Trường học: Trường Đại Học Cần Thơ
• Chuyên ngành: Vi Sinh Vật Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Bệnh Học Và Kháng Thuốc Của Vi Khuẩn Gây Bệnh Trên Cá Tra Ở Đồng Bằng Sông Cửu Long
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Cần Thơ

Tóm tắt

I. Đặc điểm bệnh học trên cá tra

Nghiên cứu về bệnh học trên cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) chủ yếu tập trung vào các bệnh do hai loài vi khuẩn gây ra là Edwardsiella ictaluri và Aeromonas hydrophila. Các bệnh này thường xuất hiện ở các vùng nuôi thâm canh tại Đồng Bằng Sông Cửu Long. Qua nghiên cứu, đã xác định được các triệu chứng lâm sàng điển hình như mắt lồi, xuất huyết quanh các vây, miệng và hậu môn. Kết quả từ thí nghiệm cho thấy cá nhiễm bệnh có dấu hiệu rõ rệt khi bị cảm nhiễm kép từ hai loại vi khuẩn này. Cụ thể, các đốm trắng nhỏ xuất hiện trên gan, thận và tỳ tạng, cho thấy sự tấn công của vi khuẩn vào các cơ quan nội tạng. Bên cạnh đó, việc phân lập và định danh các chủng vi khuẩn từ mẫu bệnh phẩm cho thấy tỷ lệ cao của E. ictaluri và A. hydrophila trong các mẫu cá bệnh, cho thấy mức độ nghiêm trọng của tình hình dịch bệnh.

1.1. Các triệu chứng lâm sàng

Các triệu chứng lâm sàng của bệnh trên cá tra do vi khuẩn E. ictaluri và A. hydrophila gây ra rất đa dạng. Trong trường hợp nhiễm E. ictaluri, cá thường biểu hiện các dấu hiệu như mắt lồi, xuất huyết quanh các vây và có các đốm trắng nhỏ trên các cơ quan nội tạng. Đối với nhiễm A. hydrophila, cá xuất hiện các dấu hiệu như dịch màu hồng trong bụng và các dấu hiệu xuất huyết rõ rệt. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc nhiễm kép giữa hai loại vi khuẩn này không chỉ làm gia tăng mức độ nghiêm trọng của bệnh mà còn tăng tỷ lệ tử vong ở cá, với tỷ lệ cá chết tích lũy dao động từ 80% đến 93,33%.

II. Cơ chế kháng thuốc của vi khuẩn

Một trong những vấn đề nghiêm trọng trong nuôi cá tra là sự phát triển của hiện tượng kháng thuốc ở các loài vi khuẩn gây bệnh. Nghiên cứu cho thấy, cả hai loài E. ictaluri và A. hydrophila đều thể hiện tình trạng đa kháng thuốc với nhiều loại kháng sinh khác nhau. Kết quả từ kháng sinh đồ cho thấy E. ictaluri kháng cao với chloramphenicol và tetracycline, trong khi A. hydrophila kháng hoàn toàn với ampicillin và amoxicillin. Đặc biệt, các chủng vi khuẩn này đã tiếp xúc thường xuyên với kháng sinh trong môi trường nuôi, dẫn đến chỉ số đa kháng (MAR) lớn hơn 0,2 tại các địa điểm thu mẫu. Điều này cho thấy sự cần thiết phải thực hiện các biện pháp quản lý quản lý nuôi trồng và sử dụng kháng sinh hợp lý để giảm thiểu tình trạng kháng thuốc.

2.1. Các yếu tố di truyền liên quan đến kháng thuốc

Nghiên cứu đã xác định sự hiện diện của các integron nhóm 1 trong các chủng vi khuẩn, cho thấy mối liên hệ giữa các yếu tố di truyền và kháng thuốc. Các gen kháng tetracycline như tetA, tetB đã được phát hiện với tỷ lệ cao ở cả hai loài vi khuẩn. Sự hiện diện của các gen này không chỉ góp phần vào cơ chế kháng thuốc mà còn có khả năng truyền gen kháng thuốc giữa các loài vi khuẩn khác nhau trong môi trường nuôi. Điều này mở ra một hướng nghiên cứu mới để hiểu rõ hơn về cơ chế kháng thuốc và phát triển các biện pháp phòng ngừa hiệu quả hơn.

III. Ý nghĩa thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu về bệnh học và kháng thuốc của vi khuẩn gây bệnh trên cá tra có ý nghĩa rất lớn đối với ngành nuôi trồng thủy sản tại Đồng Bằng Sông Cửu Long. Việc xác định các đặc điểm bệnh lý và cơ chế kháng thuốc giúp nâng cao nhận thức về tình hình dịch bệnh và khả năng phòng ngừa. Đồng thời, kết quả nghiên cứu cũng cung cấp thông tin quý giá cho các nhà quản lý trong việc xây dựng các chính sách và biện pháp kiểm soát dịch bệnh hiệu quả. Ngoài ra, nghiên cứu cũng góp phần vào việc phát triển các chiến lược nuôi trồng bền vững, từ đó nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm cá tra, đáp ứng nhu cầu thị trường.

