Sự tiêm ngừa vắc-xin là một trong những phương pháp chủ yếu để ngăn ngừa sự lây nhiễm bệnh trên cả người và động vật (kể cả cá) (Potter và Baiuk, 2001).
Sự tiêm ngừa giúp vật chủ chống lại mầm bệnh trong suốt quá trình lây nhiễm (Thompson và Adams, 2004). Sự tiêm ngừa trên cá đã được quan tâm nhằm giảm thiệt hại kinh tế do sự lây nhiễm bệnh trên cá (Ellis et al., 1997; Rahman và Kawai, 2000; Ebanks et al., 2004). Có nhiều loại vắc-xin khác nhau đã và đang được nghiên cứu và ứng dụng nhằm kháng lại A. hydrophila bao gồm vắc-xin tế bào (WC), OMPs, ECPs, LPS và màng sinh.
Hiện trạng nghiên cứu và ứng dụng vắc-xin A. hydrophila phòng bệnh cho cá nuôi
Aeromonas hydrophila mà một trong những tác nhân gây tổn thất rất lớn cho ngành nuôi thủy sản thâm canh trong nhiều thập kỷ qua (Shotts et al., 1972; Olivier et al., 1981; Esteve et al., 1995). Đã có nhiều nổ lực được thực hiện nhằm phát triển một loại vắc-xin chống lại A. hydrophila một cách có hiệu quả (Lamers et al., 1985; Baba et al., 1988b; Leung et al., 1997; Rahman và Kawai, 2000). Sự gia tăng mức độ kháng huyết thanh chống lại A. hydrophila của cá Chép thông qua phương pháp ngâm cá trong vắc-xin A. hydrophila bất hoạt (Lamers et al., 1985).
Theo Kusuda et al. (1987), sự gia tăng nồng độ protein huyết thanh tổng khi cá Chép được tiêm với vắc-xin A. hydrophila (đã bị tiêu diệt bởi formalin). Cá Hồi Vân được tiêm chủng vắc-xin A. hydrophila (đã chết) đã cho thấy sự gia tăng kháng thể trong huyết thanh, dịch chiết từ mật, da, ruột, chất nhầy và cơ (Loghothetis và Austin, 1994). Một vắc-xin kết hợp (có chứa WC đã bị giết bởi nhiệt và ECP bất hoạt bởi formalin) của vi khuẩn A. hydrophila đã được thử nghiệm trên 2 loài cá Chép Ấn Độ (Rohu và Mrigal), nhưng kết quả cho thấy vắc-xin này không bảo vệ cá chống lại sự tấn công của mầm bệnh vi khuẩn (Chandran et al., 2002a). Tuy nhiên, các tác giả đã quan sát thấy sự tăng tương đối cao lượng kháng thể trong nhóm cá được tiêm vắc-xin, tỷ lệ chết thấp hơn so với cá không được tiêm vắc-xin do một trong những nguyên nhân có thể là ảnh hưởng của tình trạng stress của cá trong ao hay các kháng thể được sinh ra không có tính bảo vệ.
Màng sinh học đã được bất hoạt bởi nhiệt để tạo ra vắc-xin màng sinh học chống lại A. hydrophila bằng cách bổ sung vào thức ăn. Ví dụ như: vi khuẩn được thu hoạch từ huyền phù lơ lửng (chitin) trong TSB đã được sử dụng để tạo ra một đáp ứng miễn dịch nhằm bảo vệ cá Chép Ấn Độ và cá Chép Trung Quốc (Azad et al., 1999). Những vắc-xin màng sinh học đã được tìm thấy có sự tồn tại lâu hơn những tế bào vắc-xin tự do trong mô, ruột, tỳ tạng, mật của cá Chép Ấn Độ (Azad et al., 2000a). Cá da trơn được cho ăn với những vắc-xin màng sinh học đã cho thấy kháng thể tồn tại trong huyết thanh cao đáng kể (Nayak et al. 2004b). Đã có một sự thay đổi trong biểu hiện tính kháng nguyên của A. hydrophila khi phát triển trên màng sinh học (Asha et al., 2004). Các tác giả đã tìm thấy protein lớp-S đã bị mất và LPS của vi khuẩn chứa đựng một dãy tế bào màng sinh học được nuôi có trọng lượng phân tử cao hơn.
