Phần 1 đại cương về cá nóc

Ngộ độc cá Nóc là Nguyên nhân gây tử vong với tỷ lệ cao ở nhiều nước trên thế giới, nhất là các nước Châu Á như : Nhật Bản , Thái Lan , Việt Nam,...Việc nghiên cứu về độc tố có trong cá

Mở đầu

Cá Nóc đã được biết đến từ lâu là sinh vật chứa độc tố thần kinh cực độc có Khả năng gây ngộ độc cấp tính cho người và gia súc Ngộ độc cá Nóc là Nguyên nhân gây tử vong với tỷ lệ cao ở nhiều nước trên thế giới, nhất là các nước Châu Á như : Nhật Bản , Thái Lan , Việt Nam, Việc nghiên cứu về độc tố có trong cá Nóc đã được bắt đầu từ những năm 60 Độc tố Tetrodotoxin (TTX) được tìm thấy nhiều nhất ở các loài cá nóc thuộc họ Tetraodontidae TTX bền với nhiệt, ở nhiệt độ lớn hơn 2200C nó chuyển sang màu sẫm nhưng vẫn không bị nóng chảy: trong môi trường axit nó chuyển thành hợp chất axit hydroclotetrodoic C11H17O8N3HCl; trong môi trường kiểm TTX chuyển thành hợp chất không no là axit anhydrotetrodoic C11H19O9N3 Nhiều nhà khoa học trên thế giới, đặc biệt

là các nhà khoa học Nhật Bản đã có nhiều công trìnhnghiên cứu về TTX, đặc biệt là các nghiên cứu về tính chất lý, hóa học, Tác dụng dược học và một số ứng dụng của độc tố này trong y dược học cũng như việc ngăn ngừa và điều trị các trường hợp ngộ độc do ăn

cá Nóc Các tác giả ở Việt Nam cũng đã có các công trình nghiên cứu về độc tính, tách chiết độc tố TTX và tác dụng dược lý của TTX Do vậy, việc nghiên cứu về độc tính cá nóc, thành phần và hàm lượng các độc tố trong cá nóc rất có ý nghĩa khoa học và thực tiễn, giúp cho các nhà quản lý đưa ra các giải pháp nhằm giảm thiểu số vụ ngộ độc, sử dụng hợp lý nguồn lợi cá nóc độc cho mục đích y học và nghiên cứu khoa học của nước nhà

Phần 1: Đại cương về cá Nóc

1 Tổng quan về các Nóc

1.1 Khái quát về cá Nóc

Tên gọi cá Nóc có nguồn gốc từ tập tính và hình dạng của cá Nóc

Tiếng Anh có tên sau: Putierfish, Blowfish, Swellfish (cá phinh) Globefish

Bộ cả Nóc (danh pháp khoa học Tetraodontiformes, còn gọi là Plectognathi) là một bộ cáthuộc phân lớp cá vây tia (Actinopterygli) Đôi khi nhóm cả này được phân loại như là một phân bộ của bộ cá vược (Percifonnes) Tuy nhiên, trong cây phân loại thông dụng hiện nay, bộ cá Nóc thuộc

Ngành động vật có xương sống (Vertebrata)

Phần ngành có so (Craniata)

Lớp cá xương (Osteichthyes)

Phân lớp cá vây tia (Actinopterygii)

Liên bộ cá vược (Percomorpha)

Bộ cá Nóc (Tetraodontifomes)

1.2 Đặc điểm chung của bộ cá Nóc

Cả Nóc gồm những loài cá sống chủ yếu ở những vùng biển nhiệt đới, có đặc điểm chung

là thân ngắn, vậy nhỏ, xương hàm và xương gần hàm gắn liền với nhau thành mỏ cứng thích nghi với tập tính bắt mồi cắn dập vỏ động vật thân mềm và giáp xác

Về tổng thể, bộ Tetraodontiformes chứa 11 họ còn sinh tổn với khoảng 360 loài và

khoảng 9 họ đã tuyệt chủng Phần lớn các loài là cá nước mặn, nhưng có vài loài là cả nước ngọt Cá Nóc nước ngọt và nước lợ có ở Ấn Độ, Đông Nam Á, New Guinea,

