Nuôi trồng thuỷ sản là một ngành công nghiệp có nhiều triển vọng phát triển trên toàn thế giới. Một trong những bước đầu tiên trong nuôi thủy sản đơn tính là sản xuất cá rô phi toàn đực; vì vậy, hormone được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực này.
Biểu đồ minh hoạ các khía cạnh khác nhau của Androgen trong nuôi trồng thuỷ sản (ví dụ cá rô phi) và môi trường.
Đã có một sự quan tâm ngày càng tăng trong cách các hormone tác động đến sinh học của cá. Nhiều nhà nghiên cứu trên khắp thế giới đã khảo sát cách Androgen có thể tương tác với nhiều hệ thống của cơ thể; tuy nhiên, hiếm khi ai trong số họ cố gắng tìm cách cải thiện hormone hoặc tìm một phương án thay thế.
Nghiên cứu này tập trung vào những ảnh hưởng tiềm ẩn của hormone, đặc biệt là Androgens đối với hệ thống miễn dịch của cá, và các giải pháp.
Cách đây hàng thập niên, nhiều nhà nghiên cứu đã khảo sát vai trò của hormone trong việc điều chỉnh đáp ứng và chức năng các hệ thống khác nhau của cơ thể trong các động vật có xương sống. Rõ ràng là các hormone giới tính có tác động đến các hệ cơ quan khác nhau của cơ thể bao gồm cả hai nhóm hệ thống miễn dịch (bẩm sinh và thích nghi).
Trong giai đoạn đầu của sự phát triển cá con, các gen quyết định giới tính và nhiễm sắc thể giới tính thông qua steroidogene (Hình 1) đang hoàn thiện các tuyến sinh dục đối với đực và cái. Sản xuất hormone steroid có thể làm gián đoạn giai đoạn này, dẫn đến sự thay đổi giới tính mà không ảnh hưởng đến kiểu gen. Hầu hết các phương pháp sản xuất cá đơn tính đều nhắm tới sự hình thành steroid trong giai đoạn phát triển ban đầu.
Con đường steroidogenesis sản xuất cá đơn tính
Hình 1. Con đường steroidogenesis sản xuất cá đơn tính. Testosterone được chuyển thành 11-ketotestosterone (11-KT) thông qua các hoạt động của 11β-hydroxylase và 11β-hydroxysteroid dehydrogenase. 11β-hydroxysteroid dehydrogenase chuyển cortisol thành cortisone. Aromatase chuyển testosterone thành 17 β-oestradiol.
Hình 2. Các phương pháp khác nhau được sử dụng trong sản xuất cá đơn tính, trong đó kỹ thuật sử dụng các hormone là phổ biến nhất. (Các phương pháp sử dụng bên trái: cảm ứng xung điện, xử lý nhiệt, di truyền nhiễm sắc thể giới tính, lai tạo giống đặc biệt và chọn lọc tự nhiên; Bên phải: Sử dụng hormone sinh dục)
Kết quả
1. Tác động của Androgen đến tỷ lệ chết
Nhìn chung, nuôi ấu trùng cá và sản xuất thường bị cản trở bởi tỷ lệ tử vong cao. Mặt khác, bất kỳ sự gián đoạn nào trong khả năng miễn dịch của ấu trùng cá sẽ đe doạ sự sống sót của chúng. Steroid tổng hợp dùng trong sản xuất giống đơn tính gây ra tỷ lệ tử vong cao ở một số loài. Ở cá tạp, MT (Methyl-testosterol) đã ảnh hưởng tiêu cực đến tỷ lệ sống sót, và tỷ lệ tử vong trên 50% ở cá rô phi .
Gần đây, Abo-Al-Ela et al. đã chứng minh rằng MT tăng tỷ lệ tử vong của cá bột được xử lý; hơn nữa, tỷ lệ tử vong này tương quan với biểu hiện gen liên quan đến miễn dịch trong suốt quá trình xử lý. Hơn nữa, tỷ lệ tử vong đã được hiển thị tăng khi tăng liều MT trong một số loài cá rô phi đã ghi nhận.
2. Ảnh hưởng của Androgens đối với môi trường
Androgens và Estrogen đã được phát hiện như là chất gây ô nhiễm trong môi trường, đặc biệt là trong các hệ thống nông nghiệp; Androgens có thể lan rộng sang các loài không phải là mục tiêu, bao gồm giai đoạn đầu của cá, gây ra độc tính tế bào, dị dạng phôi và sự chậm nở của trứng.
Rivero-Wendt et al. cho thấy nguy cơ ô nhiễm môi trường tiềm ẩn của MT ở nồng độ 0.004 mg/L đủ để gây ra sự thay đổi Vitellogenin (Vtg) như một chỉ thị về sự căng thẳng của cá hoặc ô nhiễm môi trường.
3. Tác động của Androgens lên miễn dịch
Về miễn dịch, các hormone steroid đóng một vai trò quan trọng trong điều hòa hệ thống miễn dịch. Tuy nhiên, có rất nhiều tranh luận liên quan đến ảnh hưởng của Androgens trong việc ngăn chặn hoặc kích thích mức độ miễn dịch. Nói cách khác, chúng có thể ảnh hưởng tích cực hoặc tiêu cực đến sức khoẻ và sự phát triển của cá.
Trên mức androgen cho phép, các mạng lưới gen liên quan đến đáp ứng miễn dịch bẩm sinh bị ảnh hưởng bởi điều trị DHT và bằng MT ở cá Rô phi. MT là một chất phân giải nội tiết nghiêm trọng và có tác dụng độc tính trên lymphocyte của cơ thể; nó cũng làm tăng tần số trao đổi sắc tố và làm giảm động học chu trình tế bào.
Tại Ai Cập, các trang trại cá rô phi cá rô phi đã được báo cáo có mức độ RBCs và bạch huyết bào thấp. Ngoài ra, tác động phá hoại của MT đã được mở rộng đến hoạt động của enzyme chống oxy hoá và sao chép gen sau khi tiếp xúc hoặc ăn khẩu phần ăn có chứa MT. Các steroid khác, như 11-ketotestosterone (11-KT), đã được báo cáo để ức chế phản ứng miễn dịch bẩm sinh và các đường hô hấp ở cá gai ba lá và cá chép.
Kết luận
Nuôi cá và sản xuất là một sự đầu tư quan trọng. Nuôi cá đơn tính, đặc biệt là cá đực, rất cần thiết; và hormone được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp này. Tuy nhiên, các hormone sẽ làm thay đổi các hệ thống cơ thể khác nhau, có thể ảnh hưởng đến sự nhạy cảm của cá với bệnh tật và nhiễm trùng cơ hội và chúng có thể gây ô nhiễm môi trường.
Do đó, cần tiến hành các nghiên cứu sâu hơn để tìm ra những cách an toàn hơn để đảm bảo sản xuất thủy sản đơn tính, chẳng hạn như sử dụng di truyền như nhiễm sắc thể YY (cá thể đực) hoặc bổ sung các chất như vitamin C có thể điều chỉnh tác dụng của hormone.
Nguồn: Ssciencedirect được kiểm duyệt bởi Farmtech VietNam.