Ứng dụng probiotics trong kiểm soát bệnh đường ruột ở vật nuôi

Trước đây, các chất bổ sung trong thức ăn mang tính kháng khuẩn đã được sử dụng để kiểm soát nhiều bệnh vi khuẩn và ký sinh trùng ở các loài động vật nuôi. Tuy nhiên, như đã nói ở trên việc sử dụng các chất bổ sung có tính kháng khuẩn trong thức ăn bị cấm ở châu Âu năm 2006 đã dẫn tới sự gia tăng nguy cơ nhiễm các bệnh đường tiêu hóa. Trong số các động vật nuôi thì gia cầm (poultry) bị ảnh hưởng nhiều nhất bởi sự gia tăng bệnh xoắn khuẩn (spirochaetosis) đường ruột, bệnh nhiễm khuẩn E. coli (colibacillosis) và bệnh viêm hoại tử ruột. Những bệnh đường ruột do E. coli (ETEC) ở lợn cũng đã gia tăng. Do đó, việc kiểm soát và thay thế các biện pháp dự phòng cần được xây dựng.

Kiểm soát Salmonella trong chăn nuôi gà thịt giống

Như đã biết, chế phẩm probiotic là một dạng thức ăn thay thế, hoặc ”thực phẩm chức năng” có thể được sử dụng cho việc dự phòng (prophylaxis) ở động vật nuôi và con người. Hiện nay, có rất nhiều sản phẩm probiotic thương mại cho gia súc. Các sản phẩm probiotic thương mại hiện nay có thể chia làm hai loại, các sản phẩm có hoạt tính loại trừ cạnh tranh đã được xác định và các sản phẩm có hoạt tính loại trừ cạnh tranh chưa được xác định. Trong các sản phẩm có tính loại trừ cạnh tranh đã được xác định, các vi sinh vật tạo nên sản phẩm đã được xác định rõ ràng và có thể có chứa một loại hoặc nhiều loại vi sinh vật probiotic. Ngược lại, các sản phẩm có tính loại trừ cạnh tranh không xác định, là những sản phẩm mà các dịch nuôi cấy vi khuẩn có một phần hoặc hoàn toàn chưa được xác định thành phần loài. Ở cả hai loại chế phẩm probiotic thương mại này thì liều lượng sử dụng là yếu tố quan trọng quyết định tới hiệu quả của chế phẩm. Liều khuyến cáo khác nhau của mỗi vi sinh vật trong các sản phẩm là do hoạt tính probioticvà những hạn chế của sản xuất công nghiệp. Liều được khuyến cáo thường nằm trong giới hạn 108 – 1010 CFU vi khuẩn/kg thức ăn.

Các sản phẩm có tính loại trừ cạnh tranh đầu tiên được phát triển bởi Nurmi và Rantala (1973) được chỉ định sử dụng cho gà. Sản phẩm này được sử dụng bằng cách dùng ống dẫn trực tiếp vào diều của gà con. Tuy nhiên, phương pháp này khá thủ công, khó áp dụng cho những người chăn nuôi hàng nghìn gia cầm. Vì thế, trong những năm qua các phương pháp tạo dạng viên, viên nang, bột nhão, bột và dạng hạt đã được phát triển để đưa các chế phẩm probiotic vào thức ăn gia súc. Đối với gia cầm, phương pháp được ưa thích khi sử dụng các sản phẩm probiotic là qua nước uống, mặc dù qua đường này có thể gặp phải vấn đề nảy sinh khi gà không chịu uống nước có chứa sản phẩm probiotic. Các hệ thống nhỏ giọt đã được phát triển để cải tiến phương pháp sử dụng probiotic ở gà con.

Kiểm soát hiệu quả bệnh đường ruột ở vật nuôi bằng chế phẩm BioOne StrongGut

Những hiểu biết về cơ chế hoạt động như nhân tố dự phòng của các chế phẩm probiotic trong đường ruột của vật chủ còn nhiều hạn chế, hiện tại vẫn chỉ là những phỏng đoán. Các cơ chế được nhiều nhà khoa học chấp nhận bao gồm: sự tiết các hợp chất kháng vi sinh vật (antimicrobial compound), tính cạnh tranh trong việc gắn vào các thụ thể của tế bào vật chủ, tính cạnh tranh các chất dinh dưỡng cần thiết và sự kích thích hệ thống miễn dịch của vật chủ. Bên cạnh đó, các bào tử sử dụng qua đường miệng, nảy mầm trong đường ruột của gà và có khả năng tạo ra các hợp chất kháng khuẩn sau khi bào tử nảy mầm trong đường ruột của vật chủ cũng đã được chứng minh bởi Cartman và cs năm 2008. Tuy nhiên, rất ít nghiên cứu chỉ ra được rõ ràng các hợp chất kháng khuẩn bởi những thí nghiệm in vitro đến in vivo.

Thực tế, probiotic hiện đã được sử dụng rộng rãi trong chăn nuôi gia súc, gia cầm và nuôi trồng thủy sản, vì chúng giúp giảm dịch bệnh và tăng năng suất vật nuôi. Rất nhiều công thức probiotic được sử dụng cho vật nuôi, tuy nhiên chủ yếu vẫn là các vi khuẩn lactic, như EnterococcusLactobacillus, mặc dù BacillusStreptococcus cũng là thành phần của một số sản phẩm.

Một số nghiên cứu gần đây cho thấy rằng ngoài các vi sinh vật gây bệnh bám dính vào các tế bào biểu mô và kiểm soát hoạt động của tế bào này, một số loài vi sinh vật cộng sinh cũng ảnh hưởng tới hoạt động của các tế bào biểu mô. Bên cạnh đó, các nhân tố gây stress ở động vật bao gồm môi trường sống, dinh dưỡng, việc cai sữa, sự vận chuyển…cũng gây ức chế khả năng kháng bệnh và tăng nguy cơ nhiễm trùng ở vật nuôi. Hơn nữa, sự sinh trưởng của một số vi khuẩn gây bệnh lại được kích thích bởi sự gia tăng của các hormone stress như norepinephrine và epinephrine. Vì vậy, cần có nhiều thông tin và những nghiên cứu thực nghiệm hơn nữa để xác định probiotic là nhân tố dự phòng hiệu quả ở vật nuôi.

(Nguồn: Nguyễn Văn Duy (Chủ biên), Công nghệ probiotic. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2015)

BioOne hiện có đầy đủ các sản phẩm probiotics đơn dòng và đa dòng đã được chứng minh rộng rãi có thể mang lại hiệu quả rõ rệt cho sức khỏe động vật nuôi.

– Các sản phẩm probiotics đơn dòng như: BioOne Probi (mang các chủng Bacillus sinh bào tử), BioOne Lactic (mang các chủng vi khuẩn lactic). Đây là dòng nguyên liệu vi sinh cao cấp, dùng làm nguyên liệu điều chế các chế phẩm men vi sinh, men tiêu hóa, Probiotic, chất bổ sung thức ăn chăn nuôi, chế phẩm xử lý môi trường dùng trong Thú y, Thủy sản và Môi trường.

– Các sản phẩm probiotics đa dòng cho hệ tiêu hóa động vật như: BioOne StrongGut (được phát triển chuyên biệt dùng riêng cho từng nhóm động vật: động vật thủy sản, gia súc gia cầm, gia súc ăn cỏ). Công dụng chính bao gồm: (1) Bổ sung các vi sinh vật sống và enzyme có lợi cho hệ tiêu hóa của động vật thủy sản (tôm, cá, ốc) và gia súc gia cầm (heo, bò, gà, vịt, dê,…); giúp vật nuôi tăng cường tiêu hóa và hấp thu chất dinh dưỡng; phát triển tốt và khỏe mạnh. (2) Phòng và hỗ trợ điều trị các bệnh về đường ruột như bệnh tiêu chảy, phân trắng ở vật nuôi; phòng ngừa hội chứng chết sớm

– Các sản phẩm probiotics đa dòng cho làm sạch chuồng trại vật nuôi như: BioOne SuperClear. Công dụng chính bao gồm: (1) Làm sạch chuồng trại vật nuôi. (2) Phân hủy các chất hữu cơ từ thức ăn dư thừa, phân tôm, xác tảo, làm sạch nhầy nhớt trong tầng đáy ao. (3) Chuyên cắt tảo và làm sạch nhớt bạt trong ao nuôi, ổn định màu nước. (4) Làm sạch nước, giảm mùi hôi thối, giảm khí độc, làm đáy ao sạch, ít bùn đen. (5) Tăng lượng oxy hòa tan trong nước.