Australia và Châu Phi Xét về mặt sinh thái học, các loài thuộc họ cá Nóc hòm

(Ostraciontidae), cả Nóc (Tetraodontidae), cả Nóc nhóm (Diodontidae) thuộc về nhóm cárạn san hô, phân bố rộng rãi dọc bờ biển và các quần đảo ngoài khơi (Hoàng Sa, Trường Sa)

1.3 Đặc điểm về hình dạng

Hình thể: Cá nóc là loại cá không tồn tại vảy & vây bụng, các vây sót lại rất mềm & dai Phần thân trên của cá nóc tròn như 1 quả bóng, và phần bên dưới gần đuôi cũng mảnh mai như phần đông các loài cá khác Đầu cá kha khá tròn, mắt to và hơi lồi, miệng nhỏ – tròn – răng rất khỏe Cá nóc là loài không tồn tại khe mang mà chỉ có 1 lỗ mang, kích thước trung bình khoảng 15 – 35 cm, có loài nhỏ hơn, và có loài lớn tới 150 cm.

Mồm và răng: mồm tuy nhỏ nhưng răng rất khỏe Hàm trên có hai răng, hàm dưới có hai răng Răng rất sắc có màu trắng, màu đỏ hoặc màu khác.

Vây cá: Không có vây bụng, đây là đặc điểm quan trọng để nhận biết cá Nóc với cá khác Cá Nóc có hai vây ngực, một vây lưng, một vây hậu môn và một vây đuôi (5 vây).

Vẩy cá: Cá Nóc không có vẩy Một số có nhiều gai do vẩy cá tiến hó Một số loài có các tấm vẩy hình lục giác liên kết với nhau tạo thành lớp giáp cứng có 4 gờ dạng hình hộp.

Xương cá: xương cá Nóc có đặc trưng rõ rệt, cá Nóc không có xương sườn và các xương dăm ở phần thịt các loài cá khác.

Dạ dày: dạ dày có thể co dãn, hút được nhiều nước và không khí để phồng lên.

Mắt cá Nóc: một mắt có thể nhắm lại được.

Hình 1: Hình dạng cá Nóc

2 Tổng quan về cá Nóc biển Việt Nam

2.1 Đặc điểm nhận dạng cá nóc biển Việt Nam

Họ cá nóc hòm (Ostraciidae), họ cá nóc ba răng (Triodontidae), họ cá nóc bốn răng

(Tetraodontidae) và họ cá nóc nhím (Diodontidae) và chúng đều thuộc bộ Tetraodontiformes Đặc điểm quan trọng để nhận biết và phân biệt với các loài cá khác là cá nóc không có vây bụng và các vây đều không có gai cứng Vây lưng và vây hậu môn nằm đối diện hoặc gần đối diện với nhau và chúng nằm cách xa vây ngực, gần với vây đuôi Vây đuôi thường tròn hoặc bằng hoặc lõm nông (trừ cá nóc ba răng có vây đuôi chẻ sâu) Cá nóc không có khe mang, mang chỉ còn là lỗ mang và ngay sau lỗ mang là gốc vây ngực Thân cá nóc không có vảy Cá nóc nhím có gai sắc nhọn như lông nhím Cá nóc hòm có lớp giáp cứng liên kết với nhau thành hình hộp bao quanh cơ thể Miệng cá nóc bé nhưng răng khoẻ; xương hàm và xương gần hàm gắn liền với nhau thành mỏ cứng thích nghi với các loài thức ăn có vỏ cứng Cá nóc không có xương sườn và các xương dăm ở phần thịt Dạ dày cá có thể co dãn và ở nhiều loài cá nóc có thể hút được nhiều nước hoặc không khí để làm phồng tròn bụng lên như quả bóng.

2.2 Thành phần loài cá nóc thuộc vùng biển Việt Nam

Cá nóc phân bố khá rộng cả về không gian và khía cạnh sinh thái Một số loài ưa sốngđáy, trong khi số khác sống ở các rạn san hô có độ sâu từ vài chục mét đến hàng trămmét hay các vùng nước ven bờ, đầm lầy, cửa sông; thậm chí một số ít loài còn sống ởnước ngọt, sông suối, hồ Cá nóc là loài ăn tạp, sống đơn lẻ hoặc theo đàn và thườngkhông di cư

