SYNBIOTIC VÀ SỨC KHỎE CỦA RUỘT

Giới thiệu

Ngành công nghiệp thịt gia cầm đã năng động hơn ngành công nghiệp trứng trong những năm qua. Các công ty nhân giống gà thịt đang nỗ lực hết sức để tạo ra thế hệ con cháu tạo ra năng suất thịt (ức) cao hơn, tỷ lệ chuyển hóa thức ăn thấp hơn và tăng trọng tốt hơn. Do tốc độ tăng trưởng nhanh hơn, một phần năng lượng được sử dụng trong quá khứ để duy trì sức khỏe và khả năng kháng bệnh hiện được chuyển hướng sang tăng trưởng cao hơn và sản xuất dẫn đến tăng nguy cơ phản ứng miễn dịch tiêu cực. Tăng tỷ lệ mắc các rối loạn tuần hoàn và cơ xương khớp là nguyên nhân chính gây chết trong độ tuổi sinh trưởng và kết thúc (Gibbs). Do tốc độ tăng trưởng nhanh hơn, các vấn đề về sinh lý và miễn dịch, gia cầm có ít thời gian cho sự trưởng thành của ruột.

Bài tóm tắt lược dịch trong tạp chí en.engormix.com do TS Chalikwar biên soạn (7/2020) với tựa đề “Synbiotics and gut health” viết về việc ứng dụng các chất phụ gia sinh học probiotic và prebiotic trong dinh dưỡng gia cầm mang lại nhiều lợi ích. Các phần tóm tắt của bài viết được trình bày dưới đây.

Tổng quan về ruột

Ruột là cơ quan miễn dịch lớn nhất của cơ thể, chứa khoảng 70% tế bào miễn dịch trong cơ thể. Chi phí thức ăn vẫn còn khoảng 70% tổng chi phí sản xuất và thức ăn. Ruột là cơ quan quan trọng nhất có thể khiến gia cầm tiếp xúc với nhiều yếu tố thông qua ruột. Trong thời gian ấp, trọng lượng ruột non phôi thai tăng nhanh hơn trọng lượng cơ thể. Cho đến 17 ngày ấp trọng lượng của ruột non là khoảng 1%, tức là 3,5% trọng lượng cơ thể khi nở. Ruột non của gà con mới nở là chưa trưởng thành và trải qua những thay đổi về hình thái, sinh hóa, những thay đổi của enzyme và hấp thu trong 14 ngày đầu tiên sau khi nở nhưng 24 giờ đầu rất quan trọng cho sự phát triển của ruột. Tiếp cận thức ăn và nước trong vòng 6-10 giờ sau khi nở sẽ giúp phát triển các vi lông nhung (microvilli) và có tác động lớn đến việc cải thiện khả năng hấp thụ của ruột.

*Hình 1: Ảnh hưởng của chọn lọc di truyền đến năng suất thịt ức ở gà thịt.*

Hệ vi sinh đường ruột

Đường tiêu hóa của gia cầm có một cộng đồng đa dạng gồm vi khuẩn, virus, nấm và động vật nguyên sinh, được gọi là hệ vi sinh của ruột nhưng đại biểu bị chi phối bởi vi khuẩn. Ruột trưởng thành có khoảng 800 loài vi khuẩn, trong khi đó, một con gà con một ngày tuổi không nở ra với hệ vi sinh được thiết lập. Hệ vi sinh vật đường ruột tiêu thụ khoảng ~ 20% năng lượng khẩu phần và bao gồm Lactobacillus, Clostridium, Bifidobacterium, Bacteroides, Enterococcus, Streptococcus, Firmicutes, Proteobacteria và các loại khác. Vi khuẩn đường ruột có hại chính là Salmonella, Clostridium và E. coli.

Chức năng của hệ vi sinh vật ruột

Cải thiện tiêu hóa và hấp thu (Jayaraman et al., 2013).
Kiểm soát chất độn ướt có liên quan đến sản xuất ammonia.
Kiểm soát mầm bệnh đường ruột bằng cách loại trừ cạnh tranh (Bernet et al., 1994).
Cải thiện kết cấu của lông nhung và vi lông nhung (Biloni et al., 2013).
Điều chỉnh chức năng miễn dịch (Borchers et al., 2009).
Sản xuất vitamin B & K (Ken Yoshi, 2019).
Khôi phục chức năng hàng rào ruột (Llopis et al., 2005).

