Lợi ích của Peptide Kháng Khuẩn-AMP trong điều trị bệnh EHP, WSSV, TPD ở tôm

Antimicrobial Peptide-AMPs là gì?

Peptide kháng khuẩn (AMP) đang nổi lên như một giải pháp hiệu quả thay thế kháng sinh trong ngành nuôi trồng thủy sản, đặc biệt là tôm thẻ chân trắng. Những lợi ích của AMP, kết hợp với việc sử dụng công nghệ thủy phân đạm enzyme, mang lại tiềm năng to lớn trong việc điều trị các bệnh nguy hiểm như EHP, WSSV, TPD và các bệnh khác thường gặp trên tôm. Dưới đây là những phân tích chi tiết:

1. Công thức hóa học và đặc điểm của AMPs
2. Cấu trúc hóa học

AMPs là các chuỗi peptide ngắn, thường chứa từ 12-50 acid amin, với các đặc điểm:

• Phân cực kép (amphipathic): Một đầu ưa nước (hydrophilic) và một đầu kỵ nước (hydrophobic).
• Điện tích dương: Các AMPs chứa nhiều acid amin tích điện dương, như lysine và arginine, giúp chúng gắn kết mạnh với màng tế bào vi khuẩn và virus, vốn mang điện tích âm.
• Cấu trúc thứ cấp: Gồm bốn dạng chính:
  • Cấu trúc xoắn α (α-helix): Linh hoạt, dễ tương tác với màng.
  • Cấu trúc nếp gấp β (β-sheet): Ổn định, nhờ liên kết disulfide.
  • Peptide không cấu trúc rõ ràng (unstructured): Linh hoạt, dễ biến đổi trong môi trường khác nhau.
  • Peptide vòng (circular peptide): Bền vững và kháng enzyme phân hủy.

2. Tính chất hóa học

• Kháng khuẩn phổ rộng: Tiêu diệt cả vi khuẩn Gram âm, Gram dương, nấm, và một số virus.
• Tính ổn định sinh học: Chịu được sự phân hủy của enzyme protease trong cơ thể, giúp duy trì hoạt tính lâu dài.
• Tương tác với màng lipid kép: Khả năng chèn trực tiếp vào màng tế bào mầm bệnh.

1. Cơ chế sinh học của AMPs trong tấn công virus, mầm bệnh ở tôm
2. Gắn kết với màng tế bào vật chủ và mầm bệnh

AMPs mang điện tích dương tương tác với các thành phần tích điện âm trên bề mặt virus (như glycoprotein hoặc lipopolysaccharide) và màng tế bào vật chủ. Sự tương tác này làm thay đổi cấu trúc của virus và ngăn chặn sự bám dính hoặc xâm nhập của chúng vào tế bào.

2. Phá hủy màng lipid virus

AMPs có khả năng chèn vào màng lipid kép của virus nhờ tính lưỡng cực:

• Tạo lỗ (pore formation): Hình thành các kênh xuyên qua màng lipid, làm thay đổi tính thấm và dẫn đến sự tan rã của virus.
• Mất ổn định cấu trúc màng: Các phần kỵ nước của AMPs tương tác với lipid trong màng virus, gây xáo trộn cấu trúc và phá hủy vỏ bọc bảo vệ của virus.

3. Ức chế sao chép RNA/DNA của virus

Một số AMPs thâm nhập vào tế bào vật chủ bị nhiễm, nhắm đến bộ gen của virus:

• Gắn kết trực tiếp với RNA hoặc DNA virus, làm bất hoạt khả năng sao chép.
• Ức chế hoạt động của các enzyme cần thiết cho quá trình nhân đôi của virus, như polymerase.

4. Kích hoạt hệ miễn dịch tự nhiên

AMPs không chỉ trực tiếp tiêu diệt virus mà còn hoạt động như các phân tử tín hiệu:

• Kích thích sản xuất cytokine và chemokine, tăng cường khả năng miễn dịch bẩm sinh.
• Kích hoạt đại thực bào và các tế bào miễn dịch khác để loại bỏ virus hiệu quả hơn.