Cá tra nhiễm bệnh với triệu chứng xuất huyết
Sự quan tâm đáng kể nhất đã được thể hiện trong một loại vắc-xin OMP của vi khuẩn, nó chứa đựng một vài kháng nguyên chuyên biệt để gây ra một đáp ứng miễn dịch cho vật chủ (Aoki và Holland, 1985; Fang et al., 2004). Rahman và Kawai (2000) đã cho rằng OMPs của A. hydrophila đã gây ra một sự bảo vệ để chống lại sự tấn công của A. hydrophila và tác giả đề nghị vắc-xin dựa trên kháng nguyên OPM là có hiệu quả. Munn (1994) đã đề nghị rằng màng ngoài LPS có thể là đại diện cho sự bảo vệ ở vi khuẩn Gram âm. Vai trò bảo vệ của LPS đã được xác định trong cá Chép được tiêm vắc-xin LPS thô khi so sánh với vắc-xin WC (đã được gây chết bởi formalin) (Baba et al., 1988b). Sự bảo vệ này được dựa trên miễn dịch tế bào, những tế bào đặc biệt ở tuyến ức, đại thực bào hơn là miễn dịch dịch thể (Baba et al., 1988a). Loghothetis và Austin (1996b) đã nhận định LPS có thể là thành phần kháng nguyên chính của A. hydrophila.
Những tế bào vắc-xin WC sống đã làm tăng đáp ứng kháng thể trên cá (Loghothetis và Austin, 1994). Những vắc-xin sống khác như là vắc-xin giảm độc lực sống cũng được phát triển cho A. hydrophila. Ví dụ: vắc-xin A. hydrophila phát triển yếu do đột biến được cho là có triển vọng cho vắc-xin A. hydrophila sống (Leung et al., 1997). Một vắc-xin AroA đột biến của A. hydrophila cũng được kiểm tra và cho thấy có sự bảo vệ trên cá Hồi (Moral et al., 1998). Những vắc-xin này cũng được tìm thấy sự bảo vệ có ý nghĩa để chống lại A. salmonicida (Vivas et al., 2004b). Vivas et al. (2004c), đề nghị vắc-xin sống aroA giảm độc lực thì an toàn hoàn toàn đối với những dòng bình thường khác vì sự sống sót của nó thấp trong nước. Những vắc-xin sống khác cũng được kiểm tra trên cá da trơn (Clarias batrachus) khi được tiêm chủng những tế bào plasmid tự do đột biến của A. hydrophila, kết quả cho thấy tỷ lệ sống tăng cao so với nhóm đối chứng (Majumdar et al., 2006). Những dòng đột biến A. hydrophila có sự giảm xuống của enzyme EXO cũng đã có tác dụng bảo vệ cá đuôi kiếm (Xiphophorus helleri) (Liu và Bi, 2006). Mặc dù tất cả các vắc-xin đã được báo cáo là có sự khác nhau về sự tăng cường đáp ứng miễn dịch và khả năng bảo vệ, nhưng không có một vắc-xin thương mại nào có thể dùng cho A. hydrophila (Loghothetis and Austin, 1996b; Rahman and Kawai, 2000; Fang et al., 2004; Vivas et al., 2005). Điều này có thể do hiệu quả giảm của vắc-xin chống lại những dòng phân lập khác nhau hay những nhóm huyết thanh của A. hydrophila bởi tính không đồng nhất của vi khuẩn này (Stevenson, 1988; Janda et al., 1996; Merino et al., 1997; Aguilar et al., 1999; Chandran et al., 2002a).
