Probiotic tạo ra các chất kháng khuẩn có thể ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn có hại...

“Metchnikoff lần đầu tiên sử dụng thuật ngữ “probiotic” vào năm 1908; nó là sự kết hợp của các từ Hy Lạp “pro” và “bios” có nghĩa là “cho sự sống” (Prajapati et al., 2024). Theo Nyathi et al. (2024) và Majidi-Mosleh et al. (2017), probiotics được định nghĩa là các chất bổ sung vi sinh vật sống có tác động tích cực đến vật chủ bằng cách cải thiện thành phần vi sinh vật đường ruột của nó. Định nghĩa gần đây hơn mà FAO/WHO chấp nhận vào năm 2002 là “Các chủng vi sinh vật sống đơn hoặc hỗn hợp mang lại lợi ích sức khỏe mong muốn cho vật chủ khi được sử dụng đầy đủ”. Theo Dasriya et al. (2024), một vi khuẩn được coi là probiotic nếu nó không gây bệnh, có khả năng sản xuất số lượng tế bào sống, có lợi cho sức khỏe của vật chủ và cải thiện chức năng đường tiêu hóa. Các probiotics như Lactobacillus acidophilus, L. plantarum, L. lactis, L. bulgaricus, L. helveticus, L. casei, L. salivarius, Bifido bacterium spp., Enterococcus faecalis, E. faecium, Streptococcus thermophilus, vi khuẩn Escherichia coli và các loại nấm probiotic khác như Saccharomyces boulardii và Saccharomyces cerevisiae là những probiotics được sử dụng rộng rãi nhất. Việc sử dụng probiotics trong động vật nông nghiệp có lợi trong nhiều thập kỷ do cải thiện phản ứng miễn dịch, tăng cân và hiệu quả sử dụng thức ăn (Elghandour et al., 2024). Hiệu quả của probiotics phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm tuổi và loài của vật chủ, liều lượng thích hợp và lựa chọn tốt nhất các chủng vi sinh vật. Vì vậy, trước khi thêm probiotics vào chế độ ăn của động vật nuôi, cần phải cân nhắc kỹ lưỡng. Nghiên cứu này nhằm giải quyết việc bổ sung probiotics và sử dụng phụ gia trong thức ăn chăn nuôi và tác động của nó đến sự phát triển và sức khỏe của động vật, năng suất và chất lượng sản phẩm.

