Giới thiệu
Trên toàn cầu, chúng ta phải giảm sử dụng kháng sinh để giảm sự kháng kháng sinh. Khôi phục và tăng cường sự đa dạng của hệ vi khuẩn ruột bằng cách thêm các mảnh giàu mannan trong khẩu phần có thể được sử dụng để đạt được mục tiêu này.
Bài tóm tắt lược dịch trong tạp chí allaboutfeed.net do TS Helen Warren biên soạn (4/2019) với tiêu đề “Rehabilitating the gut microbiota”, viết về ruột đóng một vai trò quan trọng đối với sức khỏe và phúc lợi và là nơi chứa một cộng đồng vi sinh vật hết sức phức tạp. Sự xâm nhiễm xảy ra ngay sau khi sinh, với sự đa dạng và phức tạp tăng dần cho đến khi hệ sinh thái vi khuẩn đạt đến trạng thái tương đối ổn định. Sự đa dạng này rất quan trọng đối với chức năng của ruột như một hàng rào bảo vệ và cung cấp khả năng chống lại sự xâm nhập của các sinh vật gây bệnh, như Salmonella, Escherichia và Campylobacter, cũng như việc áp dụng những ảnh hưởng có lợi đối với chức năng miễn dịch. Các phần của bài tóm tắt được trình bày dưới đây.
Sinh lý ruột
Đường tiêu hóa là nơi chính của sự tiêu hóa và hấp thụ chất dinh dưỡng. Nó cũng là cơ quan nội tiết lớn nhất của cơ thể. Tuy nhiên, lớp lót biểu mô bao gồm một lớp tế bào riêng, cùng nhau hấp thụ các chất dinh dưỡng, cung cấp một hàng rào bảo vệ cho các mô bên trong và tạo ra các chất nhầy bảo vệ và các hợp chất kháng khuẩn. Biểu mô ruột bao gồm lông ruột (nhung mao) (Hình 1), nhô ra giống như ngón tay vào xoang ruột làm tăng đáng kể diện tích bề mặt khả dụng cho sự hấp thụ. Một số loại tế bào khác nhau gồm lớp biểu mô, cùng với nhau có ảnh hưởng đến tính nguyên vẹn của ruột và hàng rào phòng thủ kháng lại mầm bệnh. Các tế bào hấp thụ chính, tế bào ruột là phong phú nhất và được bao phủ trong các vi lông ruột. Chúng tiết ra các protein kháng khuẩn có hoạt tính chống lại vi khuẩn, nấm và động vật nguyên sinh. Các tế bào ruột được kết hợp chặt chẽ với nhau thông qua các “mối nối chặt chẽ”, để tạo thành một hàng rào vật lý ngăn chặn sự xâm nhập không kiểm soát của chất lỏng, vi khuẩn và các chất khác vào hệ thống cơ thể. Nếu các mối nối chặt chẽ này bị khiếm khuyết, ruột trở nên dễ thấm qua hơn, dẫn đến tình trạng gọi là ruột bị rò rỉ liên quan đến tiêu chảy và không bảo toàn.
Các tế bào hình đài cũng hiện diện trong biểu mô và tạo ra các chất nhầy, các protein tạo thành hàng rào chất nhầy bảo vệ trên bề mặt ruột. Ở dưới đáy lông ruột các hốc là các tế bào Paneth tạo ra các chất liệu kháng khuẩn và đóng một vai trò quan trọng trong sự phòng thủ miễn dịch. Ngoài các loại tế bào riêng biệt bao gồm biểu mô, toàn bộ hệ sinh thái của vi khuẩn, được gọi là hệ vi khuẩn đường ruột, tồn tại trong đường tiêu hóa. Cộng đồng vi sinh vật trong ruột này có liên quan đến việc kiểm soát mầm bệnh, chức năng miễn dịch, cung cấp chất dinh dưỡng và hình thái của ruột.
Vai trò của hệ vi khuẩn ruột
Hệ vi sinh vật đường ruột có thể rất thay đổi giữa các cá thể, tùy thuộc vào kiểu gen, tuổi, các yếu tố môi trường, khẩu phần và sự sử dụng các thuốc kháng khuẩn. Tuy nhiên, bất chấp sự thay đổi này, khoảng 90% các sinh vật đóng góp là nhóm vi sinh Bacteriodetes và Firmicutes. Hệ vi khuẩn ruột có thể ảnh hưởng hết sức đến sức khỏe vật chủ và có liên quan đến nhiều tình trạng của bệnh, chỉ để tên một số, bao gồm sự đề kháng insulin, bệnh tuyến tụy và bệnh tim mạch. Động vật được sinh ra không có hệ vi sinh vật ruột hiệu quả và việc nhiễm truyền và xâm nhập bắt đầu xảy ra ngay sau khi sinh. Sự xâm nhập vừa phát triển hệ miễn dịch vừa tiết chế phản ứng của nó với các kháng nguyên đồng thời cung cấp các chất dinh dưỡng, như một số vitamin và acid amin, cũng như các acid béo chuỗi ngắn. Nó được thiết lập tốt mà hệ vi khuẩn ruột có thể đóng một vai trò quan trọng trong tiêu hóa và hấp thụ thành phần thức ăn và do đó, cũng có thể ảnh hưởng tích cực đến việc giải phóng năng lượng từ khẩu phần.