1. AMP và vai trò kháng khuẩn mạnh mẽ trong thủy sản

AMPs là các phân tử peptide có khả năng tiêu diệt vi khuẩn, nấm, và virus thông qua việc phá hủy màng tế bào hoặc can thiệp vào các chức năng bên trong tế bào. Trong ngành thủy sản:

• Ức chế mầm bệnh: AMPs giúp tiêu diệt các vi khuẩn Gram âm và Gram dương, bao gồm các tác nhân gây bệnh thường gặp trên tôm như Vibrio spp., Enterocytozoon hepatopenaei (EHP), và các loại virus như WSSV.
• Khả năng đa dụng: Không giống như kháng sinh, AMPs có phổ hoạt động rộng và hiệu quả ngay cả với các chủng vi khuẩn kháng thuốc.
• Giảm nguy cơ kháng kháng sinh: Sử dụng AMP thay thế kháng sinh giúp giảm thiểu sự xuất hiện của các chủng vi khuẩn kháng thuốc trong môi trường nuôi.

Số lượng AMPs trong dịch đạm thủy phân bằng phương pháp thủy phân Enzyme của IBAS

1. Thành phần peptide kháng khuẩn trong dịch đạm ruồi lính đen

• Dịch đạm từ ruồi lính đen có hàm lượng protein cao (40-60% trọng lượng khô), trong đó khi thủy phân bằng enzyme chuyên dụng, protein này được phân cắt thành các chuỗi peptide ngắn có hoạt tính sinh học.
• Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng dịch đạm ruồi lính đen chứa các AMPs tự nhiên như defensin, cecropin, attacin, diptericin và các peptide khác.
• Quá trình thủy phân bằng enzyme (như protease) và vi sinh của IBAS (Bacillus spp., Lactobacillus spp.) có thể tạo ra 20-50 loại AMPs khác nhau, tùy thuộc vào:
  • Loại enzyme phân giải (protease, alcalase, bromelain, v.v.).
  • Điều kiện thủy phân (pH, nhiệt độ, thời gian).
  • Thành phần protein ban đầu trong dịch đạm ruồi lính đen.

1. Hiệu suất tạo AMPs

• Khi thủy phân enzyme, tỷ lệ tạo AMPs thường đạt từ 5-20% tổng protein, tương ứng với 50-150 mg AMPs/1 g protein tùy vào kỹ thuật áp dụng.
• Vi sinh IBAS như Bacillus spp. và Lactobacillus spp. hỗ trợ phân giải thêm, tối ưu hóa hiệu suất tạo AMPs nhờ vào việc sản xuất enzyme protease nội sinh.

Thời gian để AMPs phát huy hiệu quả

1. Thời gian hấp thu và kích hoạt hệ miễn dịch

• AMPs được tiêu hóa và hấp thu nhanh qua đường ruột của tôm, thường trong vòng 2-4 giờ sau khi tiêu thụ.
• Sau khi hấp thu, AMPs sẽ bắt đầu hoạt động bằng cách:
  • Tiêu diệt mầm bệnh trong ruột tôm.
  • Kích thích hệ miễn dịch bẩm sinh.
• Kết quả ban đầu, như giảm nguy cơ nhiễm trùng đường ruột hoặc vi khuẩn gây bệnh, có thể được quan sát trong vòng 24-48 giờ.

1. Thời gian hiệu quả lâu dài

• Khi sử dụng liên tục, AMPs sẽ hỗ trợ tăng cường hệ miễn dịch của tôm, giảm nguy cơ mắc bệnh do vi khuẩn và virus. Hiệu quả lâu dài thường được thấy trong vòng 7-14 ngày:
  • Giảm tỷ lệ mắc các bệnh như EHP, WSSV.
  • Tăng tỷ lệ sống sót và cải thiện sức khỏe tổng thể.