Năng suất động vật, sức khỏe tổng thể, sự phát triển và tăng trưởng bị ảnh hưởng đáng kể bởi hệ vi sinh vật đường ruột bản địa, giúp phát triển và phản ứng của hệ miễn dịch và cho phép chiết xuất chất dinh dưỡng từ thức ăn. Điều này được quan sát thấy ở động vật nhai lại, nơi vi khuẩn đường ruột cung cấp hơn 70% nhu cầu năng lượng hàng ngày của động vật. Quá trình lên men vi sinh của carbohydrate tạo ra một lượng đáng kể phần trăm đó, sau đó được sử dụng làm nguồn năng lượng dưới dạng axit béo dễ bay hơi được hấp thụ. Hơn nữa, khi quần thể vi sinh vật đi qua dạ cỏ và bị phân hủy trong ruột non, chúng có thể được sử dụng làm nguồn protein (protein vi sinh). Hệ thống miễn dịch của vật chủ tương tác với vi khuẩn đường ruột là điều đã được biết đến. Tuy nhiên, các tế bào điều hòa miễn dịch trong lớp đệm và các tế bào biểu mô ruột trong lòng ruột là các kênh giao tiếp gián tiếp giữa hai “hệ thống”. Biểu mô ruột, có hai vai trò quan trọng, tách biệt các tế bào miễn dịch và vi khuẩn. Bước đầu tiên liên quan đến việc tách biệt vật lý các tế bào miễn dịch của vật chủ khỏi bất kỳ vật liệu hoặc vi sinh vật ngoại lai nào. Bước thứ hai liên quan đến việc thông báo cho các tế bào miễn dịch về các hợp chất được tạo ra bởi hệ vi sinh vật đường ruột, kích hoạt phản ứng miễn dịch (Okumura và Takeda, 2017). Vì có sự “giao tiếp” giữa hệ miễn dịch bẩm sinh, biểu mô và hệ vi sinh vật bản địa, nên mối liên hệ giữa hệ vi sinh vật đường ruột và sức khỏe của vật chủ rất phức tạp. Sức khỏe của động vật được tăng cường bằng cách duy trì một hệ vi sinh vật phong phú và đa dạng (Conlon và Bird, 2015). Sức khỏe tổng thể, hành vi (ăn uống, xã hội và phản ứng căng thẳng) và sự phát triển của động vật đều bị ảnh hưởng tiêu cực bởi hệ vi sinh vật “mất cân bằng” (dysbiosis), trong đó số lượng vi khuẩn gây bệnh vượt quá số lượng vi khuẩn có lợi (Azad et al., 2022; Kraimi et al., 2019). Chế độ ăn uống, môi trường và di truyền vật chủ là một vài yếu tố được biết là ảnh hưởng đến sự phong phú và đa dạng của hệ vi sinh vật. Có một mối liên hệ phức tạp giữa ba khía cạnh này vì, tùy thuộc vào tình huống, một yếu tố có thể có ảnh hưởng lớn hơn yếu tố khác. Ví dụ, đường tiêu hóa (GIT) của động vật sơ sinh ban đầu “vô trùng”, nhưng các quần thể vi sinh vật từ mẹ và môi trường sớm lấp đầy nó. Đã có xu hướng gia tăng Firmicutes và Proteobacteria và giảm Bacteroidetes với chế độ ăn nhiều chất béo ở chuột (Hildebrandt et al., 2009). Cung cấp một ví dụ về cách thay đổi thức ăn thay đổi hệ vi sinh vật đường ruột. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng di truyền cũng đóng vai trò trong việc điều chỉnh hệ vi sinh vật (Bonder et al., 2016), nhưng vai trò này có thể bị lẫn lộn bởi các ảnh hưởng từ chế độ ăn uống và môi trường. Hơn nữa, nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc bổ sung probiotics có thể thay đổi và đa dạng hóa hệ vi sinh vật đường ruột. Probiotics đã được chứng minh là có thể bổ sung và tăng cường các vi sinh vật có lợi trong trường hợp dysbiosis (Su et al., 2024). Xác định thời điểm thích hợp để thay đổi trong chu kỳ sống của động vật là một trong những khó khăn liên quan đến việc sử dụng probiotics. Một số người đã đề xuất rằng vì những thay đổi trong hệ vi sinh vật trong giai đoạn trưởng thành là khá nhỏ, nên can thiệp để thay đổi hệ vi sinh vật nên diễn ra khi động vật còn nhỏ. Do đó, khi probiotics được sử dụng trong các giai đoạn tăng trưởng, cai sữa hoặc hoàn thành tăng trưởng, ví dụ, có tác động đáng kể đến hệ vi sinh vật đường ruột (Jørgensen et al., 2016).

Cơ chế hoạt động của Probiotic

Từ giữa những năm 1970, việc sử dụng probiotic cho động vật đã gia tăng. Trong chăn nuôi, các chất bổ sung probiotic được sử dụng như liệu pháp để giảm tỷ lệ mắc bệnh và tử vong, cải thiện hành vi ăn uống và tăng sản lượng thịt, sữa và trứng. Probiotic cũng được sử dụng trong ngành thực phẩm vì khả năng ức chế nhiều loại vi khuẩn có hại từ môi trường và chế độ ăn uống. Probiotic có khả năng ức chế vi khuẩn không mong muốn thông qua ít nhất hai cơ chế khác nhau: tiếp xúc trực tiếp giữa các tế bào và/hoặc tạo ra các hóa chất ức chế.