Một quần thể vi khuẩn cộng sinh đa dạng có thể ức chế các vi khuẩn gây bệnh ở ruột xâm nhập và lây nhiễm vào ruột, một chức năng được gọi là kháng lại sự xâm nhập. Kháng lại sự xâm nhập hiệu quả đòi hỏi một hệ vi sinh vật rất đa dạng và phức tạp và những động vật có độ đa dạng thấp có khả năng dễ mắc các bệnh đường ruột hơn. Tính đa dạng của vi khuẩn ruột giảm cũng làm tăng nguy cơ xâm nhập của các vi khuẩn gây bệnh, dẫn đến viêm ruột và phản ứng toàn thân. Có bằng chứng cho thấy sự điều biến chức năng miễn dịch của hệ vi sinh vật đường ruột. Vi khuẩn ruột điều chỉnh sự biểu hiện của một số thụ thể trong ruột ảnh hưởng đến tính thấm của ruột. Sự mất cân bằng trong hệ vi sinh vật ruột có thể dẫn đến tăng tính thấm của ruột và các cytokine gây viêm không được kiểm soát, cũng như nhiễm độc nội độc tố máu chuyển hóa và kháng insulin.
Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ vi sinh vật đường ruột
Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ vi sinh vật đường ruột có thể được phân loại thành ba loại: liên quan đến vật chủ, sinh học và phi sinh học. Các yếu tố liên quan đến vật chủ bao gồm cấu trúc di truyền của riêng vật chủ và phân loại di truyền đã được xác định. Hệ miễn dịch của vật chủ cũng có đóng một vai trò. Cho đến nay, các yếu tố ảnh hưởng nhất là nguồn thực phẩm và môi trường. Lối sống và chế độ ăn uống của vật chủ đóng một vai trò quan trọng trong việc phát triển và duy trì hệ vi sinh vật đường ruột với các nguồn vi khuẩn môi trường góp phần vào sự xâm nhập ngay sau khi sinh. Khẩu phần ăn và thuốc cũng có tác động đáng kể đến cộng đồng vi khuẩn ruột, với các loại thuốc chiếm sự khác biệt lớn nhất giữa các cá thể. Khẩu phần là yếu tố chính quyết định cấu trúc cộng đồng vi khuẩn dạ cỏ. Thuốc, bao gồm, nhưng không giới hạn ở kháng sinh, có tác động đáng kể đến hệ vi sinh vật đường ruột và sau đó, đối với sức khỏe của vật chủ. Do tác động không đặc hiệu của chúng, sử dụng kháng sinh dẫn đến thay đổi hệ vi sinh vật ruột (Hình 2) và giảm sự đa dạng và tính phức tạp. Bởi vậy, sức đề kháng xâm nhập giảm và động vật trở nên dễ bị cảm nhiễm mầm bệnh đường ruột hơn. Sự đề kháng chiếm chỗ bị giảm này có liên quan đến một trong những mối đe dọa lớn nhất đối với cả thế hệ này và các thế hệ tiếp theo: sự kháng kháng sinh (AMR).
Tuy nhiên, tình trạng kháng kháng sinh luôn luôn xuất hiện, mức độ kháng thuốc hiện tại, có khả năng tăng lên đáng báo động và các báo cáo hiện có làm nổi bật mức độ nghiêm trọng của vấn đề này. Do đó, có một áp lực trên toàn cầu để giảm mức các thuốc kháng khuẩn sử dụng trong cả y học cho người và động vật và hạn chế sử dụng kháng sinh ở động vật chỉ sử dụng trong điều trị. Sử dụng kháng sinh chọn lọc cho việc mở rộng các loài kháng thuốc gây hại cho các chủng cộng sinh không kháng thuốc. Đáng lo ngại, ngay cả khi giảm sử dụng thuốc kháng khuẩn, tình trạng kháng kháng sinh vẫn xuất hiện ở những vật nuôi không nhận được kháng sinh như chất kích thích sinh trưởng (AGP), làm rõ rằng những hạn chế đơn giản là không đủ để chống lại sự đề kháng thuốc.
Phục hồi chức năng của hệ vi khuẩn ruột
Khôi phục và tăng cường tính đa dạng của hệ vi khuẩn ruột có thể được sử dụng trong kho vũ khí chống lại kháng kháng sinh (AMR). Về cơ bản, có ba bước để tăng tính đa dạng vi sinh vật: Bình thường hóa hệ vi sinh đường ruột - tăng cường tính đa dạng vi khuẩn, thay đổi cân bằng - giảm tải mầm bệnh và phá vỡ chu kỳ - giảm sử dụng kháng sinh. Nhiều chất bổ sung dinh dưỡng nhắm đến sức khỏe đường ruột với mục đích ổn định hệ vi khuẩn ruột và làm giảm tính nhạy cảm của vật chủ với bệnh, bao gồm các prebiotic, probiotic, enzyme và các chiết xuất thực vật. Các mảnh giàu mannan (MRF) đã chứng minh lợi ích đặc biệt phù hợp và có thể tái tạo đối với hệ vi sinh vật ruột. Kể từ năm 1999, việc sử dụng MRF trong thức ăn chăn nuôi ngày càng trở nên nổi bật, chủ yếu là do lệnh cấm của châu Âu đối với kháng sinh như chất kích thích sinh trưởng (AGP) dự phòng trong thức ăn chăn nuôi. Hầu hết các sản phẩm MRF có nguồn gốc từ vách tế bào của chủng nấm men, Saccharomyces cerevisiae.