Ứng dụng probiotics nhằm thay thế kháng sinh trong chăn nuôi

Sự ra đời của thuốc kháng sinh và việc sử dụng chúng trong điều trị các biểu hiện lâm sàng của bệnh nhiễm trùng đã có những tác động lớn đến sức khỏe động vật và an sinh. Các chất kháng khuẩn mặc dù hiệu quả trong việc tiêu diệt các vi sinh vật mục tiêu gây nhiễm trùng nhưng cũng có những tác dụng phụ do làm thay đổi hệ vi sinh vật bản địa. Cụ thể, kháng sinh gây ra tiêu chảy là kết quả của sự mất cân bằng hệ vi sinh vật và thường là sự phát triển quá mức của các loài vi khuẩn đã hiện diện ở đường ruột.

Ngoài việc áp dụng trực tiếp trong kiểm soát nhiễm trùng, việc sử dụng thuốc kháng sinh nồng độ thấp trong thức ăn chăn nuôi đã cho thấy mối tương quan với tình trạng sức khỏe tốt hơn và cải thiện về hiệu suất chuyển đổi thức ăn (tăng cân hiệu quả) của vật nuôi. Vì thế, thuốc kháng sinh đã được sử dụng như “chất kích thích tăng trưởng” trong thức ăn chăn nuôi từ những năm 1940. Ngay từ khi bắt đầu có khái niệm về chất kích thích tăng trưởng, đã có một cuộc tranh luận của các nhà khoa học về việc sử dụng các chất kháng sinh ở nồng độ thấp như thế nào cho hợp lý và có hay không có sự gia tăng tính kháng kháng sinh của hệ vi khuẩn trong vật nuôi.

WHO cảnh báo tình trạng sử dụng thuốc kháng sinh trong chăn nuôi đang ở mức báo động

Những bằng chứng từ các kết quả nghiên cứu được thống kê trong năm thập kỷ qua cho thấy tính kháng thuốc kháng sinh của vi khuẩn ở động vật nuôi đã được công nhận là một vấn đề y tế cần được quan tâm trong ngành thú y. Việc sử dụng các chất kháng sinh ở động vật được coi là một yếu tố chính làm xuất hiện tính kháng kháng sinh của vi khuẩn. Tuy nhiên, vấn đề này nên được đặt trong bối cảnh việc sử dụng tự do không kiểm soát thuốc kháng sinh ở nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt ở các nước đang phát triển nơi mà đang xuất hiện các tính kháng với các kháng sinh beta-lactam phổ rộng.

Trong những năm gần đây, mối quan tâm đến việc kích thích sinh trưởng nhờ các chất kháng sinh trong chăn nuôi đã dẫn đến sự hủy bỏ của nhiều hợp chất dự phòng và điều trị. Năm 2006, các chất kích thích sinh trưởng kháng khuẩn đã bị cấm trong thức ăn gia súc ở các quốc gia châu Âu (EU). Các phương pháp thay thế kháng sinh để điều trị các bệnh phổ biến ở vật nuôi cũng bắt đầu được quan tâm nhiều trong thời gian này do dịch bệnh gia tăng từ khi lệnh cấm ban hành. Một số phương pháp thay thế đã được sử dụng như phương pháp sử dụng vắc xin toàn phần (whole cell) hay vắc xin từng phần (sub-unit) trong điều trị bệnh tiêu chảy ở các động vật non hoặc động vật mới sinh do vi khuẩn E. coli. Các biện pháp an toàn sinh học đã được triển khai áp dụng trong đó bao gồm phương pháp hàng rào chăn nuôi, hạn chế tiếp cận với vật nuôi, kiểm soát sâu bọ, thay đổi luồng không khí và chế độ khử trùng tốt… Quá trình acid hóa của thức ăn cũng đã được chứng minh là làm giảm mầm bệnh. Ngoài ra, sự ức chế tác nhân gây bệnh thông qua các hoạt động của bản thân hệ vi sinh vật đường ruột của vật nuôi, thường được tăng cường bởi các prebiotic hoặc probiotic, là một lĩnh vực được các nhà khoa học rất quan tâm.

Kháng sinh được đánh giá là hiểm họa và trở ngại lớn của nông nghiệp Việt Nam

Các chất phụ gia trong thức ăn động vật (bao gồm cả nấm men và vi khuẩn) được kiểm soát nghiêm ngặt trong mạng lưới pháp luật của khối EU. Để một sản phẩm probiotic mới đạt đủ điều kiện với các quy định của EU hiện nay về các phụ gia trong thức ăn động vật thì thành phần của sản phẩm cần phải được xác định rõ ràng đến mức độ loài, dữ liệu về tính hiệu quả của sản phẩm cần phải được cung cấp, yêu cầu sản phẩm không ảnh hưởng tới các loài động vật đích (như: không có tác dụng bất lợi cho sức khỏe hoặc hoạt động của động vật…) và an toàn với người tiêu thụ cuối cùng. Ngoài ra, một sản phẩm probiotic mới cần đáp ứng yêu cầu không có bất cứ yếu tố nào quyết định tính đề kháng với các chất kháng khuẩn.

(Nguồn: Nguyễn Văn Duy (Chủ biên), Công nghệ probiotic. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2015)

BioOne hiện có đầy đủ các sản phẩm probiotics đơn dòng và đa dòng đã được chứng minh rộng rãi có thể mang lại hiệu quả rõ rệt cho sức khỏe động vật nuôi.

– Các sản phẩm probiotics đơn dòng như: BioOne Probi (mang các chủng Bacillus sinh bào tử), BioOne Lactic (mang các chủng vi khuẩn lactic). Đây là dòng nguyên liệu vi sinh cao cấp, dùng làm nguyên liệu điều chế các chế phẩm men vi sinh, men tiêu hóa, Probiotic, chất bổ sung thức ăn chăn nuôi, chế phẩm xử lý môi trường dùng trong Thú y, Thủy sản và Môi trường.

– Các sản phẩm probiotics đa dòng cho hệ tiêu hóa động vật như: BioOne StrongGut (được phát triển chuyên biệt dùng riêng cho từng nhóm động vật: động vật thủy sản, gia súc gia cầm, gia súc ăn cỏ). Công dụng chính bao gồm: (1) Bổ sung các vi sinh vật sống và enzyme có lợi cho hệ tiêu hóa của động vật thủy sản (tôm, cá, ốc) và gia súc gia cầm (heo, bò, gà, vịt, dê,…); giúp vật nuôi tăng cường tiêu hóa và hấp thu chất dinh dưỡng; phát triển tốt và khỏe mạnh. (2) Phòng và hỗ trợ điều trị các bệnh về đường ruột như bệnh tiêu chảy, phân trắng ở vật nuôi; phòng ngừa hội chứng chết sớm

– Các sản phẩm probiotics đa dòng cho làm sạch chuồng trại vật nuôi như: BioOne SuperClear. Công dụng chính bao gồm: (1) Làm sạch chuồng trại vật nuôi. (2) Phân hủy các chất hữu cơ từ thức ăn dư thừa, phân tôm, xác tảo, làm sạch nhầy nhớt trong tầng đáy ao. (3) Chuyên cắt tảo và làm sạch nhớt bạt trong ao nuôi, ổn định màu nước. (4) Làm sạch nước, giảm mùi hôi thối, giảm khí độc, làm đáy ao sạch, ít bùn đen. (5) Tăng lượng oxy hòa tan trong nước.

Ứng dụng probiotics trong chăn nuôi

Đối tượng của probiotic được mở rộng từ người sang động vật bằng việc phát triển các dạng thức ăn tăng cường (fortified feed) hệ vi sinh vật đường ruột có lợi cho động vật. Cũng như ở người, hệ vi sinh vật trong đường ruột của động vật đóng vai trò quan trọng trong các quá trình tiêu hóa và duy trì sức khỏe của động vật. Các chế phẩm probiotic có thể giúp cải thiện cân bằng hệ vi khuẩn đường ruột của động vật chủ. Đã có nhiều công bố về khả năng cải thiện năng suất vật nuôi bởi sự tăng trọng hàng ngày, tăng sản xuất sữa ở bò sữa, cải thiện sức khỏe ở bê con và thúc đẩy sự tăng trưởng ở gà nhờ sử dụng các chế phẩm probiotic thương mại cho động vật nuôi.