Trên thế giới có khoảng 246 loài cá nóc, bao gồm cả cá nóc nước mặn và nước ngọt,chúng sống ở các khu vực biển nhiệt đới hoặc cận nhiệt đới của Thái Bình Dương, ấn

Độ Dương và Đại Tây Dương Tại Việt Nam, theo kết quả điều tra sơ bộ của Việnnghiên cứu Hải sản, có 49 loài thuộc 18 giống, nằm trong 4 họ: cá nóc nhím(Diodontidae), cá nóc hòm (Ostraciidae),cá nóc (Tetraodontidae), cá nóc ba rang(Triodontidae) sống ở biển, trong đó họ Cá nóc (Tetraodontidae) là chủ yếu, chiếmkhoảng 85% Vùng biển Đông Nam Bộ phong phú nhất về số lượng loài cá nóc, có 38loài thuộc 15 giống, nằm trong 3 họ cá nóc Vùng biển miền Trung cũng là nơi phân bốnhiều cá nóc, với 34 loài, thuộc 18 giống nằm cả trong 4 họ cá nóc Khu vực Vịnh Bắc

Bộ có khoảng 15 loài, trong khi vùng biển Tây Nam Bộ chỉ có khoảng 10 loài

Họ cá nóc bốn răng Tetraodontidae phân bố rất rộng, chúng xuất hiện từ vùng biển ven

bờ đến vùng biển xa bờ, từ vịnh Bắc Bộ đến vịnh Thái Lan Vùng có mật độ cao là vùngbiển ven bờ Hải Phòng - Quảng Ninh, vùng biển ven bờ Nghệ An – Hà Tĩnh, vùng biểnQuảng Nam – Đà Nẵng, Bình Định ở vùng biển miền Đông Nam Bộ cá nóc phân bốnhiều ở vùng biển Bình Thuận, nơi tập trung là phía Nam đảo Phú Quý, vùng biển BếnTre – Bạc Liêu cũng là khu vực họ cá nóc bốn răng phân bố với mật độ cao ở vùngbiển Tây Nam Bộ, họ cá nóc bốn răng phân bố nhiều ở khu vực mũi Cà Mau kéo dàilên quần đảo Nam Du, các khu vực khác mật độ phân bố của họ cá nóc này thấp hơn

Hình 2: cá Nóc bốn răng

Họ cá nóc nhím phân bố chủ yếu ở vùng biển miền Trung, mật độ phân bố cao ở cácvùng: Quảng Nam – Đà Nẵng, Quảng Ngãi, Bình Thuận – Khánh Hoà ở vùng biểnĐông Nam Bộ, họ cá nóc nhím chủ yếu ở phía Đông Nam đảo Phú Quý và phía TâyNam Côn Sơn Vịnh Thái Lan ít bắt gặp họ này

Hình 3: cá Nóc nhím

Họ cá nóc hòm xuất hiện nhiều ở vùng biển miền Trung và Đông Nam Bộ, hiếm khi bắtgặp ở vịnh Bắc bộ hay vịnh Thái Lan Một số khu vực họ cá nóc hòm phân bố tập trunglà: vùng biển Quảng Nam – Đà Nẵng, vùng biển Khánh Hoà và vùng biển Vũng Tàu,chủ yếu là khu vực xung quanh đảo Côn Sơn kéo dài xuống phía Nam của vùng biểnĐông Nam Bộ

Hình 4: cá Nóc hòm

Họ cá nóc ba răng chỉ mới bắt gặp ở Miền Trung

Hình 5: cá Nóc 3 răng

Tổng trữ lượng cá nóc trên toàn vùng biển Việt Nam (năm 2005) khoảng 37.400 tấn,trong đó ở vùng biển Trung Bộ khoảng 16.000 tấn, Tây Nam Bộ khoảng 7.800 tấn vàvịnh Bắc Bộ khoảng 5.600 tấn Cá nóc khai thác chủ yếu là các loài: cá nóc tro (L.lunaris), cá nóc vàng (L spdiceus), cá nóc chấm da cam (T pallimaculatus) và cá nócvây vàng (Takifugu sp)