3.1. Đề xuất giải pháp phòng ngừa

Dựa trên kết quả nghiên cứu, cần thiết phải có các giải pháp phòng ngừa và kiểm soát dịch bệnh hiệu quả. Các biện pháp như cải thiện điều kiện nuôi trồng, quản lý dinh dưỡng và sử dụng kháng sinh hợp lý là rất quan trọng. Hơn nữa, việc tăng cường giám sát và kiểm tra sức khỏe của cá nuôi cũng như giáo dục người nuôi về các biện pháp phòng ngừa bệnh là cần thiết để giảm thiểu thiệt hại do dịch bệnh gây ra.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương I.1 Tính cấp thiết của luận án Cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) là 1 trong những loài cá da trơn nước ngọt có giá trị kinh tế cao được nuôi phổ biến ở ĐBSCL (Phan et al. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, việc sản xuất và tiêu thụ cá tra đang phải đối mặt với nhiều khó khăn và thách thức do giá cả bấp bênh, thị trường xuất khẩu không ổn định và việc thâm canh hóa với mật số nuôi cao đã làm cho bệnh trên cá xảy ra thường xuyên hơn (Dung et al., 2008; Le and Cheong, 2010). Nhiều tác nhân gây bệnh (chủ yếu là các bệnh do vi khuẩn và ký sinh trùng (KST) xuất hiện trên cá tra nuôi ở ĐBSCL đã được báo cáo (Crumlish et al., 2002; Dung et al., 2008; Nguyễn Thị Thu Hằng và ctv., 2008; Ly et al., 2009; Nguyễn Thị Thu Hằng và Đặng Thị Hoàng Oanh, 2012; Từ Thanh Dung và ctv. Đặc biệt, các kết quả nghiên cứu gần đây đã xác định 2 loài vi khuẩn gây bệnh phổ biến và gây thiệt hại lớn cho nghề nuôi cá tra là bệnh GTM do vi khuẩn E.

ictaluri (Crumlish et al., 2002; Từ Thanh Dung và ctv., 2004) và bệnh XH do vi khuẩn A. hydrophila (Ly et al., 2009; Crumlish et al. Đây là 2 bệnh có thể xảy ra trên cá tra ở tất cả các giai đoạn nuôi với tỷ lệ hao hụt có thể lên đến 90% (Từ Thanh Dung và ctv. Cho đến nay, kháng sinh vẫn là giải pháp chủ yếu để kiểm soát 2 bệnh này.

Tuy nhiên, việc sử dụng quá nhiều thuốc kháng sinh (Nguyễn Chính, 2005; Nguyễn Quốc Thịnh và ctv., 2014; Phu et al., 2015) là 1 thách thức không nhỏ đang đặt ra cho nghề nuôi cá tra ở ĐBSCL do nhiều báo cáo cho thấy việc tồn dư của kháng sinh trong thực phẩm và vấn đề kháng thuốc của vi khuẩn (Cabello, 2006; Sarter et al., 2007; Akinbowale et al. Các nghiên cứu gần đây cho thấy 2 loài vi khuẩn E. hydrophila gây bệnh trên cá tra đã kháng với nhiều loại kháng sinh sử dụng trong nuôi trồng thủy sản (NTTS) (Crumlish et al., 2002; Dung et al., 2008; Từ Thanh Dung và ctv. Ngoài ra, vi khuẩn kháng thuốc có thể là nguồn để truyền và phát tán các gen kháng thuốc của chúng cho các loài vi khuẩn khác (van Elsas and Bailey, 2002; Heuer et al., 2009; Aminov, 2011; Marshall and Levy, 2011; Van Meervenne et al., 2012), đặc biệt là các loài vi khuẩn có tiềm năng, nguy cơ gây bệnh cho con người như vi khuẩn Escherichia coli, Aeromonas sp.

và Pseudomonas sp. (DePaola et al., 1995; Dung et al., 2009; Nguyen et al. Điều này có thể ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến sức khỏe người tiêu dùng. 1 Bên cạnh đó, người nuôi còn sử dụng kết hợp nhiều loại kháng sinh (Phu et al., 2015) để điều trị bệnh trên cá tra dẫn đến hiện tượng đa kháng thuốc (multi-drug resistance/multiple antibiotic resistance) của vi khuẩn (kháng ít nhất 2 hoặc 3 loại kháng sinh trở lên) (McPhearson et al., 1991; DePaola et al., 1995; Sarter et al.