*Hình 2: Tác động của quần thể vi khuẩn trong đường tiêu hóa.*

Hệ miễn dịch của ruột gia cầm

Bursa và Thymus là các cơ quan miễn dịch chính, nơi sản sinh và biệt hóa tế bào miễn dịch diễn ra. Các tế bào miễn dịch chức năng rời khỏi các cơ quan miễn dịch đầu tiên và đến các cơ quan bạch huyết thứ cấp như Lách, Tủy xương, Tuyến Harder và Mô bạch huyết liên kết với phế quản (BALT) & Mô liên kết bạch huyết ruột (GALT) (Ciriaco et al., 2003).

Các cơ quan bạch huyết chính trong ruột là GALT, tuyến Bursa của túi Fabricius, hạnh nhân manh tràng, mảng Peyer và các kết tập lympho ở tiết niệu và tiền hậu môn. GALT đại diện cho một thành phần của mô bạch huyết liên kết niêm mạc (MALT) bao gồm mô phế quản, nước bọt, vòm họng và mô bạch huyết sinh dục - niệu và hoạt động như tuyến phòng thủ đầu tiên trên bề mặt niêm mạc (Suzan and Jeurissen, 1989).

Rối loạn hệ khuẩn ruột

Rối loạn hệ khuẩn ruột là sự mất cân bằng trong hệ vi sinh vật đường ruột do hậu quả trì trệ của đường ruột. Điều này dẫn đến việc hấp thụ chất dinh dưỡng kém trong ruột dẫn đến chất độn ướt, sản sinh amoniac quá mức và sau đó là chuyển hóa thức ăn kém hơn và giảm trọng lượng cơ thể. Nó thường được đặc trưng bởi sự mỏng đi của thành ruột cùng với đầy khí chất chứa trong ruột lỏng. Rối loạn hệ vi khuẩn ruột có thể do stress môi trường, thông gió kém, điều kiện úm kém, thách thức virus hoặc vi khuẩn, bệnh cầu trùng, an toàn sinh học kém hoặc phản ứng với thay đổi thức ăn.

*Hình 3: Bất thường của phân do rối loạn khuẩn ruột ở trại gà thịt và gà đẻ.*

Synbiotic là gì?

Probiotic và Prebiotic được sử dụng trong sự kết hợp hiệp đồng được gọi là Synbiotic.

Synbiotic là hỗn hợp giúp cải thiện sự sống sót và cấy ghép các chất bổ sung khẩu phần của vi khuẩn sống trong đường tiêu hóa, bằng cách kích thích sự sinh trưởng hoặc bằng cách kích hoạt chuyển hóa các vi khuẩn thúc đẩy sức khỏe.

Synbiotic có tác dụng hiệp đồng vì chúng:

Thúc đẩy sự phát triển của các chủng vi khuẩn có lợi hiện hành.
Hoạt động để cải thiện sự sống sót, cấy ghép và sinh trưởng của các chủng vi khuẩn probiotic mới được thêm vào
Tăng sự tồn tại bền bỉ của men probiotic trong đường tiêu hóa.

Probiotic

Probiotic được định nghĩa là “các vi sinh vật sống” mà khi được sử dụng với số lượng đầy đủ sẽ mang lại lợi ích sức khỏe cho vật chủ chủ (WHO, 2001). Các chế phẩm sinh học probiotic thường được sử dụng là các chủng vi khuẩn hình thành bào tử và không bào tử và nấm men. Trong số các loài không định cư, loài được ưa thích nhất là Bacillus subtilis, vì nó có một lớp nội bào tử bền, bảo vệ, là một loài kỵ khí không bắt buộc, có khả năng chịu nhiệt ở nhiệt độ ép viên và các loài như Lactobacillus, Bifidobacterium, Enterococcus, Streptococcus, vv. Là những loài xâm nhập tốt ở dạng sinh dưỡng và có thể có sẵn hoặc không có vi nang.

Nấm men, Saccharomyces cerevisiae là một loại men vi sinh probiotic thường được sử dụng. Các probiotic có thể làm ảnh hưởng đến việc giao tiếp tín hiệu ở vi khuẩn gây bệnh, do đó ảnh hưởng đến khả năng gây bệnh của chúng và cuối cùng ngăn chặn sự xâm nhập của đường tiêu hóa (Medellin-Pena et al., 2007). Các bào tử B. subtilis sinh trưởng trong lòng ruột, tiêu thụ oxy, tạo ra một điều kiện hiếu khí thuận lợi hơn cho Lactobacilli tự nhiên, sản xuất acid lactic, cuối cùng kiểm soát mầm bệnh.