Heo mau lớn và khỏe mạnh hơn với BioOne Probi

Việc sử dụng các chế phẩm probiotic ở các động vật nuôi giúp khôi phục lại hoặc thay đổi theo hướng có lợi về hệ vi sinh vật cho các động vật non hoặc giúp cho các động vật bị điều trị kháng sinh có khả năng đề kháng tốt hơn. Nhiều nghiên cứu đã nhấn mạnh tầm quan trọng của một hệ vi sinh vật “bình thường” và vai trò của nó trong việc kháng bệnh đường ruột.

Những lợi ích về sức khỏe cho vật nuôi của các chế phẩm probiotic bao gồm:

  • Cải thiện tiêu hóa
  • Cải thiện tỷ lệ chuyển hóa thức ăn
  • Tăng sức đề kháng với các bệnh nhiễm trùng
  • Giảm ô nhiễm thịt
  • Tăng tốc độ tăng trưởng
  • Kiểm soát toan acid dạ cỏ ở gia súc
  • Tăng sản lượng sữa ở bò sữa
  • Tăng sản lượng trứng ở gà đẻ trứng
  • Cải thiện chất lượng trứng ở gà đẻ trứng
  • Giảm tỷ lệ chết/nhiễm bệnh ở vật nuôi

Đã có nhiều nghiên cứu giải thích cơ chế tác động của probiotic đối với các tác nhân gây bệnh ở động vật nuôi bao gồm: cạnh tranh vị trí bám gắn, cạnh tranh nguồn dinh dưỡng, sản sinh các hợp chất độc, hoặc kích thích hệ thống miễn dịch. Chế phẩm probiotic cung cấp cho động vật các nguồn dinh dưỡng bổ sung và các enzyme tiêu hóa. Chúng có thể kích thích sự tổng hợp các vitamin nhóm B và tăng cường sự sinh trưởng của các vi khuẩn kỵ khí tùy tiện không gây bệnh và các vi khuẩn Gram dương bằng cách tạo ra các hợp chất ức chế như các acid béo dễ bay hơi (volatile fatty acid) và hydrogen peroxide, những chất này ức chế sinh trưởng của các vi khuẩn có hại, làm tăng cường sức đề kháng của vật chủ với các tác nhân gây bệnh đường ruột. Đồng thời, chế phẩm probiotic còn kích thích sự hấp thu trực tiếp của các chất hữu cơ hòa tan nhờ vi khuẩn, và tăng cường đáp ứng miễn dịch kháng lại các vi sinh vật gây bệnh.

Đàn vịt chống lại được nhiều dịch bệnh khi sử dụng BioOne StrongGut

Phạm vi ứng dụng của các sản phẩm có chứa vi khuẩn probiotic để sản xuất thức ăn cho các động vật là rất khác nhau; điển hình chúng được phát triển và sử dụng ở các động vật có dạ dày đơn như heo (lợn) và gia cầm. Việc sử dụng probiotic ở các động vật ăn cỏ (nhai lại) thường phức tạp hơn và phụ thuộc vào mục đích sử dụng cụ thể như nhằm để chống lại hiện tượng toan acid, hoặc thay đổi tỷ lệ thức ăn: trọng lượng, giảm nguy cơ mắc bệnh, hoặc giảm sự sản sinh khí methane.

Chuồng trại động vật ăn cỏ được làm sạch mùi và thức ăn dư thừa với BioOne SuperClear

Các ứng dụng cụ thể của probiotic trong chăn nuôi sẽ lần lượt được phân tích, bao gồm:

Ứng dụng probiotic nhằm thay thế kháng sinh trong chăn nuôi

Ứng dụng probiotic trong kiểm soát bệnh đường ruột ở vật nuôi

Ứng dụng probiotic cho gia cầm

– Ứng dụng probiotic cho heo

– Ứng dụng probiotic cho động vật ăn cỏ

– Ứng dụng probiotic cho động vật thủy sản

(Nguồn: Nguyễn Văn Duy (Chủ biên), Công nghệ probiotic. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2015)

BioOne hiện có đầy đủ các sản phẩm probiotics đơn dòng và đa dòng đã được chứng minh rộng rãi có thể mang lại hiệu quả rõ rệt cho sức khỏe động vật nuôi.

– Các sản phẩm probiotics đơn dòng như: BioOne Probi (mang các chủng Bacillus sinh bào tử), BioOne Lactic (mang các chủng vi khuẩn lactic). Đây là dòng nguyên liệu vi sinh cao cấp, dùng làm nguyên liệu điều chế các chế phẩm men vi sinh, men tiêu hóa, Probiotic, chất bổ sung thức ăn chăn nuôi, chế phẩm xử lý môi trường dùng trong Thú y, Thủy sản và Môi trường.

– Các sản phẩm probiotics đa dòng cho hệ tiêu hóa động vật như: BioOne StrongGut (được phát triển chuyên biệt dùng riêng cho từng nhóm động vật: động vật thủy sản, gia súc gia cầm, gia súc ăn cỏ). Công dụng chính bao gồm: (1) Bổ sung các vi sinh vật sống và enzyme có lợi cho hệ tiêu hóa của động vật thủy sản (tôm, cá, ốc) và gia súc gia cầm (heo, bò, gà, vịt, dê,…); giúp vật nuôi tăng cường tiêu hóa và hấp thu chất dinh dưỡng; phát triển tốt và khỏe mạnh. (2) Phòng và hỗ trợ điều trị các bệnh về đường ruột như bệnh tiêu chảy, phân trắng ở vật nuôi; phòng ngừa hội chứng chết sớm

– Các sản phẩm probiotics đa dòng cho làm sạch chuồng trại vật nuôi như: BioOne SuperClear. Công dụng chính bao gồm: (1) Làm sạch chuồng trại vật nuôi. (2) Phân hủy các chất hữu cơ từ thức ăn dư thừa, phân tôm, xác tảo, làm sạch nhầy nhớt trong tầng đáy ao. (3) Chuyên cắt tảo và làm sạch nhớt bạt trong ao nuôi, ổn định màu nước. (4) Làm sạch nước, giảm mùi hôi thối, giảm khí độc, làm đáy ao sạch, ít bùn đen. (5) Tăng lượng oxy hòa tan trong nước.

Probiotic là gì? Probiotic có lợi gì với sức khỏe động vật và con người?

  1. Probiotic là gì?

Hệ tiêu hóa của người và động vật là ngôi nhà của rất nhiều vi sinh vật, nhất là vi khuẩn và nấm men. Trong đường ruột của chúng ta có tới một vạn tỷ (1014) vi sinh vật, gấp 10 lần số tế bào của cơ thể người. Các vi sinh vật này không nhìn được bằng mắt thường nhưng thực tế chúng sống xung quanh và bên trong cơ thể chúng ta. Chúng có trong nước uống, thức ăn và không khí hít thở hàng ngày. Tuy nhiên, chúng ta không phải lo lắng vì có tới 95% số vi sinh vật này là có lợi cho sức khỏe con người.

Các vi sinh vật sống trong hệ tiêu hóa động vật hình thành nên hệ vi sinh đường ruột, bao gồm nhiều nhóm khác nhau của vi khuẩn, nấm men và nấm mốc. Trong số này, các vi khuẩn có lợi cho sức khỏe động vật được gọi là probiotic, còn các vi khuẩn gây bệnh hoặc gây ra các triệu chứng có thể dẫn tới bệnh được gọi là vi khuẩn có hại. Như vậy, sự cân bằng giữa vi khuẩn có lợi và có hại là rất cần thiết cho sức khỏe của người và động vật. Các vi sinh vật sống trong hệ đường ruột phải cạnh tranh với nhau về không gian và nguồn sống để tồn tại, sinh trưởng và sinh sản. Hệ đường ruột là môi trường lý tưởng về nhiệt độ, độ ẩm và nguồn thức ăn cho các vi sinh vật này. Ai sẽ chiến thắng trong cuộc chiến sinh tồn này: probiotic – kẻ tốt – có tác động hữu ích lên sức khỏe động vật hay là vi khuẩn gây bệnh – kẻ xấu – gây ra những tác động có hại?

Vậy probiotic là gì? Thuật ngữ probiotic bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp cổ bao gồm hai từ probiotica có nghĩa là “cho sự sống”. Trong tiếng Việt, probiotic còn được gọi dưới các tên khác nhau như “trợ sinh”, “chế phẩm vi sinh”, “vi sinh vật có lợi” hoặc “vi sinh vật hiệu quả”. Ý tưởng sử dụng vi khuẩn có lợi đã được Metnhicoff đưa ra từ năm 1907. Tuy nhiên, định nghĩa về probiotic thì mãi sau này mới được hình thành và thay đổi theo lịch sử phát triển.

