Côn trùng nuôi có thể sản sinh PEPTIDE kháng khuẩn

Nghiên cứu gần đây của Vogel et al. (2018) đã chỉ cho thấy ấu trùng ruồi lính đen có thể sản sinh các peptide kháng khuẩn phổ rộng trong chất nền đặc trưng.

Hình 1 : Ruồi lính đen

Ruồi lính đen là côn trùng được nuôi có lợi ích quan trọng về mặt kinh tế và protein của nó được sử dụng trong thức ăn vật nuôi thay thế. Đồng thời, tính tiết kiệm của nó cũng làm cho ấu trùng ruồi lính đen (BSFL) là vật chuyển đổi quan trọng các chất thải hữu cơ như phân chuồng. Tuy nhiên, nuôi trên chất thải hữu cơ dẫn đến ấu trùng ruồi lính đen bị nhiễm mầm bệnh tiềm tàng, một cách tự nhiên, nó là mối lo ngại đến lĩnh vực thức ăn của vật nuôi.

Bài tóm tắt lược dịch trên tạp chí AllaboutFeed (1/2018) do TS Andreas Ebertz biên soạn với tiêu đề “Farmed insects can produce antimicrobial peptides” viết về thí nghiệm nuôi ấu trùng ruồi lính đen bằng các chất nền khác nhau trong thời gian ngắn 72 giờ cho các kết quả khác nhau về sản sinh các peptide có tính kháng khuẩn. Các phần trình bày theo thứ tự nội dung dưới đây. 

1/ Bố trí thí nghiệm

Trong nghiên cứu của Vogel và cs, các nhà nghiên cứu đã nuôi 10 g BSFL trên 10 g các chất nền khác nhau trong 72 giờ. Một chất nền là đối chứng chứa cỏ cho gà và chất nền thứ hai là chất nền thử nghiệm, gồm 5 g cỏ gà được bổ sung hoặc 5 g lignin sulfonated, bột cellulose, chitin, bã bia hoặc dầu hướng dương và thứ ba là chất nền làm giàu chứa vi khuẩn gồm 10 g cỏ gà trộn với 1.25 g hoặc Bacillus subtilis, Micrococcus luteus, Escherichia coli BL21 (DE3) hoặc Pseudomonas fluorescensBL915. Sau đó, RNA của BSFL được chiết và phân tích cho biểu hiện các gen liên quan đến phản ứng phòng vệ.

2/ Ảnh hưởng đến biểu hiện gen

Nói chung, 53 gen được dự đoán là các peptide kháng khuẩn (AMPs) ở BSFL có biểu hiện khác nhau. Số này gồm có 6 attacins, 7 cecropins, 26 defensins, 10 diptericins và 4 knottin giống các peptide. Những chất liệu này được mô tả có hiệu lực kháng lại vi khuẩn G- và G+. Ngoài ra một số protein nhận diện peptidoglycan (PGRPs) và các vi khuẩn G- liên kết các protein (GNBPS) cũng được nhận dạng. PGRPs và GNBPS là các thụ quan nhận dạng mẫu (PRRs) có nhiệm vụ phát hiện ra vi khuẩn (Dziarski, 2004; Kim et al., 2000). Ngoài ra, một số enzyme Phenoloxidase được tìm thấy có biểu hiện khác biệt. Phenoloxidase là các enzyme quan trọng có liên quan đến phản ứng phòng vệ kháng lại vi khuẩn, nấm và virus trong côn trùng (Gonzalez-Santoyo và Cordoba-Aguilar, 2012).

3/ Kiểu của các chất nền

Một cách rõ ràng của nghiên cứu cho thấy nuôi BSFL trên chất nền chứa bã bia giàu protein và chất nền chứa dầu hướng dương đã dẫn đến biểu hiện số lượng cao nhất và các mức cao nhất các peptide kháng khuẩn AMPs so với chất nền đối chứng chỉ riêng với cỏ gà. Số thấp nhất các gen biểu hiện khác biệt có ý nghĩa được tìm thấy trong BSFL nuôi trên chất nền với cellulose. Có đề xuất là lượng protein cao hơn và dầu hướng dương trong chất nền nuôi có thể gây ra những đáp ứng miễn dịch mạnh hơn ở BSFL. Các nhà nghiên cứu đã đặt giả thuyết là các phytosterol, như sitosterol ở dầu hướng dương có thể có những khả năng tác động điều biến miễn dịch ở BSFL.      