Phương thức hoạt động của men vi sinh probiotic

Những thay đổi gây ra bởi men probiotic trong biểu mô ruột được nêu bật bằng việc giảm pH của xoang, hoạt tính kháng khuẩn và bài tiết các peptide kháng khuẩn ức chế sự xâm nhập của vi khuẩn và ngăn chặn sự bám dính vào các tế bào biểu mô. Theo nghĩa này, chúng cải thiện hàng rào ruột bằng cách duy trì các protein giao nhau chặt chẽ, nâng cao việc sản xuất các cytokine (TNF-α, IFN-γ, IL-10 và IL-12) (Arvola et al., 1999), lần lượt, gây ra sự bài tiết IgA ở niêm mạc ruột, gây ra sự giải phóng chất nhầy (Gupta and Garg, 2009).

Các chất nhầy, lớp glycoprotein khi tiếp xúc với nước, tạo thành một lớp màng bôi trơn và bảo vệ biểu mô ruột chống lại mầm bệnh, tạo thành một hàng rào vật lý giữa biểu mô và chất chứa của lòng ruột (Sequeira et al., 2008), giữ các vi khuẩn này ở một nơi an toàn trong lòng ruột (Mattar et al., 2002). Trong ruột, các probiotic tương tác với tế bào ruột, tế bào hình đài goblet, tế bào M từ các mảng Peyer, tạo thành mô liên kết bạch huyết ruột (GALT) và những tương tác này dẫn đến sự gia tăng số lượng IgM và IgA góp phần vào hàng rào chống lại vi khuẩn gây bệnh (Szajewska et al., 2001). Ngoài ra, có một tác dụng đối kháng thông qua việc tiết ra các chất ức chế sự sinh trưởng và phát triển của các vi khuẩn gây bệnh như các kháng sinh vi khuẩn, các acid hữu cơ và peroxide hydrogen (Patterson and Burkholder, 2003; Oumer et al., 2001; Mazmanian et al., 2008).

*Hình 6: Duy trì các protein nối chặt (Mao et al., 1996).*

Những lợi ích bổ sung của các men probiotic

Giảm chất béo & triacylglycerol trong gan, thân thịt và huyết thanh (Santoso et al., 1995), giảm hàm lượng mỡ bụng (Delni et al., 2003) và tăng đáng kể lượng protein trong thịt (Kalavathy et al., 2003) . Giảm đáng kể các bất thường ở xương / vỏ trứng (~ 10%) bằng cách tăng khả năng tiêu hóa, tính khả dụng sinh học và bồi lắng canxi, phospho và các khoáng chất khác (Panda et al., 2006). Cải thiện việc giữ chất lượng thịt sau khi giết mổ và trong quá trình đông lạnh (Kabir, 2009).

Prebiotic

Prebiotic là các thành phần thức ăn không tiêu hóa, có ảnh hưởng có lợi đến vật chủ kích thích chọn lọc sự sinh trưởng và / hoặc hoạt động của một hoặc một số lượng vi khuẩn hạn chế trong hệ thống tiêu hóa và do đó cải thiện sức khỏe của vật chủ (Gibson and Roberfroid, 1995). Fructo oligosaccharide (FOS), Galacto oligosaccharide (GOS) và Mannan oligosaccharide (MOS) là các prebiotic thường được sử dụng ở gia cầm (Ferreira et al., 2011).

Mannan Oligosaccharide (MOS)

MOS là một protein thành tế bào bên ngoài, còn được gọi là carbohydrate chức năng có nguồn gốc từ thành tế bào của nấm men Saccharomyces cerevisiae (Kaplan and Hutkins, 2000). Do các liên kết beta, nó không thể được tiêu hóa bởi các chất tiết enzyme nội sinh và cách duy nhất là tiêu hóa của vi sinh vật. Từ góc độ an toàn thực phẩm, các prebiotic được coi là tác nhân phòng ngừa và có thể được phân loại rộng rãi thành một trong những tác nhân làm giảm hoặc loại trừ mầm bệnh gây ngộ độc thực phẩm xâm nhập hoặc ngăn chặn sự xâm nhập của mầm bệnh đoi vào. Niêm mạc ruột có cấu trúc polysaccharide trên bề mặt của chúng tương thích với các loại lectin.

Hình 7: Cơ sở hạ tầng của tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae.

coli, Salmonella chứa các lectin trên bề mặt của chúng giúp chúng gắn vào các tế bào biểu mô ruột và điều này sẽ được ngăn chặn bởi MOS (Markovik et al., 1997). Các mannans của nấm men cũng đã được chứng minh là hoạt động như chất bổ trợ miễn dịch và phản ứng miễn dịch bắt đầu trực tiếp bằng cách liên kết với các đại thực bào và tế bào trình diện kháng nguyên tua gai có chứa các lectin type-C của thụ thể mannose (Sheng, 2006).