Các định nghĩa về probiotic của các tác giả tuy có khác nhau nhưng cùng thống nhất về vai trò có lợi của vi khuẩn probiotic đối với sức khỏe vật chủ thông qua khả năng tái lập cân bằng hệ vi sinh đường ruột giữa các vi sinh vật có lợi và vi sinh vật có hại. Nhưng do còn nhiều quan niệm khác biệt cho nên Tổ chức Y tế thế giới (WHO) và Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên hợp quốc (FAO) đã lập một hội đồng chuyên gia để định nghĩa về probiotic vào năm 2001. Theo đó, “probiotic là các vi sinh vật sống khi được bổ sung một lượng vừa đủ sẽ có tác động hữu ích lên sức khỏe vật chủ”. Định nghĩa này được chấp nhận rộng rãi cho đến ngày nay.

Các probiotic có những tác động hữu ích gì đối với cơ thể động vật? Trước tiên, chúng ta hãy xem xét hệ vi sinh vật đường ruột như một thể thống nhất. Các vi sinh vật probiotic có thể giúp cơ thể vật chủ tăng cường tiêu hóa và hấp thu dinh dưỡng, tăng khả năng đáp ứng miễn dịch, …Các probiotic có thể sản sinh vitamin nhất là vitamin B – đóng vai trò quan trọng trong trao đổi chất. Chúng còn có thể ức chế sinh trưởng của các vi khuẩn có hại, thông qua khả năng tiết các chất kháng khuẩn khác nhau, giúp ngăn ngừa bệnh tật. Một ví dụ điển hình là các vi khuẩn lactic có khả năng sản sinh acid lactic làm giảm pH của đường ruột, do vậy ức chế sinh trưởng của các vi sinh vật có hại. Những tác dụng có lợi khác của vi khuẩn probiotic bao gồm hoạt động cạnh tranh dinh dưỡng và không gian sống với vi khuẩn gây bệnh. Suy cho cùng, probiotic giúp duy trì một hệ vi sinh đường ruột khỏe mạnh của cơ thể vật chủ.

  1. Probiotic có lợi gì với sức khỏe động vật và con người?

Hoạt tính có lợi của vi sinh vật probiotic thể hiện thông qua 5 cơ chế hoạt động chính của chúng, bao gồm: cơ chế loại trừ cạnh tranh, cơ chế sản sinh các chất kháng vi sinh vật (acid hữu cơ, H2O2, CO2, bacteriocin, reuterin, các chất kháng vi sinh vật khác), cơ chế điều hòa miễn dịch, cơ chế sản sinh enzyme và các sản phẩm trao đổi chất khác, và cơ chế dập tắt cảm biến mật độ tới hạn (quorum quenching).

Việc tăng cường khả năng chống xâm nhập và tác dụng ức chế trực tiếp đối với các vi khuẩn gây bệnh là hai nhân tố quan trọng giúp cho probiotic làm giảm sự ảnh hưởng cũng như thời gian nhiễm bệnh của các vi khuẩn gây bệnh. Các chủng probiotic thể hiện khả năng ức chế vi khuẩn gây bệnh trong cả các thử nghiệm in vitro và in vivo thông qua một số cơ chế khác nhau. Mặc dù đã có nhiều công trình nghiên cứu về probiotic được công bố trong hơn một thập kỷ qua nhưng do những giới hạn về phương pháp và giới hạn về đạo đức của việc nghiên cứu trên động vật việc tìm hiểu cơ chế tác động của probiotic gặp nhiều khó khăn, hoặc chỉ có thể tìm hiểu và giải thích được từng phần.

2.1. Loại trừ cạnh tranh

Trong sinh thái học, nguyên lý loại trừ cạnh tranh (competitive exclusion), hay còn gọi là định luật Gause, cho rằng hai loài cạnh tranh vì cùng một nguồn sống thì không thể cùng tồn tại nếu các yếu tố sinh thái khác là không đổi. Khi một trong hai loài có những lợi thế nhỏ thì sau đó có thể chiếm ưu thế trong dài hạn. Một trong hai đối thủ cạnh tranh sẽ luôn phải vượt qua đối thủ còn lại, dẫn đến sự loại trừ của một trong hai đối thủ cạnh tranh này hoặc dẫn tới một sự thay đổi tiến hóa hoặc tập tính để chuyển hướng sang một ổ sinh thái khác nhằm giảm áp lực cạnh tranh.

Đối với vi sinh vật probiotic trong hệ vi sinh vật đường ruột, nguyên lý này được thể hiện rõ nhất ở khả năng cạnh tranh vị trí bám dính hoặc chất dinh dưỡng và khả năng loại trừ các vi sinh vật gây bệnh.

Vì vậy, trước hết vi sinh vật (có lợi hay có hại) muốn phát triển được trong đường ruột vật chủ thì phải có khả năng bám dính vào thành ruột (chất nhầy hoặc niêm mạc ruột) nhờ khả năng liên kết với các thụ thể trên thành ruột. Quá trình bám dính vào thành ruột giúp vi sinh vật không bị rửa trôi ra khỏi đường ruột bởi tác động của nhu động ruột, nhờ đó chúng có khả năng tồn tại và phát triển trong đường ruột, và cuối cùng mới có thể gây ra những tác động đối với cơ thể vật chủ. Khả năng bám dính của mỗi loài vi sinh vật là nhờ các yếu tố bám dính (có bản chất là protein hoặc polysaccharide) nằm trên màng tế bào, trong đó các thành phần: protein thành tế bào, polysaccharide, acid lipoteichoic đóng vai trò quyết định.

Các yếu tố bám dính có bản chất protein được chia thành hai nhóm: nhóm có nhung mao (fimbria) và nhóm không có nhung mao. Các nhung mao là các sợi lông mảnh và ngắn trên bề mặt vi khuẩn. Các nhung mao được cấu tạo bởi nhiều protein xếp chặt với nhau tạo nên hình dạng giống như trụ xoắn ốc. Đỉnh của các nhung mao có chức năng gắn với tế bào vật chủ. Các vi khuẩn Gram âm thường bám dính nhờ các nhung mao này (như E. coli gây viêm dạ dày ruột và nhiễm khuẩn tiết niệu). Các yếu tố bám dính không có nhung mao dùng để chỉ các protein có chức năng bám dính nhưng không tạo thành cấu trúc chuyên biệt như nhung mao. Các yếu tố bám dính không có nhung mao thường điều khiển quá trình tiếp xúc mật thiết với tế bào vật chủ, tuy nhiên quá trình này chỉ xảy ra ở một nhóm nhỏ các loại tế bào nhất định nếu so với khả năng gắn được với rất nhiều loại tế bào khác nhau của nhung mao. Ví dụ, các vi khuẩn Gram âm (Yersinia pseudotuberculosis, E coli gây bệnh đường ruột, Neisseria), các vi khuẩn Gram dương (Staphylococcus, Streptococcus) và vi khuẩn Mycobacterium là những tác nhân gây bệnh có yếu tố bám dính không có nhung mao.

Các yếu tố bám dính bản chất polysaccharide thường là thành phần cấu tạo của màng tế bào, thành tế bào và vỏ vi khuẩn. Acid teichoic trong thành tế bào của vi khuẩn có tác dụng như là một yếu tố bám dính của StaphylococcusStreptococcus. Các polysaccharide (glucan và mannan) trong lớp vỏ của Mycobacterium cũng được các thụ thể (thụ thể bổ thể 3 và thụ thể mannose) của vật chủ nhận diện, nhờ đó làm tăng tính bám dính của các tác nhân này. Các tương tác giữa thụ thể và phối tử nhằm tăng cường khả năng bám dính có thể chia thành hai nhóm chính: tương tác protein – protein và protein – carbohydrate. Ngoài ra, các vi sinh vật thường sử dụng rất nhiều thụ thể khác nhau của tế bào vật chủ.

Khả năng bám dính của các tế bào probiotic trong chất nhầy ruột và các tế bào biểu mô từ lâu đã được xem là một trong những tiêu chí quan trọng nhất trong việc lựa chọn vi khuẩn probiotic. Khả năng bám dính của các chủng probiotic phụ thuộc vào nhiều yếu tố như bản thân vi khuẩn probiotic, pH của đường ruột, các enzyme tiêu hóa trong đường ruột, sự có mặt của muối mật… Ngoài ra độ tuổi của vật chủ và trạng thái sinh lý cũng ảnh hưởng rất lớn đến khả năng bám dính. Những cơ thể vật chủ non và thể trạng khỏe mạnh thì khả năng bám dính của vi khuẩn probiotic cũng tốt hơn.

