What is a Poultry Probiotic?

Probiotics (lợi khuẩn) gia cầm hoặc vi khuẩn cho ăn trực tiếp (DFM) là các vi sinh vật sống có thể được kết hợp trong khẩu phần ăn để:

  • Đưa vào định cư ở ruột với những vi khuẩn có lợi
  • Điều chỉnh các điều kiện trong phạm vi đường tiêu hóa

Tác dụng của probiotics gia cầm đặc biệt quan trọng ở động vật non, chưa hình thành vi khuẩn đường ruột ổn định.

Bằng cách bổ sung probiotics vào thức ăn hoặc nước uống, ruột được định cư với những lợi khuẩn, tránh được hoặc giảm được mức độ xâm lấn của các vi khuẩn gây bệnh (Nurmi và Rantala, 1973).

Tính hiệu quả của các probiotics khác nhau đã được chứng minh trong các hệ thống gia cầm hiện đại. Bởi vì thuốc kháng sinh đang được tháo bỏ từ thực tế thường lệ của chăn nuôi, probiotics hiện nay được coi là một công cụ hứa hẹn để ngăn chặn tác nhân gây bệnh từ những thách thức sức khỏe và bệnh tật.

PROBIOTIC, PREBIOTIC VÀ SYNBIOTIC

Probiotics (lợi khuẩn) có thể được kết hợp với prebiotics (chất dinh dưỡng cho lợi khuẩn) để nuôi dưỡng các lợi khuẩn và đạt được kết quả tốt hơn. Sự kết hợp probiotic cộng với prebiotic được hiểu là synbiotic (đồng sinh)

Prebiotic là một phụ gia không tiêu hóa thường bao gồm các chất xơ khẩu phần tự nhiên như fructooligsaccharides (FOS) kích thích sự tăng trưởng và hoạt động của lợi khuẩn ở ruột kết, do đó cải thiện được sức khỏe của vật chủ (Gibson và roberfroid, 1995).

Synbiotic là một sự kết hợp của các sản phẩm probiotic và prebiotic (Patterson và burkholder, 2003), thường với mục đích cải thiện hiệu quả. PoultryStar® là một synbiotic (probiotic + prebiotic) đã được Liên minh châu Âu cấp phép.

Bảng 1. Định nghĩa thông thường của probiotics (những vi khuẩn được cho ăn trực tiếp)–các thuật ngữ liên quan

Thuật ngữĐịnh nghĩa
ProbioticLợi khuẩn được bổ sung vào khẩu phần
PrebioticChất được cung cấp để nuôi dưỡng lơi khuẩn.
SynbioticKết hợp của probiotics và prebiotics

PROBIOTICS HOẠT ĐỘNG CHỐNG LẠI MẦM BỆNH NHƯ THẾ NÀO

Một số cơ chế đề xuất giải thích về chế độ hoạt động của probiotics chống lại tác nhân gây bệnh, cụ thể là:

  1. Loại trừ cạnh tranh
  2. Sản xuất chất kháng khuẩn
  3. Kích thích miễn dịch
  4. Cải thiện sức khỏe và tính toàn vẹn của ruột

PROBIOTICS LOẠI TRỪ TÁC NHÂN GÂY BỆNH

Loại trừ cạnh tranh liên quan đến sự tắc nghẽn của các thụ thể tế bào trên bề mặt lumen của tế bào biểu mô, tránh cơ chế đi vào của các tác nhân gây bệnh. Điều này có thể được hỗ trợ bởi các phân tích in vitro, cho thấy rằng khả năng của các vi khuẩn probiotic chọn lọc là bám chặt vào các tế bào đường ruột (Pascual và cộng sự., 1999; Ibnou-Zekri và cộng sự, 2002).

Đáng chú ý là, khả năng bám vào bề mặt của các tế bào đường ruột thay đổi giữa các chủng khác nhau của cùng một loài vi khuẩn (ibnou-Zekri và cộng sự, 2002). Loại trừ cạnh tranh cũng xem xét việc tiêu thụ chất dinh dưỡng có sẵn bằng nguồn hạn chế vi khuẩn có lợi và không gian đối với vi khuẩn gây bệnh.

PROBIOTICS SẢN XUẤT CHẤT KHÁNG KHUẨN NHẮM TỚI VI KHUẨN GÂY BỆNH

Một cơ chế khác làm giảm khả năng sống của vi khuẩn gây bệnh là sự sản sinh các chất gây hại mà cụ thể là nhắm vào vi khuẩn gây bệnh, như H2O2 và chất kháng khuẩn (Oh và cộng sự, 2000; Gillor và cộng sự, 2008).

Chất kháng khuẩn là các phân tử axit amin có tính diệt khuẩn trên các sinh vật liên quan đến gen. Một số chất kháng khuẩn đã được xác định. Những chất kháng khuẩn nhỏ có xu hướng ổn định nhiệt trong khi những chất kháng khuẩn lớn thì có xu hướng không bền nhiệt.