*Hình 8: lợi ich của Mannan Oligosaccharide (MOS).*

Chức năng của MOS

Kiểm soát Salmonella & E. coli trong ruột (Spring et al., 2000).
Tăng chiều dài của lông nhung trong ruột (Trevino et al., 1990).
Hoạt động như một nguồn thực phẩm cho hệ vi sinh vật đường ruột (Houdijk et al., 1997; Hillman, 2001).
Kết dính các các độc tố nấm mycotoxin phân cực và không phân cực do cấu trúc phức tạp và diện tích bề mặt lớn hơn (Juodeikiene et al.,).
Cải thiện sức khỏe của lông nhung và tạo môi trường thuận lợi cho vi khuẩn Lactobacilli và bifidobacteria tự nhiên trong ruột (Nava, 2005).
Giảm stress bằng cách tăng hấp thu vitamin, tổng hợp enzyme và trao đổi protein.
Điều biến hệ miễn dịch niêm mạc, hệ thống và chức năng của các tế bào biểu mô (các tế bào T, tế bào B, tế bào tua gai, đại thực bào, tế bào chết tự nhiên và cytokine) (Fedorak and Madsen, 2004).
Cải thiện tăng trọng cơ thể, hệ so6`1 chuyển hóa thức ăn và miễn dịch tổng thể.

Một số điểm trong khi chọn MOS đúng

MOS lý tưởng cần ổn định ở nhiệt độ cao và pH acid.
Nên duy trì lâu hơn trong ruột mà không cần hấp thu nhiều để kiểm soát hiệu quả các vi khuẩn gây bệnh như Salmonella và E. coli.
Ghi nhận theo dõi về sự ngưng kết mầm bệnh trong ống nghiệm.

β-Glucan (1,3 / 1,6)

β-glucan là một phần của Saccharomyces cerevisiae với hoạt tính 1,3/1,6 đặc hiệu.
β-glucan là một công cụ điều chỉnh phản ứng sinh học đã được chứng minh khoa học (BRM) và bộ điều hòa miễn dịch không đặc hiệu (Hong. F; Yan. J; Baran).
Tăng hoạt động của các tế bào thực bào, bao gồm các thụ thể Dectin-1.
Kích hoạt các đại thực bào, Tế bào NK, Tế bào T và Tế bào B bao gồm các cytokine và bổ sung được chọn (Vetvicka and Oliveira).

Hình 9: Vai trò của β-glucan trong miễn dịch của ruột.

Sau khi hấp thu, các đại thực bào phân giải β-glucans thành các tiểu phần nhỏ hơn và giải phóng chúng trong một số ngày. Không có β-glucans, các đại thực bào sẽ mất nhiều thời gian hơn để tiêu hóa mầm bệnh. Các đại thực bào được kích hoạt sẽ hoạt động hiệu quả hơn và tiêu diệt mầm bệnh nội bào và ngoại bào với tốc độ nhanh hơn. Những dị thể được kích hoạt này sẽ di chuyển trong dòng máu và kiểm soát mầm bệnh một cách hiệu quả. Sẽ có tình trạng miễn dịch của gia cầm được cải thiện và điều đó sẽ phản ánh tích cực trong tất cả các thông số sản xuất.

Kết luận

Với sự thay đổi từ việc sử dụng kháng sinh thường xuyên trong chăn nuôi gia cầm, sự quan tâm đã tăng lên trong việc bổ sung thức ăn thay thế. Các synbiotic dưới nhiều hình thức khác nhau cung cấp một phương tiện để thay đổi hệ vi sinh vật đường tiêu hóa để mang lại lợi ích cho gia cầm theo nhiều cách. Có bằng chứng cho thấy hệ vi sinh vật đường tiêu hóa phát triển tương đối sớm trong vòng đời của gà con, thậm chí có thể ở trong trứng (Ilina et al., 2016). Bổ sung prebiotic ở tring trứng đã được khám phá và đây có thể là một phương tiện đầy hứa hẹn để đạt được sự nhất quán cao hơn về hiệu quả của prebiotic và điều biến chức năng miễn dịch (Madej et al., 2015). Có rất nhiều nguồn lực vẫn đang được khám phá như những sự lựa chọn thay thế cho sự phát triển của chăn nuôi gia cầm.

PGS Bùi Xuân Mến, Trung tâm RD Vemedim.

Tài liệu tham khảo

Chalikwar, A. 2020. Synbiotics and gut health.

https://en.engormix.com/poultry-industry/articles/synbiotics-gut-health-t44603.htm.