Nhờ khả năng bám dính trên thành ruột nên probiotic có thể cạnh tranh vị trí bám dính của vi khuẩn gây bệnh trên thành ruột. Vi khuẩn probiotic liên kết với các thụ thể trên thành ruột làm giảm số lượng thụ thể tự do trên thành ruột, đồng thời chúng còn tạo nên hàng rào ngăn cản sự xâm nhập của các vi khuẩn gây bệnh, từ đó ngăn cản sự khu trú và phát triển của các vi khuẩn gây bệnh.

Người ta đã chứng minh khả năng bám dính và phát triển trên bề mặt ruột của Lactobacillus rhamnosus GG và Lactobacillus plantarum 299V để ngăn cản sự phát triển và lây lan của vi khuẩn E. coli O157:H7 gây bệnh tiêu chảy ở người và động vật nuôi. Một số vi khuẩn thuộc chi Lactobacillus cũng được biết có thể khóa các thụ thể bề mặt trong đường ruột nhằm hạn chế sự bám dính của các vi sinh vật gây bệnh khác.

Hơn nữa, probiotic còn có khả năng cạnh tranh chất dinh dưỡng, chẳng hạn như sự hấp thụ các monosaccarit của các vi sinh vật probiotic có thể làm giảm sự phát triển của Clostridium difficile gây ra bệnh tiêu chảy trên vật nuôi bởi vì sự phát triển của Clostridium difficile phụ thuộc vào các monosaccarit này.

Ngoài ra, probiotic còn có khả năng kết hợp với vi khuẩn gây bệnh theo kiểu đồng keo tụ, chúng kết dính với nhau tạo thành chùm và từ đó có khả năng loại bỏ các vi khuẩn gây bệnh nếu nồng độ các vi khuẩn probiotic đủ lớn. Các nghiên cứu cho thấy, một số chủng probiotic thương mại có thể đồng keo tụ với một số loài gây bệnh như Bacteroides vulgatus, Clostridium histolyticum và Staphylococcus aureus. Đây là cơ sở quan trọng giúp chúng ta có thể tuyển chọn sơ bộ một chủng probiotic phù hợp.

Khả năng bám dính được coi như là một trong đặc tính quan trọng của vi khuẩn probiotic. Một số phương pháp khác nhau đã được sử dụng để đánh giá khả năng bám dính của probiotic, phổ biến nhất là đánh giá khả năng kết dính với tế bào niêm mạc ruột và chất nhầy ruột. Thông thường trong các nghiên cứu in vitro, để đánh giá xem một chủng probiotic có khả năng bám dính vào thành ruột vật chủ hay không, người ta thường thử nghiệm khả năng sinh trưởng của chúng trên dịch nhày niêm mạc ruột.

2.2 Sản sinh các chất kháng vi sinh vật

Khả năng ức chế, tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh của probiotic (đặc biệt là các loài vi khuẩn lactic) đã được biết đến từ rất lâu. Hầu hết các thực phẩm lên men (sữa chua, rau quả muối chua, nem chua…) chứa rất nhiều vi khuẩn probiotic, được công nhận là an toàn do được lên men bởi vi khuẩn lactic. Cơ sở khoa học của quá trình bảo quản này là các quá trình lên men lactic, lên men ethanol… Các quá trình này tạo ra một môi trường pH thấp và hàng loạt các chất kháng khuẩn khác nhau.

Ngày nay, cơ chế sản sinh các chất kháng vi sinh vật của vi khuẩn probiotic đã được làm sáng tỏ. Rất nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng probiotic có khả năng sản sinh hàng loạt các chất ức chế như acid hữu cơ, H2O2, CO2, bacteriocin, các hợp chất kháng khuẩn phân tử lượng thấp, và một số hợp chất khác. Các chất này được sinh ra bên trong đường ruột và bên ngoài môi trường nuôi sẽ có tác dụng ức chế sự phát triển của các vi khuẩn gây bệnh khác.

– Acid hữu cơ

Acid hữu cơ được tạo nên bởi hầu hết các vi khuẩn probiotic thông qua quá trình lên men đường hexose. Các acid hữu cơ được hình thành phụ thuộc vào các chủng giống vi khuẩn và điều kiện nuôi cấy. Các chủng vi khuẩn lactic lên men đồng hình có khả năng sử dụng đường theo con đường đường phân để tạo ra hai phân tử acid lactic từ một phân tử glucose. Các chủng vi khuẩn lactic lên men dị hình có khả năng tạo ra acid lactic, ethanol, acid acetic, acid propionic, CO2. Các acid hữu cơ như acid acetic, acid propionic có các giá trị Pka thấp hơn, có khả năng ức chế mạnh hơn acid latic và có khả năng ức chế nhiều loại vi khuẩn, nấm men, nấm mốc. Các acid hữu cơ là loại acid yếu, ít phân ly nên dễ dàng thấm qua màng tế bào của vi khuẩn, gây bệnh qua lớp phospholipid, dẫn đến làm thay đổi pH của nguyên sinh chất và gradien H+ là nguyên nhân gây ức chế vi khuẩn, cuối cùng có khả năng tiêu diệt vi khuẩn.

Các acid hữu cơ được biết có khả năng ức chế rất nhiều loài vi khuẩn gây bệnh như: S. aureus, E. coli, Salmonella…

– H2O2

Khi có mặt của enzyme FAD oxydase và O2, vi khuẩn có khả năng sản sinh ra H2O2. Các chủng vi khuẩn lactic tạo H2O2 trong điều kiện kỵ khí trên môi trường chứa glucose. Khả năng kháng khuẩn của H2O2 nhờ vào khả năng oxy hóa mạnh thành tế bào vi khuẩn. Trong điều kiện tự nhiên, khả năng này được tăng cường nhờ sự có mặt của hệ enzyme lactoperoxidase sẽ tạo nên hypothiocyanate (OSCN) hoặc oxyacid cao hơn (O2SCN và O3SCN). Tác động của những oxyacid này sẽ phá hủy các enzyme trao đổi chất của vi khuẩn, chẳng hạn như glyceraldehyte-3-phosphate dehydrogenase hoặc phá hủy thành tế bào vi khuẩn.

– CO2

CO2 là sản phẩm chính của quá trình lên men lactic dị hình. Một số vi khuẩn lactic có thể tạo CO2 từ malate và citrate, quá trình trao đổi chất arginine qua con đường khử amin của arginine và quá trình khử carboxyl của một số acid amin như histidine, tyrosine. CO2 có thể tạo ra môi trường yếm khí, nhờ đó có khả năng gây ức chế đối với các vi khuẩn hiếu khí. Khả năng ức chế vi khuẩn của CO2 có được nhờ vào khả năng ức chế các enzyme decarboxylase và khả năng tích lũy CO2 trong lớp phospholipid và làm rối loạn tính thấm của màng tế bào. CO2 có khả năng ức chế nhiều vi khuẩn đặc biệt là các vi khuẩn Gram âm. Tác dụng ức chế vi khuẩn của CO2 đã được ứng dụng trong thương mại cho nhiều sản phẩm đông lạnh bằng việc bao gói sản phẩm trong môi trường chứa CO2.

– Bacteriocin

Bacteriocin là những hợp chất kháng khuẩn có bản chất là các protein được tổng hợp ở chủng vi khuẩn này có khả năng tiêu diệt hoặc ức chế sinh trưởng đối với một số hoặc nhiều loại vi khuẩn khác. Chúng thuộc vào nhóm protein đồng thể, có phổ tác dụng, cơ chế, khối lượng phân tử, nguồn gốc di truyền, và tính chất sinh hóa khác nhau. Trong nhiều tài liệu thì bacteriocin thường bị nhầm lẫn với kháng sinh, nhưng chúng khác kháng sinh ở một số điểm: được tổng hợp ở ribosom; tế bào chủ miễn dịch với chúng do có khả năng tạo các protein miễn dịch; cơ chế tác dụng của bacteriocin và kháng sinh khác nhau và phổ diệt khuẩn của bacteriocin thường hẹp hơn. Thông thường bacteriocin được sản xuất bởi các vi khuẩn Gram âm có phổ tác dụng rộng hơn so với bacteriocin được tạo ra từ vi khuẩn Gram dương. Bacteriocin tạo ra từ vi khuẩn Gram dương, chủ yếu là vi khuẩn lactic có khả năng ức chế các chủng tương tự hoặc có quan hệ tiến hóa gần gũi. Bacteriocin sản xuất bởi vi khuẩn lactic được chia thành 4 lớp chính: (I) Lantibiotic, (II) Bacteriocin bền nhiệt mạch ngắn (< 10 kDa), (III) Bacteriocin không bền nhiệt mạch dài (> 30 kDa) và (IV) Bacteriocin phức tạp có chứa lipid và carbohydrate. Nhưng những thông tin liên quan đến việc phân loại này chủ yếu được sử dụng cho việc tinh sạch bacteriocin.