2.3 Sản lượng khai thác và trữ lượng cá Nóc ở vùng biển Việt Nam

2.3.1 Sản lượng cá Nóc ở vùng biển Việt Nam

Phương tiện khai thác cá nóc hiện nay chủ yếu là lưới kéo đáy, bao gồm lưới kéo đơn và lưới kéo đôi Sản lượng cá nóc chiếm khoảng 2,46% tổng sản lượng chuyến biển, sản lượng khai thác bình quân khoảng 3,7 kg / giờ Cá nóc độc thuộc họ Tetradontidae chiếm ưu thế về sản lượng khai thác (2,04% tổng số), trong khi họ Diodontidae và Ostraciidae chiếm một phần nhỏ sản lượng khai thác Về loài, cá nóc đuôi trắng (Lagocephalus gloveri) và cá nóc mắt to (Lagocephalus lunaris) là những loài cho năng suất đánh bắt cao, chiếm tỷ trọng lớn trong sản lượng đánh bắt, trong khi các loài cá nóc khác có năng suất thấp, năng suất đánh bắt và chiếm

tỷ trọng nhỏ trong tổng chuyến đi đánh bắt.

2.3.2 Trữ lượng cá Nóc ở vùng biển Việt Nam

Trữ lượng cá Nóc ở biển Việt Nam ước tính khoảng 37387 tấn, trong đó vùng biển miềnTrung chiếm khoảng 44,6%; vùng biển đông Nam bộ chiếm 20,6%; 7 vùng biển tây Nam

bộ chiếm 21,6% và vùng biển Vịnh Bắc bộ chiếm khoảng 14,9% tổng trữ lượng Họ cáNóc (Tetraodontidae) chiếm khoảng 84,7% tổng trữ lượng cá Nóc, cá Nóc Hòm và cáNóc Nhím chỉ chiếm 4,0% và 11,3% tổng trữ lượng Cá Nóc Vàng, cá Nóc thu là nhữngloài có trữ lƣợng nhiều và chiếm ưu thế so với các loài khác

Bảng :Trữ lượng cá Nóc ở Việt Nam năm 2005

(epoxymethanoxy)quinazolin-10-olat, có cấu trúc hóa học, công thức phân tử và phân tử lượng như sau:

Hình 6: Công thức hoá học của TTX

+ pKa (H2O) = 8,76; pKa (50% alcol) = 9,4

cũng được phát hiện cùng với TTX ở các loài khác như loài sâu Cephalothrix simula, sa giông Cynops ensicauda,

- Các dẫn chất của acid tetrodonic

2 Phân bố và nguồn gốc của tetrodotoxin trong tự nhiên

2.1 Phân bố của TTX trong tự nhiên

Nghiên cứu đầu tiên về độc tố cá nóc được bắt đầu tại Nhật Bản vào thập niên 1860 Lúc

đó, các nhà khoa học đã điều tra, phát hiện sự có mặt của độc tố trong các loài cá cùng với tác động, ảnh hưởng của chúng đến các loài sinh vật khác

Năm 1948, nghiên cứu của Tani về độc tính của cá nóc là cơ sở khoa học quan trọng cho việc thiết lập tiêu chuẩn an toàn cộng đồng đối với độc tố này Nghiên cứu hóa độc tố đầutiên được tiến hành bởi nhà hóa học Tahara vào năm 1909 , ông đã tách chiết thành công độc tố thô từ cá nóc (0,2% độ tinh sạch) và đặt tên là tetrodotoxin (TTX) theo loài cá nóc đầu tiên phát hiện thấy có chứa độc tố này

Nhiều nhà khoa học khác tiếp tục nghiên cứu và cho rằng bản chất của Tetrodotoxin có thể là một amin hoặc đường Quá trình nghiên cứu này không có tiến triển gì khả quan cho đến tận năm 1950 (41 năm sau nghiên cứu đầu tiên của Tahara), Yokoo đã tách đượcđộc tố ở dạng kết tinh từ trứng của loài cá nóc Fugu rubripes rubripes, đặt tên là

spheroidine Cuối cùng, Tsuda và Kawamura đã kết tinh được độc tố tinh bằng phương pháp sắc ký (1952), và sau đó là hàng loạt các kết quả tách chiết khác như của Arakawa

và cs từ trứng của loài F stictonotum, Goto và cs từ trứng của loài F vermiculare vermiculare, và Kotake và cs từ trứng của nhiều loài cá nóc Ngoài ra, sự phát hiện TTXđược bài tiết từ da của một số loài cá nóc đã xếp TTX vào dạng độc tố có nguồn gốc từ

da Phát hiện sinh học này rất lý thú, nhưng dấu hiệu rõ ràng của dạng độc tố có nguồn gốc từ da cá nóc vẫn còn là điều chưa lý giải được