Probiotic tạo ra các chất kháng khuẩn có thể ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn có hại, bao gồm axit hữu cơ, bacteriocins, hydrogen peroxide và biosurfactants. Các chất thường được tạo ra bởi vi khuẩn probiotic là axit lactic và axit acetic, làm giảm pH và ức chế sự phát triển của mầm bệnh. Hơn nữa, thông qua việc sử dụng các chất dinh dưỡng và các vị trí bám dính trong ruột, probiotic cải thiện khả năng chống nhiễm trùng đường ruột. Probiotic chỉ tồn tại ở lượng nhỏ vì chúng bị phân hủy và tiêu hóa một phần trong ruột.

Tuy nhiên, probiotic đã được chứng minh là hiệu quả trong việc chống lại các vi khuẩn gây hại cho sức khỏe của vật chủ. Probiotic đóng vai trò quan trọng trong hệ thống miễn dịch bằng cách kích thích nó trên toàn cơ thể. Người ta cho rằng probiotic tham gia vào quá trình phức tạp kích thích hệ miễn dịch bẩm sinh bằng cách tăng cường biểu hiện của các thụ thể toll-like (TLRs), từ đó gây ra sự sản xuất các cytokine như interferon-γ (IFN-γ), interleukin-4 (IL-4) và yếu tố hoại tử khối u-α (TNF-α). Việc sử dụng probiotic đã được chứng minh là cải thiện khả năng chống bệnh và giảm căng thẳng chuyển hóa và tỷ lệ tử vong.

Một bữa ăn đơn giản được bổ sung với hỗn hợp probiotic gồm Lactobacillus casei, L. acidophilus, Bifidobacterium thermophiles và Enterococcus faecium đã tăng cường hàm lượng immunoglobulins (Ig) M và G ở gà tây, cải thiện khả năng chống bệnh và hiệu suất tăng trưởng của chúng. Ngoài ra, lợn con và lợn nái được điều trị với Bacillus cereus trong 56 ngày với liều lượng 2.6 × 10^5 và 1.4 × 10^6 cfu/g thức ăn đã tăng cường IgA trong ruột. Sự bài tiết IgA niêm mạc ngăn chặn mầm bệnh và độc tố bám vào các tế bào biểu mô.

Một nghiên cứu khác cho thấy việc cho cá (Carassius auratus) ăn Bacillus velezensis JW đã tăng cường biểu hiện của các gen cytokine điều hòa (TNF-α, IL-1, 4 và 10, IFN-γ) trong thận đầu và hoạt động của một số enzyme liên quan đến phản ứng miễn dịch trong huyết thanh, bao gồm glutathione peroxidase, alkaline phosphatase và acid phosphatase. Hơn nữa, nghiên cứu này cũng cho thấy cá được điều trị với Bacillus velezensis JW có tỷ lệ sống sót cao hơn khi đối mặt với vi khuẩn có hại.

Lactobacillus, đã được chứng minh là điều chỉnh quần thể vi khuẩn gây bệnh đường tiêu hóa, là một trong những probiotics phổ biến nhất (Chen et al., 2017). Ở lợn con và gia cầm, các mức Salmonella, Escherichia coli và coliform có thể được giảm hiệu quả bởi nhiều chủng Lactobacillus (Liu et al., 2014). Các nghiên cứu cho thấy việc cho bò ăn 109 CFU của Lactobacillus acidophilus NP51 hàng ngày trong 126 ngày đã giảm 37% sự phát tán của E. Coli O157:H7. Hơn nữa, Lactobacillus rhamnosus đã được chứng minh là hoạt động tốt trong nuôi trồng thủy sản chống lại một chủng Aeromonas salmonicida gây bệnh cao. Khả năng của Lactobacillus để đẩy lùi các vi khuẩn khác bằng cách cạnh tranh cho các vị trí bám dính và chất dinh dưỡng thường được ghi nhận là nguyên nhân giảm vi khuẩn có hại trong ruột. Điều này đòi hỏi một phân tích kỹ lưỡng về các quá trình cạnh tranh cho các vị trí bám dính. Tất cả các yếu tố được xem xét, sức khỏe và hiệu suất hệ thống miễn dịch của động vật nuôi dường như được cải thiện nhờ điều trị bằng probiotics…”

Trích dẫn từ "Researchgate.net"