Bacteriocin từ vi khuẩn lactic được sử dụng như những chất bảo quản tự nhiên trong thực phẩm và như một hoạt chất tiết của vi khuẩn probiotic. Với những mục đích này thì người ta thường tuyển chọn và sử dụng các bacteriocin có phổ kháng khuẩn tương đối rộng, ức chế nhiều nhóm vi khuẩn gây bệnh. Tuy nhiên nhiều bacteriocin từ vi khuẩn lactic có phổ kháng khuẩn hẹp và hầu hết không có tác dụng đối với vi khuẩn Gram âm. Do vậy việc kết hợp bacteriocin với các cơ chế bảo quản khác sẽ làm tăng khả năng ức chế các vi khuẩn Gram âm. Đối với ứng dụng như một hoạt chất tiết của vi khuẩn probiotic, bacteriocin phải giữ được hoạt tính trong đường ruột, đây là một điểm hạn chế đối với các bacteriocin có bản chất protein tự nhiên. Ví dụ nhiều nghiên cứu cho thấy nisin, một loại bacteriocin lớp (I) đã được thương mại hóa, được tạo ra bởi vi khuẩn Lactococcus lactis bị suy thoái hoặc bị mất hoạt tính trong môi trường đường ruột dưới tác dụng của pH thấp và các enzyme tiêu hóa.

– Các hợp chất kháng khuẩn phân tử lượng thấp

Reuterin là chất kháng khuẩn phân tử lượng thấp được tạo thành bởi vi khuẩn probiotic đã được nghiên cứu chuyên sâu nhất. Reuterin được tạo thành bởi một số chủng Lactobacillus, là một chất ức khuẩn mạnh trong đường ruột người và động vật. Reuterin được hình thành trong pha cân bằng của quá trình sinh trưởng kỵ khí trên môi trường hỗn hợp glucose và glycerol hoặc glyceraldehyde. Trong suốt pha sinh trưởng logarit, reuterin không được tạo ra do giảm khả năng trao đổi glucose. Chỉ đến khi tế bào đạt đến pha cân bằng thì reuterin mới được tổng hợp. Hơn thế nữa reuterin được tổng hợp khi tiếp xúc với tế bào mục tiêu. Reuterin có phổ kháng khuẩn rộng đối với cả vi khuẩn Gram dương và vi khuẩn Gram – như nấm men, nấm mốc và động vật nguyên sinh. Phổ kháng khuẩn rộng được giải thích nhờ khả năng ức chế enzyme ribonucleotide reductase, do đó can thiệp vào quá trình tổng hợp DNA.

– Các chất kháng vi sinh vật khác

Vi khuẩn probiotic cũng có khả năng sản sinh các chất kháng khuẩn khác như diacetyl, acetaldehyde và ethanol. Diacetyl là sản phẩm của quá trình trao đổi citrate và kết quả tạo nên mùi hương cho bơ. Vi khuẩn Gram âm nhạy cảm với diacetyl hơn vi khuẩn Gram dương, có thể là do diacetyl can thiệp vào quá trình sử dụng arginine. Do nồng độ của các chất này tạo ra thấp nên tác động kháng khuẩn cũng không nhiều. Acetaldehyde hình thành trong quá trình lên men dị hình carbohydrate của vi khuẩn lactic. Acetaldehyde đem lại mùi hương đặc trưng cho sữa chua.

Một số vi khuẩn probiotic có khả năng kháng virus, mặc dù cơ chế kháng của chúng hiện chưa được làm rõ. Các thí nghiệm in vivo đã chỉ ra rằng một số các hợp chất hóa học và sinh học như dịch chiết tảo biển và vi khuẩn có thể làm bất hoạt virus. Một số chủng Pseudomonas, Vibrio, Aeromonas được phân lập từ các trại nuôi cá hồi cho thấy hoạt tính kháng trên 50% virus IHNV (infectious hematopoetic necrosis virus). Hai chủng Vibrio khác (NICA 1030 và NICA 1031) được phân lập từ ao nuôi tôm sú đã thể hiện hoạt tính kháng virus IHNV và OMV (oncorhynchus masou virus) với tỷ lệ chết lần lượt là 62 và 99%. Trong một thí nghiệm khác, vi khuẩn biển Moraxella có khả năng kháng đặc hiệu cao với nhóm poliovirus.

2.3 Điều hòa miễn dịch

Hệ miễn dịch trong ruột rất quan trọng cho cơ thể. Có đến 70 – 80% các tế bào miễn dịch của toàn cơ thể phát triển và hoạt động trong ruột, gồm các lympho bào B và T, đại thực bào, bạch cầu đa nhân, các tương bào tiết IgA. Cho nên, việc nuôi dưỡng và kích thích các tế bào miễn dịch tại màng ruột hoạt động bình thường góp phần quan trọng trong điều hòa miễn dịch của cơ thể.

Vi khuẩn đường ruột có ảnh hưởng rất lớn đến chức năng bảo vệ niêm mạc ruột và đường ruột trưởng thành, và cần thiết cho phát triển đầy đủ mô bạch huyết của cơ thể,… Kết quả nghiên cứu trên chuột đã cho thấy vi khuẩn đầu tiên định cư trong ruột của chuột sơ sinh (vi khuẩn tiên phong) có thể điều chỉnh biểu hiện gen trong tế bào biểu mô đường ruột của vật chủ. Điều này dẫn đến hệ vi môi trường đường ruột bị thay đổi và ảnh hưởng đến quá trình định cư tự nhiên sau này. Quá trình định cư ban đầu của vi sinh vật đường ruột ở chuột sơ sinh cũng rất quan trọng trong việc kích thích sự phát triển bình thường của hệ miễn dịch. Sự vắng mặt hoặc sự có mặt không đầy đủ của các tác nhân vi sinh vật ban đầu đã được chứng minh là gây ra các khuyết tật trong hàng rào chức năng đường ruột, làm giảm phản ứng viêm, bị lỗi phản ứng IgA. Độ sai lệch miễn dịch này có thể được sửa chữa bằng cách phục hồi hệ vi sinh vật đường ruột, nhưng chỉ khi điều này xảy ra trong thời kỳ sơ sinh.

Những kết quả trên cho thấy sự phơi nhiễm sớm của vi khuẩn và một hệ vi sinh đường ruột khỏe mạnh quyết định đến việc cung cấp các kích thích và phát triển hệ miễn dịch tự nhiên trên vật chủ.

Vi khuẩn probiotic tăng cường đáp ứng miễn dịch tự nhiên bằng cách kích thích miễn dịch niêm mạc. Ví dụ, vi khuẩn Lactobacillus có khả năng hoạt hóa đại thực bào, kích thích hình thành bạch cầu, tăng tổng hợp IgA, và tăng khả năng tổng hợp interferon gamma. Vi khuẩn probiotic đáp ứng miễn dịch chống dị ứng kích thích tổng hợp IgA đặc hiệu ở niêm mạc ruột thông qua việc phục hồi hệ vi sinh vật bình thường, gây tác động biến đổi các yếu tố tăng trưởng beta và sự sản sinh IL-10 cũng như các cytokine kích thích sản xuất kháng thể IgE. IL-10 là chất do tế bào TH2 sinh ra do tác động lên đại thực bào gây ức chế sự sinh sản cytokine và do đó gián tiếp làm giảm sự sinh sản tế bào cytokine của tế bào TH1.

Trong điều hòa miễn dịch, vi khuẩn probiotic biến đổi gen làm tăng cường hiệu quả kích thích miễn dịch. Năm 2005, Grangette và cộng sự phát triển một chủng L. platarum NCIMB8826 đột biến Dlt, tức là có tỷ lệ D-alanine thấp hơn trong acid teichoic ở thành tế bào vi khuẩn. Chủng đột biến Dlt này giúp cải thiện sức khỏe ở chuột bị bệnh viêm đại tràng khi làm tăng đáng kể sự tiết IL-10.

