Bộ môn Công nghệ Sinh học – Thực phẩm
Ô nhiễm môi trường gây nhiều ảnh hưởng nguy hại cho sức khỏe của sinh vật nói chung và con người nói riêng, trong đó ô nhiễm kim loại nặng ở môi trường nước gây hại nhất, mà tiêu biểu là ô nhiễm cadmium, arsen, chì và kẽm. Đặc biệt, kim loại nặng có thể thâm nhập và tích tụ trong cơ thể người và sinh vật một cách trực tiếp hay gián tiếp qua chuỗi thức ăn và gây ngộ độc, gây bệnh (viêm và sưng ống thực quản, thần kinh co giật, thay đổi huyết áp, ung thư,…). Hiện nay trên thế giới có hàng triệu người đang bị phơi nhiễm Arsen. Arsen là yếu tố nguy cơ đứng thứ hai trong nước uống có mức độ ảnh hưởng lớn đến sức khỏe con người, có thể gây ra nguy cơ ung thư từ 0,1 - 0,3%. Arsen được tổ chức Y tế thế giới (WHO) xếp vào nhóm độc loại A. Tại Việt Nam, theo thống kê của Bộ Y Tế năm 2017, cả nước có 17 triệu người dân sử dụng nước bị nhiễm arsen do dùng nước từ giếng khoan chưa qua xử lý hoặc xử lý chưa triệt để, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe.
Tuy nhiên xác định độc tính của Arsen ở nước ta hiện nay còn hạn chế, đặc biệt là nghiên cứu sự ảnh hưởng của arsen trên mô hình động vật sống vẫn chưa được hiểu một cách đầy đủ. Từ những năm 1970, Cá ngựa vằn (Danio rerio) đã được nhà khoa học George Streisinger đưa vào phục vụ cho nghiên cứu khoa học. Đây là đối tượng được sử dụng nhiều trong các thí nghiệm vì chúng có những ưu điểm như chúng có kích thước nhỏ, khả năng sinh sản nhanh với số lượng lớn, thụ tinh ngoài, phôi lớn và trong suốt dễ quan sát, phát triển nhanh và rất dễ nuôi. Trong các giai đoạn phát triển của cá ngựa vằn, giai đoạn phôi và ấu trùng có thời gian phát triển nhanh nhất và độ nhạy cảm cao nhất. Chỉ với một nồng độ nhỏ hóa chất tác động lên giai đoạn này, ta cũng dễ dàng nhận thấy được sự thay đổi ở chúng. Vì thế, phôi và ấu trùng là một giai đoạn có ưu thế được lựa chọn để thực hiện nghiên cứu. Nghiên cứu này sử dụng phôi Cá ngựa vằn để đánh giá ảnh hưởng của Arsen lên sự sống của giai đoạn ấu trùng.
Nghiên cứu “Đánh giá hiệu quả bảo vệ của cao chiết rễ tóc Sâm Ngọc Linh (Panax Vietnamesis) đối với độc tính arsen trên mô hình cá ngựa vằn” nhằm đưa ra các ngưỡng gây độc của Arsen lên mô hình động vật sống, từ đó đề xuất khuyến nghị mức ảnh hưởng của nồng độ Arsen lên mô hình này. Và Nghiên cứu đã thực hiện một khảo nghiệm mới về ứng dụng chiết xuất từ thực vật (dược liệu), cụ thể là Sâm Ngọc Linh, để kiểm tra, đánh giá khả năng bảo vệ, nâng cao sức chống chịu trước độc tính của Arsen trên mô hình cá ngựa vằn.
Nghiên cứu đã đạt được một số kết quả nhất định như sau:
- Thông qua chỉ tiêu LD50, ngưỡng độc tính của arsen trên ấu trùng cá ngựa vằn được xác định ở nồng độ 1,0 mM, kể từ lúc bắt đầu phơi nhiễm ở ngày tuổi thứ 4.
- Ngưỡng độc tính của Sâm Ngọc Linh từ 400 - 1200 µg/ml sau 12h.
- Ở ngưỡng nhỏ hơn và bằng 200 µg/ml, dịch chiết Sâm Ngọc Linh không gây chết các ấu trùng cá ngựa vằn. Có thể dùng nồng độ này để thử nghiệm khả năng tăng chống chịu trước độc tính arsen.
- Dịch chiết từ rễ tóc Sâm Ngọc Linh (50-200 µg/ml) có tiềm năng bảo vệ, tăng kháng chịu trước độc tính của arsen ở nồng độ1,0 mM trên mô hình ấu trùng cá ngựa vằn.
Cá ngựa vằn kiểu hình nguyên bản
Sâm Ngọc Linh khai thác ngoài tự nhiên
Dàn bể nuôi cá ngựa vằn làm thí nghiệm
Sâm Ngọc Linh nuôi cấy mô thu rễ tơ
Lời kết:
(1) Nghiên cứu đã góp phần trong việc đánh giá ảnh hưởng của nồng độ Arsen lên ấu trùng cá ngựa vằn ở giai đoạn 4 -7 ngày tuổi. Phôi cá ngựa vằn sau khi thụ tinh được nuôi đến 4 ngày tuổi, cho tiếp xúc với dung dịch muối Natri Arsenit (NaAsO2) ở các nồng độ khác nhau và lô đối chứng trong môi trường nước máy sạch có pha Methylen blue. Kết quả cho thấy, ở nồng độ 1,0 mM trong 24h, phơi nhiễm Arsen gây ra cái chết cho hơn 50% đối tượng thí nghiệm và được xác định là ngưỡng gây độc (LD50) của Arsen trên mô hình nghiên cứu này.