3. Ứng dụng AMPs trong điều trị các bệnh phổ biến trên tôm
4. a) Điều trị bệnh EHP (Enterocytozoon hepatopenaei)

EHP là một loại vi bào tử trùng gây hại nghiêm trọng trên tôm, ảnh hưởng trực tiếp đến tăng trưởng và năng suất. AMPs có thể:

• Phá hủy màng tế bào của vi bào tử trùng.
• Ngăn ngừa lây lan và kiểm soát mật độ vi khuẩn trong ao nuôi.

1. b) Hỗ trợ phòng chống virus WSSV (White Spot Syndrome Virus)

Virus đốm trắng (WSSV) gây tỷ lệ tử vong cao trên tôm. Các AMPs có khả năng:

• Ngăn chặn sự xâm nhập của virus vào tế bào chủ.
• Kích thích hệ miễn dịch nội sinh của tôm để chống lại virus.

1. c) Ứng dụng trong kiểm soát bệnh TPD (Tôm chậm lớn)

AMPs hỗ trợ cải thiện sức khỏe tổng thể và giảm nguy cơ viêm nhiễm do vi khuẩn hoặc virus gây chậm lớn trên tôm.

1. d) Bệnh hoại tử gan tụy cấp (AHPND)

• AMPs tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh Vibrio parahaemolyticus – nguyên nhân chính của bệnh AHPND, nhờ phá vỡ màng tế bào vi khuẩn và ức chế độc tố do chúng sản sinh.

4. Lợi ích bền vững và hiệu quả nhanh

• Giảm ô nhiễm: Thay thế kháng sinh bằng AMP giúp giảm ô nhiễm môi trường ao nuôi và nguy cơ tồn dư kháng sinh trong thực phẩm.

• Khi cho tôm ăn dịch đạm từ ruồi lính đen thủy phân enzyme kết hợp vi sinh IBAS, có thể tạo ra từ 20-50 loại AMPs với hàm lượng 50-150 mg/1 g protein, tùy vào kỹ thuật chế biến.
• Hiệu quả kháng mầm bệnh bắt đầu xuất hiện sau 24-48 giờ và đạt mức tối ưu trong vòng 7-14 ngày khi sử dụng liên tục

5. Ứng dụng AMPs sinh học trong việc quản lý dịch bệnh trên farm nuôi tôm

IBAS tập trung triển khai ứng dụng thành công công nghệ chiết xuất peptide kháng khuẩn từ nguồn gốc côn trùng và động vật vào các sản phẩm phụ gia cho thức ăn tôm. Điều này không chỉ giúp thay thế kháng sinh hiệu quả mà còn tạo ra các sản phẩm chất lượng cao, đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn thực phẩm quốc tế.

Ứng dụng các dòng men vi sinh và enzyme trong thủy phân bột đạm tạo AMP

Các dòng men vi sinh và enzyme phân giải không chỉ có vai trò hỗ trợ tiêu hóa và cải thiện sức khỏe của tôm mà còn được ứng dụng trực tiếp trong quá trình thủy phân bột đạm để tạo ra các peptide kháng khuẩn (AMP). Đây là một giải pháp tiên tiến giúp tận dụng tối đa nguồn nguyên liệu đạm và tạo ra sản phẩm sinh học có giá trị cao trong điều trị và phòng ngừa bệnh cho tôm.