Trong khi các chất kháng khuẩn được mô tả chủ yếu là hiệu quả chống lại các vi khuẩn Gram +, thì có một số chất kháng khuẩn cũng đã được mô tả là có hiệu quả với các vi sinh vật Gram - (Ralph và cộng sự, 1995; Servin, 2004).

Vì có nguồn gốc là axit amin, các chất kháng khuẩn dễ nhạy cảm với các enzym phân giải protein. Có một nhóm các chất khác không phải là axit có khả năng chịu nhiệt và enzym phân giải protein, và do đó thuộc về một loại các hợp chất ức chế khác nhau, được sản xuất bởi các vi khuẩn hội sinh. Hầu hết trong số này không được xác định đầy đủ các hợp chất, nhưng với hoạt động ức chế được thiết lập chống lại Clostridium‚ Bacteroides‚ Enterobacteriaceae‚ Pseudomonas‚ Staphylococcus‚ và Streptococcus (Silva và cộng sự, 1987).

PROBIOTICS TỐT, HỖ TRỢ HỆ MIỄN DỊCH

Kích thích hệ miễn dịch, hay điều hòa miễn dịch, là một lý thuyết khác giải thích tính hiệu quả của probiotics. Đường ruột của thú sơ sinh cơ bản là vô trùng. Vi khuẩn đầu tiên xâm chiếm đường ruột gây ảnh hưởng đến sự biểu hiện gen của các tế bào biểu mô, gây ảnh hưởng lần lượt đến sự định cư ở đường ruột của vi khuẩn tiếp theo.

Là một cơ quan miễn dịch, ruột có một thành phần lớn của mô bạch huyết (GALT, hoặc mô bạch huyết liên kết với ruột) cũng cần kích thích hợp từ các vi sinh vật hội sinh để phát triển.

Gà được kích thích miễn dịch bằng probiotics trong khẩu phần cho thấy sự tiết các kháng thể IgA chống clostridium tăng lên (Hamid và cộng sự, 2006). Mặt khác, ruột cũng phải cùng tồn tại hòa bình với các vi khuẩn hội sinh và kháng nguyên của đường tiêu hóa (theo đường miệng). Ngoài ra, các vi khuẩn không gây bệnh có thể gửi các tín hiệu kích thích đến vác tế bào hấp thu ruột hạn chế sản xuất các cytokine tiền viêm kích trong khi thúc đẩy việc sản xuất các cytokine kháng viêm kích (Neish và cộng sự, 2000). Quan sát này có thể thấy ở những chuột không mang mầm bệnh biểu hiện viêm kích liên tục và đáp ứng miễn dịch không đủ chống lại các kháng nguyên trong khẩu phần ăn thông thường (Servin, 2004).

Cần lưu ý rằng các chức năng kích thích miễn dịch của các vi khuẩn hội sinh là đặc thù chủng và thậm chí liên quan chặt chẽ với các vi khuẩn kích thích hệ miễn dịch theo những cách khác nhau (Ibnou-Zekri và cộng sự, 2002). Về lý thuyết, probiotics có thể đạt được lợi ích bằng một trong hai tác dụng tiền viêm kích hoặc kháng viêm kích. Ví dụ, trong y học người, điều mong muốn là giảm viêm kích ở bệnh nhân bị viêm mãn tính (bệnh Crohn). Mặt khác, viêm kích tăng và hướng của hệ miễn dịch về phía thành phần đáp ứng miễn dịch của tế bào có thể giúp chống bệnh cầu trùng ở gia cầm.

PROBIOTICS HỖ TRỢ CÁC TẾ BÀO BIỂU MÔ

Ngoài các hoạt động kháng khuẩn gây bệnh mà probiotics có, người ta đã chứng minh rằng các vi khuẩn bản địa của ruột cũng góp phần vào sự phát triển lành mạnh của các tế bào biểu mô. Trên thực tế, vi khuẩn bản địa có thể kích thích tế bào hấp thu ruột để sản xuất và giải phóng các peptide tiêu hóa hoạt tính có tác động đến sự điều hòa cấu trúc biểu mô và các tế bào nội tiết đường ruột (Servin, 2004). Rõ ràng rằng các vi khuẩn hội sinh điều chỉnh biểu hiện gen của các tế bào biểu mô gây ảnh hưởng đến sự hấp thụ chất dinh dưỡng, sự trưởng thành đường ruột và cải thiện hàng rào niêm mạc (Servin, 2004).