Hơn 90 nhóm huyết thanh đã thu được từ giống Aeromonas, bản chất của A. hydrophila cả về sinh hóa học và huyết thanh học vần còn là mối quan tâm lớn nhất để điều chế một loại vắc-xin chống lại A. hydrophila một cách hiệu quả (Sakazaki và Shimada 1984; Newman, 1993; Stevenson, 2008; Khashe et al., 2010). Vijayaragavan Thangaviji et al. (2012), sử dụng vắc-xin Aeromonas dạng protein và vắc-xin kết hợp chất bổ thể để đánh giá sự miễn dịch của cá Vàng (Carassius auratus) bằng phương pháp tiêm định kỳ 10 ngày/lần/2 μg/g trọng lượng cơ thể cá.
Sau 30 ngày và 60 ngày sử dụng vắc-xin cá được gây cảm nhiễm bằng phương pháp tiêm Aeromonas hydrophila (10^7 cfu/ml) trong 5 ngày và mẫu máu được thu để xác định một số chỉ tiêu huyết học. Kết quả cho thấy nghiệm thức đối chứng cá chết 100%, nghiệm thức vắc-xin cá chết 46% (sau 30 ngày sử dụng vắc-xin), nghiệm thức vắc-xin kết hợp bổ thể cá chết 30% (sau 30 ngày sử dụng vắc-xin). Việc sử dụng vắc-xin sau 60 ngày cũng tương tự như vậy và khác biệt có ý nghĩa thống kê (p < 0,001) so với nghiệm thức đối chứng. Các chỉ tiêu: sự thực bào, tỷ lệ Albumin:Globulin, hoạt động kháng khuẩn của huyết thanh của nghiệm thức vắc-xin và nghiệm thức vắc-xin + chất bổ thể đều cao và khác biệt có ý nghĩa thống kê (p < 0,001) so với nghiệm thức đối chứng.
Kamelia et al. (2009) nghiên cứu so sánh 2 hỗn hợp vắc-xin (hỗn hợp 1: A. hydrophila + P. fluorescens. Hỗn hợp 2: A. hydrophila + A. sobria + A. caviae + P. fluorescens) khi ngâm cá Rô Phi giống (5-10g) trong dung dịch vắc-xin 30 phút và cho cá ăn vắc-xin trong 7 ngày rồi sau đó ương cá trong 4 tuần để đánh giá chất lượng vắc-xin, kết quả cho thấy tỷ lệ sống của cá ở hỗn hợp 1 là 80% và hỗn hợp 2 là 82% (phương pháp ngâm) và hỗn hợp 1 là 88% và 74% ở hỗn hợp 2 (phương pháp cho ăn).
Tại Việt Nam những năm gần đây vắc-xin trên cá cũng được sử dụng nhiều như vắc-xin chống lại vi khuẩn Edwardsiella ictaluri (ALPHA JECT ® Panga 1). Cao Thành Trung và Chih Chu Chen (2012) sử dụng Glyxerin-andehyt-3-photphat-dehydrogenaza (GAPDH) “một sản phẩm màng ngoài của tế bào vi khuẩn E. ictaluri” để kháng lại bệnh Edwardsielloisis trên cá Rô Phi do Edwardsiella tarda gây ra. Cá Rô phi được tiêm dưới bụng 3 loại vắc xin: Vắc xin E. ictaluri bất hoạt trộn với tá dược ISA 763A, vắc xin protein GAPDH tái tổ hợp (30 μg/cá) của E. ictaluri trộn với vắc xin bất hoạt và tá dược ISA 763A, vắc xin protein GAPDH tái tổ hợp (30 μg/cá) của E. ictaluri trộn với tá dược ISA 763A. Đối chứng âm được tiêm nước muối phốt phát (phosphate buffered saline -PBS). Sau 3 tháng tiêm vắc xin GAPDH trộn với tế bào bất hoạt và tá dược ISA 763A, đánh giá hiệu quả của vắc xin theo tỷ lệ bảo hộ (Relative Percent Survival – RPS), với tỷ lệ RPS là 71,4% sau khi cá được cảm nhiễm với chủng vi khuẩn E. tarda. Tính kháng thể đặc hiệu của nhóm cá tiêm vắc xin GAPDH sau 3 tháng có sự tăng lên có sự khác biệt so với nhóm cá đối chứng.Vì vậy, vắc xin protein GAPDH tái tổ hợp được xem như một vắc xin có khả năng trong phòng ngừa vi khuẩn gây bệnh Edwardsielloisis trên cá rô phi do E. tarda gây ra.