Khi BSFL được nuôi trên các chất nền với những chất mang vi khuẩn cao, chúng sẽ sản sinh một số đáp ứng miễn dịch liên kết AMPs. Điều này trùng với đề nghị trước của một mở đầu những đáp ứng miễn dịch ở BSFL bằng sự hiện diện của E. coli và M. luteus trong chất nền nuôi chúng (Zdybicka-Barabas et al., 2017). Tuy nhiên, điều không được nghiên cứu là dù chất mang vi khuẩn cao trong chất nền nuôi có gây những ảnh hưởng bất lợi đến tình trạng sức khỏe hoặc sự sinh trưởng và phát triển của BSFL hay không. Điều này làm khó để suy xét trên tầm quan trọng của những phát hiện này.

Các phân tích để đánh giá sự ức chế sinh trưởng đã chỉ ra rằng thành phần của chất nền nuôi có ảnh hưởng đến các hoạt tính kháng khuẩn kháng lại B. subtilis, M. luteus, E. coli, and P. Fluorescens. Tuy nhiên, hiệu lực của sự ức chế sinh trưởng bị lệ thuộc vào các loài vi khuẩn đặc trưng. Tuy vậy, dữ liệu chỉ ra hoạt tính kháng khuẩn tăng ở BSFL khi chúng được nuôi trên chất nền giàu protein. Điều này có thể có liên quan đến sản xuất lệ thuộc vào chất nền của các peptide kháng khuẩn AMPs.

Vi khuẩn B. subtilis là G+ và nhìn chung không là mầm bệnh nhưng có vài dòng có liên quan đến sản sinh độc tố của côn trùng đặc biệt. M. luteus là G+ không gây bệnh được sử dụng phổ biến trong các phân tích diệt vi khuẩn (Kaaya, 1993). Vi khuẩn G- E. coli BL21 (DE3) là mẫu nghiên cứu không gây bệnh được sử dụng phổ biến trong các phòng lab nghiên cứu sự sống và trong ngành công nghệ sinh học (Jeong et al., 2009). P. fluorescens là vi khuẩn G- cho thấy gây bệnh ở những người bệnh bị suy giảm miễn dịch và gây ra bệnh nhiễm trùng sau khi truyền máu với những sản phẩm máu bị nhiễm bệnh (Gershman et al., 2008; Morduchowicz et al., 1991).

4/ Tính độc lập của kháng sinh

Mặt trái của nghiên cứu này là khoảng thời gian duy trì nuôi BSFL tương đối ngắn (72 giờ) trên những chất nền tương ứng trước khi RNA được chiết cho phân tích biểu hiện gen. Các nghiên cứu trong tương lai có thể hướng đến nghiên cứu sự đáp ứng phòng vệ có liên quan với biểu hiện gen qua toàn bộ giai đoạn ấu trùng của ruồi lính đen BSFL. 

5/ Nhận xét

Nguồn chất thải từ sinh hoạt đời sống của người và vật nuôi thải ra hàng ngày có thể tái tạo trong chuỗi thức ăn vật nuôi trên cả nước là vô cùng lớn. Nếu không được thu gom và xử lý khoa học sẽ gây ô nhiễm môi trường, chi phí xử lý và rất lãng phí chất dinh dưỡng. Có nhiều nghiên cứu trên thế giới đã đi vào sản xuất ấu trùng ruồi làm thức ăn cho vật nuôi khá hiệu quả do chi phí sản xuất thấp. Có nhiều loài ruồi có thể được đề nghị cho sản xuất ấu trùng trên những chất thải thích hợp để cho hiệu quả cao, ví dụ như ruồi lính đen, ruồi nhà thường, ruồi xanh...mỗi loài đều có ưu thế riêng trong xử lý chất thải. Ấu trùng ruồi (dòi) là một trong những thức ăn trực tiếp mà gia cầm rất ưa thích trong tự nhiên.

Dù ấu trùng dòi sống trong môi trường chất thải không vệ sinh (quan niệm là dơ bẩn) nhưng chúng vẫn tồn tại và sinh trưởng tốt do chúng có khả năng đề kháng tự thân, đó là tạo ra chất kháng khuẩn để sống còn trong môi trường, như phần nào trong bài viết đã dẫn. Thậm chí y học còn sử dụng dòi như phép chữa vết thương nhiễm trùng do chúng có khả năng dọn sạch mô hư hỏng cùng với tính kháng khuẩn. Do vậy, rất cần đầu tư khoa học vào nhiều thí nghiệm cho tương lai để xử lý chất thải sinh hoạt, chăn nuôi, chế biến, bằng cách nuôi ruồi sản xuất ấu trùng làm thức ăn nuôi gia cầm để mang lại hiệu quả kinh tế và môi trường.

Tài liệu tham khảo được cung cấp theo yêu cầu. - Tiến sĩ Andreas Ebertz