Một số chủng Lactobacillus có thể làm giảm cuộc xâm lược vào biểu mô của Enterohemorrhagic E. coli (EHEC) mà không làm giảm khả năng sống của mầm bệnh. Vì tác dụng này chỉ được quan sát với Lactobacillus sống, người ta cho rằng đó là kết quả của sự tương tác của các vi khuẩn hôi sinh và biểu mô đường ruột gây ra những thay đổi bảo vệ trên tế bào hấp thu ruột, can thiệp với quá trình tiếp thu của của EHEC (Hirano và cộng sự, 2003). Ngày càng tăng bằng chứng cho thấy rằng probiotics phát huy chọn lọc các gen biểu mô nhất định. Tương tự như vậy, việc điều hòa đáp ứng miễn dịch thu được với probiotics có vẻ phụ thuộc chủng (Didierlaurent và cộng sự, 2002).

PROBIOTICS CÓ THỂ THỰC HIỆN THẬM CHÍ LÀ NHIỀU HƠN

Các cơ chế khác về ức chế khuẩn gây bệnh do probiotics tạo ra đã được nghiên cứu. Đây là trường hợp giảm pH ruột do sự sản xuất và tiết các chất chuyển hóa như axit lactic (Fayol-Messaoudi và cộng sự, 2005). Người ta cho rằng axít lactic sinh ra do các chủng probiotic làm tăng tính thấm của màng ngoài của vi khuẩn Gram - tạo điều kiện phổ biến các hợp chất kháng khuẩn được sinh ra bởi probiotics và bởi biểu mô của vật chủ (Alakomi và cộng sự, 2000). Ngoài ra, sự sản xuất và giải phóng các chất chuyển hóa nội sinh khác có thể mang lại lợi ích tích cực chưa khám phá.

References

Didierlaurent, A., J.C Sirad, J.P. Kraehenbuhl, and M.R. Neutra. 2002. How the gut senses its content. Cellular Microbiology 4(2):61–72.

Fayol-Messaoudi, D., C.N. Berger, M.H. Coconnier-Polter, V.L. Moal, and A.L. Servin. 2005. ph-, lactic acid-, and non-lactic acid-dependent activities of probiotic Lactobacilli against Salmonella enteric serovar Typhimurium. 71(10):6008–6013.

Gibson, GR and Roberfroid, MB. Dietary modulation of the human colonic microbiota; introducing the concept of prebiotics. J. Nutr 1995 June:125 (6) 1401-12

Gillor, O., A. Etzion, and M. A. Riley. 2008. The dual role of bacteriocins as anti- and probiotics. Appl. Microbiol Biotechnol. 81(4):591–606.

Hamid. R.H., J. Gong, C.L. Gyles, M.A. Hayes, H. Zhou, B. Sanei, J.R. Chambers, and S. Sharif. 2006. Probiotics stimulate production of natural antibodies in chickens. Clinical and Vaccine Immunol. 13(9):975–980.

Hirano, J., T. Yoshida. T. Sugiyama, N. Koide, I. Mori, and T. Yokochi. 2003. The effect of Lactobacillus rhamnosus on enterohemorrhagic Escherichia coli infection of human intestinal cells in vitro. Microbiol. Immunol. 47:405–409.

Ibnou-Zekri, N., S. Blum, E.J. Schiffrin, and T von der Weid. 2002. Divergent patterns of colonization and immune response elicited from two intestinal Lactobacillus strains that display similar properties in vitro. Infection and Immunity 71(1):428–436.

Neish, A.S., A.T. Gewirtz, H. Zeng, A.N. Young, M.E. Hobert, V. Karmali, A.S. Rao, and J.L. Madara. 2000. Prokaryotic regulation of epithelial responses by inhibition of IkB-α ubiquitination. Science 289:1560–1563.

Nurmi, E. and M. Rantala. 1973. New aspects of Salmonella infection in broiler production. Nature 241:210–211.

Oh, S., S.H. Kim, and R.W. Worobo. 2000. Characterization and purification of a bacteriocin produced by a potential probiotic culture, Lactobacillus acidophilus 30SC. J. Dairy Sci. 83:2747–2752.

Patterson, JA and Burkholder, KM. Application of prebiotics and probiotics in poultry production. Poultry Science, Volume 82, Issue 4, 1 April 2003, Pages 627–631, https://doi.org/10.1093/ps/82.4.627

Pascual, M., M. Hugas, R.I. Badiola, J.M. Monfort, and M. Garriga. 1999. Lactobacillus salivarius CTC2197 prevents Salmonella enteritidis colonization in chickens. Applied and Environmental Microbiol. 65:4981–4986.

Ralph, W.J., J.R. Tagg, and B. Ray. 1995. Bacteriocins of Gram-positive bacteria. Microbiological Reviews 59(2):171–200.

Servin. 2004. Antagonistic activities of Lactobacilli and Bifidobacteria against microbial pathogens. FEMS Microbiology Reviews 28:405–440.

Silva, M, N. Jacobus, C. Deneke, and S.L. Gorbach. 1987. Antimicrobial substance from a human Lactobacillus strain. Antimicrob. Agents Chemother. 31:1231–1233.