(2) Nhằm thử nghiệm và đánh giá tiềm năng của cao chiết thảo dược trong việc giúp tăng sức chống chịu trước độc chất của Arsen, thử nghiệm các nghiệm thức với ấu trùng cá ở giai đoạn 3,5 ngày tuổi được cho tiếp xúc với dung dịch cao chiết rễ tóc Sâm Ngọc Linh ở nồng độ 50-200 µg/ml và 2 lô đối chứng không cho tiếp xúc dược liệu. Sau 12h tiến hành rút toàn bộ nước chứa dược liệu, cấp lại nước pha xanh methylen. Cho cá phơi nhiễm với Arsen ở nồng độ 1,0 mM ở các lô đã được ngâm dược liệu. Ở 2 lô đối chứng không được ngâm dược liệu, một lô không cho Arsen, một lô cho Arsen ở nồng độ 1,0 mM. Tiến hành ghi lại tỷ lệ ấu trùng còn sống và vẽ biểu đồ sự sống theo quy luật Kaplan - Meier. Kết quả cho thấy ở các lô có tiếp xúc với dược liệu trước khi phơi nhiễm Arsen, tỷ lệ ấu trùng chết giảm so với lô không có dược liệu. Kết quả bước đầu ghi nhận Sâm Ngọc Linh có tác dụng trong việc nâng cao sức chống chịu của ấu trùng cá ngựa vằn trước độc tính Arsen.
Tài liệu tham khảo để thực hiện nghiên cứu này.
1. Ann Susan, Kayalvizhi Rajendran, Kaviarasi Sathyasivam, Uma Maheswari Krishnan (2019), An overview of plant-based interventions to ameliorate arsenic toxicity, Biomedicine and Pharmacotherapy, 838-852.
2. Dan Li, Cailing Lu, JuWang, Wei Hua, Zongfu Cao, Daguang Sun, Hongfei Xia, XuMa (2009), Developmental mechanisms of arsenite toxicity in zebrafish (Danio rerio) embryos, Aquatic Toxicology, 229-237.
3. Nguyễn Thị Thanh Huyền, Đoàn Lê Minh Hiền (2016), Đánh giá ảnh hưởng của kẽm lên lên sự sống cá ngựa vằn giai đoạn ấu trùng (1-7 ngày tuổi), Tạp chí khoa học ĐHSP TPHCM, 103-116.
4. Trần Thị Thanh Hương, Lê Quốc Tuấn (2016), Cơ chế gây độc arsen và khả năng giải độc arsen của vi sinh vật, Hội thảo Môi trường và Phát triển bền vững, Vườn Quốc gia Côn Đảo, 83–87.
5. Nguyễn Thị Thu Hương, Nguyễn Thới Nhâm (2016), Tác dụng chống oxy hóa in vivo, chống stress và chống trầm cảm của Sâm Ngọc Linh Kon Tum, Trung tâm Sâm và dược liệu TP HCM, Viện dược liệu.
6. Hà Thị Loan, Dương Hoa Xô, Nguyễn Quốc Bình, Nguyễn Hoàng Quân, Vũ Thị Đào, Nathalie Pawlicki-Jullian, Eric Gontier (2014), Nghiên cứu tạo rễ tóc sâm ngọc linh Panax vietnamensis bằng phương pháp chuyển gen rol nhờ vi khuẩn Agrobacterium rhizogenes, Tạp chí Sinh học 2014, 36(1se): 293-300.
7. Hwang, P.P., Lin, S.W., & Lin, H.C. (1995), Different sensitivities to cadmium in tilapia larvae (Oreochromis mossambicus, Teleostei), Arch, Environ, Contam.
Toxicol, 29, 1 - 7.
8. J. C. Saha, A. K. Dikshit, M. Bandyopadhyay, K. C. Saha (1999), A review of arsenic poisoning and its effects on human health, Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 281-313.
9. Tamanna Kabir, Saeed Anwar, Jarin Taslem Mourosi, Jakir Hossain, Md. Golam Rabbane, Md. Masuder Rahman, Tohura Tahsin, Md. Nazmul Hasan, Manik Chandra Shill, Mohammad Jakir Hosen (2020), Arsenic hampered embryonic development: An in vivo study using local Bangladeshi Danio rerio model, Toxicology Reports, 155-161.
10. Westerfield, M. (2007), The zebrafish book. A guide for the laboratory use of zebrafish (Danio rerio). Eµgene, University of Oregon Press. Paperback.
Lưu Thu Hiền, Nguyễn Thành Vũ, TS. Đinh Thị Thủy (Khoa Kỹ thuật - Công nghệ, Trường Đại học Văn Hiến)