Mối tương tác giữa vi khuẩn hội sinh và vi khuẩn gây bệnh với hệ thống miễn dịch đường ruột là trung tâm của việc duy trì nội cân bằng miễn dịch. Các tế bào biểu mô ruột và tế bào tua (tế bào đuôi gai) là những tế bào đầu tiên của hệ thống miễn dịch niêm mạc mà vi khuẩn hội sinh và vi khuẩn gây bệnh bắt gặp. Các vi sinh vật này được nhận biết bởi các thụ thể nhận biết hình mẫu (PRR, pattern regconition receptor) của mô lympho ruột. Các thụ thể này có khả năng nhận biết các hình mẫu phân tử bảo tồn của các vi khuẩn gây bệnh. Điều thú vị là các hình mẫu phân tử bảo tồn này không chỉ có mặt ở vi khuẩn gây bệnh mà còn có mặt ở tất cả các lớp vi khuẩn, bao gồm các vi khuẩn hội sinh và ở các virus nữa.

2.4 Sản sinh enzyme và các sản phẩm trao đổi chất khác

Các vi sinh vật probiotic có thể giúp con người và động vật chủ tiêu hóa tốt hơn và tăng cường hấp thu các chất dinh dưỡng, làm giảm hệ số chuyển hóa thức ăn (FCR) bằng cách tiết ra một số enzyme tiêu hóa và các sản phẩm trao đổi chất khác. Chúng có thể tiết amylase, lipase và protease và tăng cường hoạt động của enzyme tiêu hóa của người và động vật. Chẳng hạn, một thử nghiệm trên cá chép bột cho thấy khi cho cá uống 200 – 300 mg chế phẩm probiotic Bacillus licheniformis trong mỗi kilogam thức ăn có thể làm tăng hoạt động của enzyme tiêu hóa, tăng khả năng tăng trưởng của cá. Ngoài ra, các vi sinh vật probiotic còn có thể sản sinh các vitamin, nhất là các loại vitamin B. Nhiều ví dụ cụ thể sẽ được trình bày trong các chương 7 và 8.

2.5 Dập tắt cảm biến mật độ tới hạn (quorum quenching)

Cảm biến mật độ tới hạn (quorum sensing) là một trong những cơ chế giao tiếp chính giữa các tế bào vi khuẩn trong một quần thể. Hình thức đơn giản nhất là việc giải phóng ra các hợp chất hóa học đặc trưng mà dựa vào nó tế bào vi khuẩn có thể dò tìm và nhận biết được đồng loại. Nói cách khác, cảm biến mật độ tới hạn là cơ chế vi khuẩn điều khiển gen liên quan đến mật độ quần thể bằng cách tạo ra (producing), phóng thích (releasing) và dò tìm (detecting) các phân tử tín hiệu; là tiến trình các tế bào vi khuẩn thông tin liên lạc với nhau bằng các phân tử tín hiệu. Có một số hợp chất đã được nghiên cứu, chúng được gọi là chất tự cảm ứng (autoinducer) do bản thân các vi khuẩn tổng hợp nên. Có 5 loại hợp chất chính trong hệ thống cảm biến mật độ tới hạn của vi khuẩn bao gồm oligopeptid, N-Acyl homoserine lactone (N-AHL), quinolone, g-butyrolactone và furanone. Hầu hết các tín hiệu cảm biến mật độ tới hạn là các sản phẩm trao đổi chất thứ cấp, đa dạng và rất nhiều chất chưa được nghiên cứu.

Ở các vi khuẩn Gram dương, các phân tử cảm biến mật độ tới hạn thường là các oligopeptid. Chúng được tìm thấy trong tế bào như các tiền peptid. Chúng bất hoạt cho đến khi được tách ra từ quá trình tiết ở màng tế bào và một số trường hợp các peptid đã bị biến đổi. Các phân tử tín hiệu được giải phóng ra khỏi tế bào và khuếch tán vào môi trường, được tiếp nhận bởi các tế bào bên cạnh bằng hai hệ thống. Các peptid tín hiệu kết hợp với histidine kinase trên màng tế bào và tác động đến hoạt động của nó, kết quả là tạo ra quá trình phosphoril hóa. Quá trình phosphoril hóa kích thích quá trình sao chép gen đích.

Con đường thứ hai của cơ chế này là sử dụng phân tử N-AHL, được tìm thấy chỉ có ở vi khuẩn Gram âm. Mô hình đầu tiên được nghiên cứu là vi khuẩn Vibrio fischeri, là loài vi khuẩn có khả phát sáng khi ở mật độ cao. Trong vi khuẩn này, gen luxl mã hóa một enzyme xúc tác quá trình tổng hợp N-3-(oxohexanoyl) homoserine lactone autoinducer (3-OC6-AHL). Ở nồng độ cao, N-AHL kết hợp với protein điều hòa phiên mã LuxR (do gen luxR mã hóa), chất có khả năng liên kết với promoter lux, kết quả là tạo ra sự phát sáng. Hiện nay N-AHL đã được tìm thấy ở trên 50 loài vi khuẩn Gram âm khác nhau, chẳng hạn, ở vi khuẩn V. harveyi. Những nghiên cứu mới đây cũng cho thấy một kiểu tín hiệu tương tự N-AHL là Aryl-homoserin lactone được tìm thấy ở vi khuẩn quang tự dưỡng Rhodopseudomonas palustris.

Hệ thống LuxS/autoinducer-2 (AI-2) với trung gian là các gốc furanone. Furanone có nhiều loại từ những loại không bền như 4,5 dihydroxy- 2,3 pentanedione được tạo ra bởi LuxS. LuxS/AI-2 được tìm thấy ở cả vi khuẩn Gram dương vả Gram âm. Đây là một phân tử tín hiệu phổ biến ở nhiều loại vi khuẩn. Những nghiên cứu cũng cho thấy các chất nhận của AI-2 đối với V.harveyi Salmonella enterica là typhimurium kết hợp với các đồng phân lập thể dạng S và R của 2-methyl-2,3,3,4 tetrahydroxytetrahydrofuran. Vì quá trình tổng hợp AI-2 liên quan đến con đường trao đổi chất trung tâm nên vai trò của hệ thống tín hiệu LuxS/Ai-2 vẫn còn đang tranh cãi. Thay vào đó AI-2 có thể là chất được hấp thụ và thể hiện được mật độ tế bào ngay lập tức trong môi trường. Trong các loài Streptomyces thì chất tự cảm ứng là g-butyrolactone điều khiển nhiều quá trình khác nhau, bao gồm quá trình sản sinh kháng sinh và hình thành sợi nấm.

Nhờ cảm biến mật độ tới hạn, vi khuẩn có thể kích hoạt các gen mã hóa các quá trình khác nhau như tạo màng sinh học, tạo bào tử, phát sáng, sản xuất kháng sinh, tiết ra các độc tố,… Trong tự nhiên, để cạnh tranh, đặc tính cảm biến mật độ tới hạn của một loài vi khuẩn này có thể bị các loài vi khuẩn khác triệt tiêu hoặc khống chế. Vì vậy, việc sử dụng các chủng vi khuẩn probiotic có khả năng dập tắt cảm biến mật độ tới hạn (quorum quenching – QQ) của các vi khuẩn loài gây bệnh, sẽ có ý nghĩa rất lớn.

Các chủng vi khuẩn có khả năng làm suy giảm hoặc làm bất hoạt N-AHL của tác nhân gây bệnh, hoặc có khả năng tích lũy poly-β-hydroxybutyrate (PHB), làm ức chế sự phát triển của tác nhân gây bệnh có thể trở thành vi khuẩn probiotic. Ví dụ, một nghiên cứu mới đây đã phân lập được từ ruột cá một loài vi khuẩn mới Flaviramulus ichthyoenteri thuộc họ Flavobacteriaceae với khả năng  dập tắt cảm biến mật độ tới hạn mạnh. Những phân tích hệ gen cũng cho thấy vi khuẩn này có khả năng sản sinh enzyme QQ, sử dụng nhiều chất dinh dưỡng trong hệ đường ruột cũng như sản sinh các loại enzyme tiêu hóa và vitamin; vì vậy có triển vọng rất tốt làm probiotic dùng trong nuôi trồng thủy sản.