Quy trình thủy phân bột đạm tạo AMPs đặc biệt từ IBAS

1. Nguyên liệu:
   Sử dụng các loại bột đạm như bột đạm cô đặc từ ấu trùng ruồi lính đen phẩm giàu protein.
2. Enzyme thủy phân:
   Các enzyme phân giải từ các bộ chủng men vi sinh-Enzyme của IBAS được sử dụng để cắt chuỗi protein thành các peptide ngắn, đặc biệt là các peptide có tính kháng khuẩn mạnh:
   1. Protease: Cắt mạch protein để tạo các peptide kháng khuẩn.
   2. Amylase và Lipase: Phá vỡ cấu trúc phức hợp của nguyên liệu, tạo điều kiện thuận lợi cho enzyme protease hoạt động.
   3. Cellulase: Giúp phá vỡ thành phần giàu cellulose để giải phóng protein.
3. Men vi sinh hỗ trợ:
   Các dòng men vi sinh từ IBAS như Bacillus licheniformis, Bacillus spp., Lactobacillus plantarum, và Lactobacillus rhamnosus tham gia trong quá trình thủy phân:
   1. Tăng hiệu quả thủy phân: Bacillus sản sinh enzyme nội sinh, giúp tăng cường hiệu quả phân giải protein.
   2. Kích hoạt hệ vi sinh tự nhiên: Lactobacillus tạo môi trường axit nhẹ, tối ưu hóa hoạt động của enzyme protease.
4. Kết hợp vi khuẩn quang hợp PSB (Photosynthetic Bacteria):
   PSB không chỉ cải thiện chất lượng nguyên liệu mà còn tạo ra các điều kiện vi sinh phù hợp để thủy phân hiệu quả hơn, đồng thời bổ sung các hợp chất dinh dưỡng cho sản phẩm.

Lợi ích của quá trình thủy phân tạo AMP bằng các chủng men vi sinh có hoạt lực sinh Enzyme mạnh mẽ

1. Tạo ra AMP tự nhiên từ nguồn đạm phong phú:
   1. Kết quả của quá trình thủy phân là các peptide ngắn (<19 acid amin) có hoạt tính kháng khuẩn mạnh, có thể tiêu diệt vi khuẩn Gram âm, Gram dương, nấm, và virus.
2. Tối ưu hóa nguồn nguyên liệu:
   1. Quy trình sử dụng hoàn toàn nguyên liệu tự nhiên, thân thiện với môi trường, và không tạo ra phụ phẩm độc hại.
3. Sản phẩm chất lượng cao cho ngành nuôi tôm:
   1. Các peptide kháng khuẩn này có thể được bổ sung trực tiếp vào thức ăn tôm để tăng cường hệ miễn dịch và bảo vệ tôm khỏi các bệnh như EHP, WSSV, và TPD.
4. Ứng dụng đa dạng:
   1. Không chỉ dùng cho tôm, sản phẩm thủy phân còn có thể áp dụng trong nuôi cá và các ngành chăn nuôi khác.

Vai trò của từng dòng men và các dòng enzyme trong phương pháp tạo tạo AMPs từ đạm thủy phân

1. a) Bacillus licheniformis và Bacillus spp.

• Sản xuất protease và các enzyme hỗ trợ phân giải nhanh protein thành peptide có hoạt tính sinh học.
• Ổn định quá trình thủy phân bằng cách kiểm soát sự phát triển của vi sinh vật không mong muốn.

1. b) Lactobacillus plantarum và Lactobacillus rhamnosus

• Tạo môi trường lên men lý tưởng (pH 4.5–5.5) cho các enzyme protease hoạt động hiệu quả.
• Tham gia vào việc tạo ra các peptide có cấu trúc lưỡng cực, làm tăng khả năng kháng khuẩn.

1. c) Vi khuẩn quang hợp PSB

• Thúc đẩy sự phân giải các hợp chất phức tạp, tạo điều kiện để enzyme và các men vi sinh khác hoạt động tối ưu.
• Đóng vai trò trong việc tăng giá trị sinh học của sản phẩm cuối cùng bằng cách bổ sung các hợp chất dinh dưỡng bổ trợ.

1. d) Enzyme thủy phân (Protease, Amylase, Lipase, Cellulase)

• Protease: Phân giải mạch protein chính để tạo các peptide kháng khuẩn.
• Amylase và Lipase: Phá vỡ tinh bột và chất béo để giải phóng protein bị bao bọc.
• Cellulase: Phân giải các hợp chất sơ khó tiêu, tăng cường hiệu suất thủy phân.

Việc sử dụng các dòng men vi sinh và enzyme phân giải từ IBAS để thủy phân bột đạm ruồi lính đen không chỉ giúp tạo ra các peptide kháng khuẩn (AMP) có giá trị cao mà còn mang lại lợi ích toàn diện cho ngành nuôi trồng thủy sản. Đây là một giải pháp bền vững, an toàn và hiệu quả, góp phần nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm, và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.