Tính đến năm 1978, số lượng bài báo công bố về độc tố TTX ước tính trên 500, với số lượng đề tài rất phong phú; tuy nhiên cho đến nay, cơ chế sinh tổng hợp và tính chất hóa học của TTX còn là tiêu đề của nhiều ý kiến tranh luận Trong những năm 90 trở về đây, nhóm nhà khoa học Nhật Bản, đứng đầu là Noguchi đã phát hiện và chứng minh rằng TTX là sản phẩm cộng sinh giữa các nhóm vi sinh vật và cá nóc Họ đã và đang nghiên cứu về cơ chế sản sinh độc tố TTX cũng như các yếu tố môi trường có liên quan đến quá trình này nhằm giải thích mối liên quan giữa sinh vật mang độc tố và môi trường sống.Trong hội thảo quốc tế lần thứ 3 về Hóa học các Hợp chất Tự nhiên tổ chức vào tháng 5 năm 1964 tại Kyoto, Mosher và cs đã công bố ghi nhận của mình về sự tương đồng giữa độc tố Tarichatoxin tách từ loài sa giông Taricha torosa với TTX Phát hiện này đã phủ nhận giả thuyết trước đó là độc tố TTX chỉ được phát hiện trong họ cá nóc

Tetraodontidae Điều ngạc nhiên là TTX cũng được tìm thấy trong bộ ếch nhái, một lớp động vật có một khoảng cách phổ hệ rất xa với cá nóc Hội thảo năm 1964 đánh dấu một bước ngoặt quan trọng trong lịch sử nghiên cứu độc tố cá nóc

Hình: Phân bố độc tố TTX trong một số loài tự nhiên

Như vậy, TTX tồn tại trong các động vật tự nhiên không chỉ ở loài cá nóc mà còn một số loài khác như bạch tuộc vòng lam H spp., sa giông, …, ở nhiều khu vực khác nhau Ngoài TTX, các dẫn chất của TTX cũng xuất hiện, với tỷ lệ khác nhau, tùy từng loài, khuvực

2.2 Nguồn gốc của TTX trong tự nhiên

Để chứng minh giả thuyết TTX do VSV cộng sinh sinh ra, nhiều thí nghiệm đã được tiến hành Takashi Matsui (1981) đã nuôi thử nghiệm loài cá nóc không độc Takifugu

rubripes nhưng có bổ sung thêm độc tố TTX vào thức ăn Kết quả cho thấy độc tố TTX không phải do chính cá nóc tiết ra mà là do tích tụ được qua nguồn thức ăn Trong một sốcông bố gần đây có đề cập tới nguồn gốc của độc tố cá nóc, có tác giả cho rằng cá nóc không có gen mã hóa tetrodotoxin (TTX) hoặc các tiền chất của nó mà thay vào đó, vi sinh vật sống cộng sinh trong cá nóc đã thực hiện quá trình sinh tổng hợp TTX

Vi khuẩn sản sinh TTX lần đầu tiên được Yasumoto và cs (1986) báo cáo , người đã chứng minh TTX trong dịch nuôi cấy của Pseudomonas sp Năm 1986, Noguchi và cũngphát hiện TTX trong tế bào Vibrio sp Tiếp theo, Shimizu và cs (1987) đã kiểm tra khả năng tạo TTX của một số chủng vi khuẩn biển đặc trưng từ các bộ sưu tập chủng, phần lớn là từ ATCC và Ngân hàng vi khuẩn biển Quốc gia Aberdeen, Scotland Kết quả nhận được cho thấy 10/15 chủng Vibrionaceae cùng với Photobacterium phosphoreum có khả năng tạo dạng tetrodotoxin khan là anhydrotetrodotoxin ít độc, nhưng nó có thể dễ dàng chuyển thành tetrodotoxin trong dung dịch, đặc biệt khi ở pH thấp A.salmonicida là nguồn bệnh đặc trưng của cá và Plesiomonas shigelloides, nhóm vi khuẩn đường ruột của