Kết quả nghiên cứu của Dung et al. (2008) đã xác định 73% vi khuẩn E. ictaluri phân lập từ cá tra bệnh biểu hiện sự đa kháng thuốc. Trong khi đó, nghiên cứu của Phạm Thanh Hương và ctv.

(2010) cho thấy có đến 96% vi khuẩn E. ictaluri và 23% vi khuẩn A. hydrophila thể hiện sự đa kháng. Hậu quả của trình trạng vi khuẩn đa kháng thuốc dẫn đến việc điều trị trở nên khó khăn và kém hiệu quả do liều lượng kháng sinh sử dụng tăng và thời gian điều trị kéo dài hơn (Phu et al.

Đặc biệt, trong vài năm trở lại đây hiện tượng nhiễm kép xuất hiện rất phổ biến trên các động vật thủy sản (ĐVTS): vật chủ bị nhiễm 2 hay nhiều tác nhân gây bệnh khác nhau và mỗi tác nhân cùng ảnh hưởng có hại đến vật chủ (Bakaletz, 2004; Kotob et al. Trên cá tra nuôi ở ĐBSCL thì hiện tượng nhiễm kép 2 loài vi khuẩn E. hydrophila đã gây nhiều thiệt hại và tổn thất cho người nuôi do tỷ lệ cá chết cao đã được Crumlish and Dung (2002) ghi nhận. Kết quả nghiên cứu của Nusbaum and Morrison (2002) cho thấy cá nheo Mỹ (Ictalurus punctatus, Rafinesque) khi bị nhiễm vi khuẩn A.

hydrophila chưa biểu hiện bệnh nhưng bệnh sẽ bộc phát mạnh khi cá nhiễm thêm vi khuẩn E. Hiện nay, việc chẩn đoán bệnh trên cá của người nuôi chủ yếu dựa vào các dấu hiệu biểu hiện lâm sàng thường hay xuất hiện hoặc gửi mẫu xét nghiệm. Điều này không thể đáp ứng được yêu cầu điều trị khi bệnh bùng phát do phải mất thời gian xét nghiệm hoặc do việc chẩn đoán sai tác nhân gây bệnh vì các dấu hiệu bệnh ngoài tự nhiên thường giống nhau có thể do 1 hoặc nhiều tác nhân cùng gây bệnh. Do đó, để ngành nuôi cá tra thâm canh ở ĐBSCL phát triển bền vững thì việc tìm ra các giải pháp kiểm soát, quản lý dịch bệnh và cuối cùng là đưa ra các biện pháp hiệu quả trong việc phòng và trị đối với 2 loài vi khuẩn E.

hydrophila trên cá tra là rất cần thiết. Để thực hiện được điều đó, trước hết cần phải có những kiến thức về đặc điểm bệnh học do 2 loài vi khuẩn này cùng gây bệnh trên cá tra. Ngoài ra, cơ chế đa kháng thuốc của 2 loài vi khuẩn cũng cần được làm sáng tỏ nhằm quản lý và sử dụng kháng sinh hiệu quả và an toàn hơn. Cho đến nay, việc nghiên cứu các đặc điểm bệnh học nhiễm đơn và hiện tượng kháng thuốc của 2 loài vi khuẩn trên đã được thực hiện bởi nhiều tác giả (Ferguson et al., 2001; Đặng Thị Hoàng Oanh và Nguyễn Thanh Phương, 2009; Đặng Thuỵ Mai Thy và Đặng Thị Hoàng Oanh, 2010; Nguyễn Thiện Nam và ctv.

Tuy nhiên, các thông tin về bệnh học 2 cá tra nhiễm kép và các đặc điểm phân tử liên quan đến cơ chế đa kháng thuốc của 2 loài vi khuẩn trên chưa được nghiên cứu ở nước ta. Xuất phát từ thực tế trên, đề tài: “Nghiên cứu đặc điểm bệnh học và cơ chế đa kháng thuốc của hai loài vi khuẩn Edwardsiella ictaluri và Aeromonas hydrophila gây bệnh trên cá tra (Pangasianodon hypophthalmus) nuôi thâm canh ở Đồng bằng sông Cửu Long” được thực hiện.2 Mục tiêu của luận án Xác định được 1 số đặc điểm bệnh học cảm nhiễm kép 2 loài vi khuẩn E. hydrophila gây bệnh trên cá tra nuôi thâm canh ở ĐBSCL nhằm làm cơ sở cho việc phát hiện và chẩn đoán bệnh. Xác định được cơ chế đa kháng thuốc của 2 loài vi khuẩn E.