(Nguồn: Công nghệ probiotic (2015). NGUYỄN VĂN DUY (Chủ biên), LÊ ĐÌNH ĐỨC, NGUYỄN THỊ KIM CÚC, PHẠM THU THỦY, LÊ PHƯƠNG CHUNG. NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội)

Nguyên Nhân Phát Triển Và Biện Pháp Phòng Ngừa Tảo Lam

☎Gọi ngay Hotline 02586298333 để được tư vấn chi tiết!
📨Info@bioone.vn
shimpôm
🍀 Tảo lam – như chúng ta vẫn thường hay gọi – thực ra là vi khuẩn lam có khả năng quang hợp và chúng có cấu trúc gần với vi khuẩn hơn là tảo. Tốc độ phát triển của tảo lam chậm hơn các loải tảo khác. Ở nhiệt độ lớn hơn 25oC, hầu hết các loài tảo lam có tốc độ phát triển cực đại.
🍀 Khác với các loài tảo khác là thức ăn cho phiêu sinh động vật trong chuỗi thức ăn, tảo lam không bị tấn công bởi phiêu sinh động vật mà chúng bị tấn công bởi vi khuẩn và virus, khả năng tự phục hồi quần thể của tảo lam cũng cao hơn các loài tảo khác, chính vì thế, mặc dù có tốc độ phát triển chậm nhưng tảo lam rất khó bị tiêu diệt và phát triển bền vững hơn.
🍀 Nitơ (N) và phospho (P) là những yếu tố quan trọng giúp tảo phát triển, tỷ lệ N:P = 7:1 là tỷ lệ cần thiết cho tảo phát triển. Cả hai yếu tố này đều hiện diện trong ao thông qua quá trình phân hủy hữu cơ, tuy nhiên hàm lượng phospho thì thấp hơn và cần thiết hơn. Cả nitơ và phospho đều có trong thức ăn tôm, chính vì thế cho ăn dư thừa thường làm tảo phát triển dày đặc, gây thiếu oxy.
👨‍👨‍👦‍👦 Thành phần giống loài tảo phát triển trong ao phụ thuộc vào tỷ lệ N:P. Khi tỷ lệ N:P cao, tức nguồn P trong ao thấp thì tảo lục chiếm ưu thế, nhưng nếu tỷ lệ N:P thấp, tức nguồn P càng cao thì tảo lam sẽ phát triển.
🍄 Tảo lam không có ảnh hưởng ích lợi cho ao nuôi vì sự hiện diện và phát triển của chúng ngoài việc gây ra các tình trạng trên, chúng còn có thể tiết chất độc gây bệnh gan tụy, phân trắng, tiết mùi hôi làm tôm nuôi có mùi lạ. Nhiều loài tảo lam có thể tổng hợp nitơ từ khí trời và khả năng dự trữ P rất lớn trong điều kiện thiếu phospho– điều mà các loài tảo có lợi khác không làm được.
🦞 Trong ao nuôi thâm canh mật độ cao, đặc biệt với tôm chân trắng, thức ăn được cung cấp liên tục, có nghĩa là nguồn N và P luôn hiện diện trong ao. Thêm vào đó, P trong thức ăn không được hấp thụ hoàn toàn do thiếu enzyme Phytase trong hệ tiêu hóa của tôm, do đó lượng phospho thải ra môi trường ngoài rất lớn (việc này cũng dẫn đến mất cân đối Ca – Phospho trong nội tại cơ thể tôm, ảnh hưởng đến quá trình tăng trưởng).
😬 Vấn đề càng nghiêm trọng hơn, nếu thức ăn cho ăn dư thừa và không được kiểm soát tốt. Phần lớn những trường hợp thế này, tảo lam sẽ phát triển sau đó, đặc biệt vào mùa nắng khi nhiệt độ nước thích hợp để tảo lam phát triển cực đại. Vì vậy bổ sung enzyme Phytase vào khẩu phần ăn hàng ngày cũng là một giải pháp hữu hiệu để phòng ngừa tảo lam.
⚡️BIỆN PHÁP KHỐNG CHẾ TẢO LAM
👉 Có rất nhiều biện pháp khống chế tảo lam khác nhau, bằng cơ học, hóa chất và sinh học. Tuy nhiên, mỗi biện pháp đều có những nhược điểm nhất định của nó.
Ngoại trừ các biện pháp sinh học và vật lý, các biện pháp hóa học thường đưa đến kết quả là tảo chết hàng loạt gây ra tình trạng biến động chất lượng nước, ảnh hưởng nghiêm trọng đến tôm. Ngoài ra, việc sử dụng hóa chất diệt tảo trong ao nuôi tôm nếu không được tính toán kỹ lưỡng cũng có thể làm ảnh hưởng trực tiếp đến tôm.
👉 Ngoại trừ các biện pháp sinh học và vật lý, các biện pháp hóa học thường đưa đến kết quả là tảo chết hàng loạt gây ra tình trạng biến động chất lượng nước, ảnh hưởng nghiêm trọng đến tôm. Ngoài ra, việc sử dụng hóa chất diệt tảo trong ao nuôi tôm nếu không được tính toán kỹ lưỡng cũng có thể làm ảnh hưởng trực tiếp đến tôm nuôi, tồn lưu hóa chất, phóng thích độc tố gây hại, làm hư hỏng nền đáy ao nuôi và diệt luôn cả tảo có lợi.
👉 Đối với ao nuôi tôm sú, các hóa chất diệt tảo có thể được sử dụng nhưng với tôm chân trắng các biện pháp hóa học không được khuyến khích vì mật độ nuôi thường rất cao (trên 60 con/m2), hàm lượng oxy hòa tan luôn rất cần thiết trong mọi thời điểm trong ngày và suốt vụ nuôi, trong khi đó các biện pháp hóa học luôn làm mất oxy trong ao nuôi.
👉 Vấn đề đặt ra là làm sao có thể khống chế lượng phospho dư thừa trong ao có nguồn gốc từ thức ăn nhằm phòng ngừa tảo lam phát triển và dùng biện pháp nào để giải quyết tảo lam an toàn khi chúng bùng phát.
👨‍🔬 Các nghiên cứu cho thấy phospho trong thức ăn ở dưới dạng muối phytate và tôm nuôi không thể hấp thu được, phần lớn chúng được thải loại ra môi trường ngoài dẫn dến ô nhiễm hữu cơ và cung cấp phospho cho tảo lam phát triển, vấn đề nghiêm trọng hơn khi lượng thức ăn cho dư thừa. Enzyme phytase có thể phân cắt muối phytate trong thức ăn thành dạng phospho mà tôm nuôi có thể hấp thu được, đồng thời làm giảm lượng phospho phóng thích vào môi trường ao nuôi đáng kể.
Tuy nhiên, enzyme phytase lại không có sẳn trong đường ruột tôm, do đó mà chúng cần được bổ sung từ bên ngoài.
🌿GIẢI PHÁP SINH HỌC
Biện pháp an toàn và hiệu quả nhất là dùng vi sinh vật hữu ích có thể khống chết tốt tảo lam phát triển. Biện pháp này rất an toàn và không gây ra biến động lớn trong ao nuôi.
⚡️ Nguyên lý cơ bản như sau:
1. Các chủng vi sinh có thể sử dụng là Bacillus sp, Bacillus licheniformis, Saccharomyces cerevisiae kết hợp với enzyme: Protease, Cellulase, Amylase, Xylanase, Pectinase.
2. Đánh vào buổi chiều từ 18h00 – 20h00 cho kết quả tốt nhất. Có thể lập lại nhiều lần cho đến khi hết tảo lam.
3. Có thể hòa Men vi sinh chuyên cắt tảo BioOne trộn với mật đường để qua đêm 48 tiếng.

te1baa3o-lam.jpg
👍 Công dụng:
– Giúp giảm hiện tượng rong nhớt trong ao, diệt trừ tảo độc (tảo lam, tảo giáp), làm màu nước trở nên đẹp hơn.
– Giúp phân hủy nhanh các chất hữu cơ lơ lửng trong nước và bùn đáy ao nuôi do phân tôm, xác tảo, thức ăn dư thừa.Làm sạch đáy ao.
– Góp phần giảm thiểu khí độc NH3, H2S trong ao nuôi.
🦞Sản phẩm này hiện đang được sản xuất thành 2 loại chính như sau:
– Loại chứa 1 trăm triệu lợi khuẩn trên 1 gam sản phẩm (tức 10^8 CFU/gam): 500gr/1000 m3 nước, dùng định kỳ 5 – 7 ngày/ lần
– Loại chứa 1 tỉ lợi khuẩn trong 1 gam sản phẩm (tức 10^9 CFU/gam): 500gr/2000 m3 nước, dùng định kỳ 5 – 7 ngày/ lần