cá nước ngọt cũng sinh anhydrotetrodotoxin, trong khi đó E coli và 05 chủng

Alteromonas được nghiên cứu giả thiết là tetrodotoxin hoặc tetrodotoxin dạng khan Những kết quả nhận được cùng với kết quả nghiên cứu của các tác giả khác cho phép nhóm nghiên cứu giả thiết là tetrodotoxin trong các cơ quan của động vật là sản phẩm của

vi sinh vật biển Nếu động vật tích lũy sản phẩm vi khuẩn trong cơ thể của chúng điều đó

có nghĩa đây là mối quan hệ cộng sinh Năm 1990, để khẳng định lại giả thuyết nguồn gốc sinh học của TTX, Matsui và cộng sự đã tiến hành nuôi 2 loài cá nóc, một không độcTakifugu rubripes và một có hàm lượng độc cao Takifugu niphobles, mỗi nhóm 10 con, bằng loại thức ăn có bổ sung thêm vi khuẩn sản sinh TTX, Shewanella putrefaciens Kết quả cho thấy sau một tháng nuôi, mẫu gan cá nóc không độc Takifugu rubripes trở nên cóđộc 12 tố TTX

Đây là minh chứng đầu tiên khẳng định vi khuẩn Shewanella putrefaciens là nguyên nhânkhiến cá nóc trở lên độc Vi khuẩn sản sinh TTX phần lớn được phân lập và định loại từ các cơ thể có TTX và các môi trường sống khác nhau ở Nhật Bản từ khi phát hiện đầu tiên được công bố năm 1986 Kết quả các chi Vibrio, Pseudomonas, Pasteuralla,

Aeromonas và Plesiomonas chiếm đa số Chi Vibrio chiếm hơn 35% trong đó V

alginiliticus là loài chính và cũng là vi khuẩn chủ yếu sinh TTX

Việc phát hiện vi khuẩn sản sinh TTX trong gần hai thập kỷ qua củng cố quan điểm là TTX có nguồn gốc từ vi sinh vật cộng sinh tìm thấy trong cơ thể có TTX và quan điểm này ngày càng được công nhận rộng rãi trên toàn thế giới Sự có mặt của vi khuẩn sản sinh TTX trong cá nóc cũng chứng minh đặc tính biến động mùa vụ hàng năm của độc tính trong cá nóc và hiện tượng cá nóc nói chung không độc hơn trong mùa đẻ trứng nhưtrước đây vẫn nghĩ mà nó phụ thuộc vào hoạt tính của vi khuẩn TTX cộng sinh sống trong cơ thể vật chủ Ở Việt Nam, để tìm hiểu thêm về khả năng tích luỹ độc tố TTX ở một số sinh vật, Đào Việt Hà và đã tìm hiểu khả năng tích lũy độc tố tetrodotoxin ở nhuyễn thể, ốc hương Babylonia areolata khoảng một tháng tuổi được nuôi bằng thức ăn chế biến từ gan và cơ cá nóc chấm cam Torquigener gloerfelti với liều độc 33,4 MU/g trong thời gian 05 tháng Lô ốc hương được cung cấp thức ăn chế biến từ cá nóc độc có tốc độ sinh trưởng thấp hơn so với lô đối chứng được cho ăn bằng thức ăn công nghiệp Độc tính TTX trong ốc hương gia tăng liên tục theo thời gian nuôi Sau 02 tháng thí nghiệm, TTX trong ốc hương đạt giá trị độc tính tương đương ngưỡng an toàn thực phẩmđối với độc tố này (10 MU/g) và gấp khoảng 2,3 lần ở thời điểm kết thúc thí nghiệm (sau

05 tháng nuôi) Mặt khác, sau khoảng thời gian này, có đến 57,1% số cá thể ốc hương chứa độc tính TTX vượt ngưỡng an toàn và đặc biệt có những cá thể biểu hiện độc tính khá cao (>50 MU/g) Những kết quả đạt được cho thấy ốc hương có khả năng tích lũy độc tố TTX cao từ nguồn thức ăn có chứa TTX Năm 2015, nhóm nghiên cứu Nguyễn TúHoàng Khuê và cs cũng đã phân lập được vi sinh vật Enterococcus faecium AD1 sản sinh TTX từ cá nóc ở biển Việt Nam

3 Độc tính của tetrodotoxin và các dẫn chất