hydrophila nhằm mục đích kiểm soát, quản lý và sử dụng kháng sinh hiệu quả trên các ao nuôi cá tra ở ĐBSCL.3 Nội dung nghiên cứu Để đạt được 2 mục tiêu trên, nghiên cứu đã thực hiện các nội dung sau: Phân lập và định danh vi khuẩn E. hydrophila gây bệnh GTM và XH trên cá tra nuôi thâm canh ở 1 số tỉnh ĐBSCL. Ngoài ra, đề tài còn phân lập các chủng vi khuẩn E. coli từ ruột và nước ao nuôi cá tra để khảo sát khả năng tiếp hợp và truyền gen kháng thuốc của 2 loài vi khuẩn E.

hydrophila đối với vi khuẩn này. Nghiên cứu 1 số đặc điểm bệnh học (dấu hiệu biểu hiện bệnh, thời gian vi khuẩn gây bệnh, tỷ lệ cá chết và các đặc điểm mô bệnh học) cảm nhiễm kép 2 loài vi khuẩn E. Khảo sát tính nhạy cảm kháng sinh và hiện tượng đa kháng thuốc của các chủng vi khuẩn E. hydrophila phân lập từ cá tra bệnh.

Nghiên cứu các đặc điểm phân tử liên quan đến cơ chế đa kháng thuốc của vi khuẩn như xác định sự hiện diện các integron nhóm 1, 2 và 3; sự hiện diện của các plasmid kháng thuốc và xác định 1 số gen kháng thuốc kháng sinh ở 2 loài vi khuẩn này. Khảo sát khả năng tiếp hợp và trao đổi gen kháng thuốc của 2 loài vi khuẩn E. hydrophila với vi khuẩn E. coli cũng như khả năng tiếp hợp và trao đổi gen kháng thuốc của 2 loài vi khuẩn này với nhau.4 Phạm vi nghiên cứu và giới hạn của luận án Nghiên cứu chỉ phân lập các chủng vi khuẩn E.

hydrophila từ các cơ quan gan, thận và tỳ tạng của cá tra bệnh GTM và XH hoặc cá nhiễm kép 2 bệnh này ở 1 số tỉnh có diện tích và sản lượng nuôi thâm canh lớn của 3 vùng ĐBSCL mà không phân lập 2 loài vi khuẩn này từ môi trường ao nuôi cá tra (nước và bùn). Đề tài chỉ khảo sát độc lực của 4 chủng vi khuẩn E. ictaluri và 4 chủng vi khuẩn A. hydrophila đại diện cho các chủng vi khuẩn được phân lập ở các vùng nuôi cá tra khác nhau của ĐBSCL có số lượng cá nhiễm bệnh và tỷ lệ chết cao và chỉ thực hiện thí nghiệm cảm nhiễm kép trên 2 chủng có độc lực cao nhất.

Thêm vào đó, luận án chỉ khảo sát sự hiện diện của các integron nhóm 1, 2 và 3 (liên quan đến kiểu hình kháng thuốc kháng sinh của vi khuẩn) mà không xác định các integron nhóm 4 và 5 do các intergron nhóm 4 và 5 không phổ biến như các integron nhóm 1, 2 và 3. Ngoài ra, nghiên cứu chỉ xác định sự hiện diện của các gen kháng tetracycline và florfenicol (đây là 2 trong số nhiều loại kháng sinh được sử dụng phổ biến trước đây cũng như ở thời điểm hiện tại trong các ao nuôi cá tra ở ĐBSCL).5 Những đóng góp mới của luận án Luận án góp phần cung cấp các thông tin quan trọng về các đặc điểm bệnh học của việc nhiễm kép 2 loài vi khuẩn E. hydrophila trên cá tra nuôi ở ĐBSCL như thời gian vi khuẩn gây bệnh, tỷ lệ cá chết và các đặc điểm bệnh học ở mức đại thể và vi thể như các dấu hiệu biểu hiện bệnh (bên ngoài và bên trong) và các biến đổi về mặt mô bệnh học của 1 số cơ quan cá bệnh. Cung cấp các thông tin mới về tính nhạy cảm kháng sinh, đặc biệt là hiện trạng đa kháng thuốc của 2 loài vi khuẩn E.

hydrophila gây bệnh trên cá tra nuôi ở ĐBSCL. Ngoài ra, luận án còn cung cấp các thông tin liên quan đến khả năng kháng thuốc kháng sinh của 2 loài vi khuẩn trên ở mức độ phân tử như xác định 1 số gen kháng tetracycline (tetA, tetB, tetC, tetG, tetK và tetS), florfenicol và sulfonamide (sul1, sul2 và sul3) mà các nghiên cứu trước đây chủ yếu tập trung vào kiểu hình kháng thuốc của vi khuẩn. Luận án góp phần làm sáng tỏ cơ chế đa kháng thuốc ở mức phân tử của 2 loài vi khuẩn E.