Những giải pháp cho việc sử dụng vắc-xin A. hydrophila hiệu quả
Nhiều nhân tố được quan tâm cho sự phát triển hiệu quả của vắc-xin. Một vắc-xin được sản xuất để bảo vệ và không gây ra bất kỳ tác dụng phụ nào cho vật chủ (Makela, 2000; Potter và Babiuk, 2001; Schuijffel et al., 2005). Ngoài ra, vắc-xin còn phải mang tính hiệu quả kinh tế cho việc nuôi trồng thủy sản thâm canh trên toàn cầu (Leong và Munn, 1991; Munn, 1994; Naidu và Yadav, 1997). Các Vắc-xin cho A. hydrophila đã được phát triển bởi một số nhà nghiên cứu dường như không hoàn toàn hiệu quả khi áp dụng ngoài thực tế, có thể là do tính không đồng nhất của những dòng được phân lập. Các tác giả đã đề xuất nên nghiên cứu một kháng nguyên chung giữa các dòng A. hydrophila để điều chế vắc-xin hiệu quả (Dooley et al., 1988; Leung et al., 2010).
Những hiểu biết về tương tác của tác nhân gây bệnh lên vật chủ đặc biệt là đáp ứng miễn dịch của vật chủ đối với tác nhân gây bệnh có thể cung cấp manh mối quan trọng về khả năng bảo vệ của kháng nguyên để phát triển vắc-xin (Ellis, 1999). Những phân tử như vậy có xu hướng là độc tố ECP và protein trên bề mặt của tác nhân gây bệnh. Ví dụ: ECP của A. hydrophila có chứa một kháng nguyên cần thiết cho việc tạo ra một loại vắc-xin thành công chống lại MAS (Allan và Stevenson, 1981). Loghothetis và Austin (1996b) đã đề nghị rằng LPS như là vắc-xin có tiềm năng khi họ tìm thấy sự gia tăng kháng thể chống lại những thành phần này ở cá Hồi Vân nhiễm A. hydrophila. Tương tự như vậy, các thành phần trên bề mặt của vi khuẩn gây bệnh này, như OMPs được đề nghị rỗng rãi như là một mục tiêu hấp dẫn cho vắc-xin (do sự tham gia của chúng trong quá trình lây nhiễm bệnh) (Esteve et al., 1994; Zhang et al., 2000). Gần đây, Maji et al. (2006) đã đề xuất sử dụng protein 23 và 57 kDa được tìm thấy trong thành phần OMP của A. hydrophila.
Nghiên cứu về protein: kết hợp phương pháp Western blot với kỹ thuật đo khối quang phổ đã được công nhận là công cụ hữu ích cho việc định đanh protein và rất cần thiết cho sự phát triển của vắc-xin (Chen et al., 2004).
Công nghệ tái tổ hợp AND cho phép sản xuất nhanh chóng số lượng lớn các protein so với phương pháp truyền thống (Munn, 1994; Chakravarti et al. 2000; Potter và Babiuk, 2001; Van den Bergh và Arckens, 2005). Vắc-xin protein tái tổ hợp đã cho thấy có sự chống lại hàng loạt các tác nhân gây bệnh trên người và động vật (bao gồm cả cá) như Yersinia pestis (Williamson et al., 1995), Ichthyophthirius multifiliis (He et al., 1997), Rabies virus (Rupprecht et al., 2005), Plasmodium falciparum (Saul et al., 2005) và Piscirickettsia salmonis (Wilhelm et al., 2006).
Source: ThS. Nguyễn Thành Tâm. Chuyên Đề: Tình Hình Nghiên Cứu Và Ứng Dụng Vắc-Xin Phòng Bệnh Vi Khuẩn Aeromonas Hydrophila. Khoa Thủy sản, ĐH. Cần Thơ