Những thách thức về sức khỏe ruột có thể dẫn đến sự chiếm ưu thế của một nhóm vi khuẩn cụ thể, thường là Firmicutes. Các mảnh giàu Mannan có thể ảnh hưởng đến sự đa dạng của vi khuẩn bằng cách tăng tỷ lệ nhiễm Bacteroidetes, một nhóm vi khuẩn khác, đồng thời làm giảm sự phong phú của Firmicutes, do đó làm sửa lại sự cân bằng. Vi khuẩn Bacteriodetes tạo ra acetate, là chất nền cho vi khuẩn sản xuất butyrate. Butyrate từ lâu đã được liên kết với các tác dụng có lợi trên biểu mô ruột. Ngoài ra, việc giảm các vi khuẩn không mong muốn đã được ghi nhận khi đưa vào khẩu phần MRF. Như đã đề cập trước đây, tính đề kháng của sự xâm nhập khuẩn dựa vào sự đa dạng của vi khuẩn và nghiên cứu gần đây đã chứng minh rằng việc tăng cường đa dạng vi khuẩn có khả năng làm giảm tải lượng Campylobacter trong manh tràng. Ngoài ra, nhiễm Salmonella và E. coli có thể xảy ra bằng cách gắn hoặc xâm nhập của vi khuẩn vào tế bào, và MRF đã được chứng minh là làm giảm sự gắn kết mầm bệnh với tế bào ruột của heo sơ sinh. Vi khuẩn liên kết với các tế bào biểu mô thông qua các lectin mà vi khuẩn nhận biết các loại đường cụ thể trên bề mặt tế bào. Nhiều vi khuẩn gây bệnh được tìm thấy trong ruột có Type 1 fimbriae (dự đoán) mà chúng nhận biết và liên kết với mannose. Các mảnh giàu mannan có thể liên kết với các phần nhô ra nhận biết mannose này và ngăn chặn vi khuẩn liên kết với bề mặt tế bào, sau đó làm giảm nguy cơ xâm nhập của mầm bệnh.
Cải thiện năng suất
Viêm ruột thường là điều cần tránh và MRF có thể làm trung gian cho các phản ứng viêm trong ruột. Năm 2010, Aris và Bach đã quan sát thấy rằng việc đưa MRF vào khẩu phần của bê đã làm giảm và tăng biểu hiện tương ứng với các cytokine gây viêm và ít viêm hơn trong các mô cấy của mô ruột. Kết quả này vẫn nhất quán bất kể nhiễm trùng nhân tạo của các nhà nghiên cứu với E. coli. Ruột là cửa ngõ vào cơ thể và sự mất cân bằng trong hệ sinh thái vi khuẩn trong nó (gọi là chứng rối loạn) có thể ảnh hưởng sâu sắc và lâu dài đến sức khỏe của vật nuôi. Giải quyết sự mất cân bằng này có thể dẫn đến những cải thiện đáng kể về năng suất. Trong một phân tích tổng hợp gần đây, đã ghi nhận mức tăng 64 g/h/d trong mức tăng trọng trung bình hàng ngày ở bê được bổ sung MRF. Các tác dụng có lợi khác của việc đưa MRF vào khẩu phần để giải quyết tình trạng sức khỏe đường ruột bao gồm các trường hợp tiêu chảy và nhiễm trùng đường hô hấp ngày càng ít nghiêm trọng hơn.
Giảm sự phụ thuộc vào kháng sinh
Hệ vi khuẩn ruột có ảnh hưởng đáng kể đến sức khỏe, khả năng miễn dịch và sinh lý của vật chủ và có thể đóng vai trò giúp giảm sự phụ thuộc vào các thuốc kháng khuẩn. Tuy nhiên, một hệ vi khuẩn đa dạng và phức tạp là cần thiết để tối đa hóa khả năng chống lại sự xâm nhập của các loài gây bệnh và giảm tính cảm nhiễm bệnh. Các mảnh giàu mannan là một can thiệp vào khẩu phần đã được chứng minh là có thể cải thiện sự đa dạng trong hệ vi khuẩn đường ruột, dẫn đến giảm sự phụ thuộc vào kháng sinh.
PGS Bùi Xuân Mến, Trung tâm RD Vemedim lược dịch tóm tắt.
Tài liệu tham khảo
Warren H. (2019) Rehabilitating the gut microbiota.
