3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.4.3. Cơ chế tác dụng của Probiotic
Trong đường ruột của heo có hàng trăm hàng ngàn tỷ vi khuẩn, số lượng vi khuẩn lớn hơn 10 lần số lượng tế bào. Số lượng vi khuẩn có lợi đường ruột thường được duy trì ở một tỷ lệ cân bằng so với vi khuẩn có hại, tỷ lệ này vào khoảng 85/15 (85% vi khuẩn có lợi và 15% vi khuẩn có hại). Cơ chế tác động của probiotic gồm các cơ chế sau.
- Duy trì hệ vi sinh vật có lợi trong đường ruột
Động vật khỏe mạnh có hệ thống tiêu hóa hoạt động tốt. Đó là cơ sở cho sự chuyển hóa thức ăn cho duy trì và sản xuất. Để có sự tiêu hóa tốt chất dinh dưỡng điều quan trọng nhất là sự ổn định và cân bằng của hệ vi sinh vật đường ruột. Vi khuẩn lactic có mặt khắp đường ruột và trong một số điều kiện thì nó chiếm ưu thế (Fuller, 1989). Khi con vật bị stress do nhiệt độ cao, độ ẩm không khí thay đổi, vận chuyển, thay đổi thức ăn, môi trường sống, vv..., thì sự cân bằng hệ vi sinh bị phá vỡ. Việc bổ sung thường xuyên probiotic giúp duy trì và cân bằng hệ sinh vật bằng hai con đường: Chống lại vi sinh vật và bằng hoạt động đối kháng.
- Cạnh tranh và đối kháng với các vi khuẩn gây bệnh
Khi cung cấp thường xuyên các vi sinh vật có lợi dưới dạng sữa lên men hoặc dạng đông khô cho người và động vật với liều lượng thích hợp (1,2 tỉ CFU/ kg thức ăn/ ngày), chúng sẽ phát triển, chiếm ưu thế và cạnh tranh với các vi sinh vật có hại về vị trí
bám, về hấp thu chất dinh dưỡng và về khối lượng các chất sinh ra bởi sinh vật (Lã Văn Kính, 1998; Tạ Thị Vịnh và cs, 2002; Yu Yu, 2005; Corring et al., 1978).
Cạnh tranh về vị trí bám dính trên nhung mao ruột, cạnh tranh chất dinh dưỡng, cạnh tranh về khối lượng các chất sinh ra bởi vi sinh vật. Nhiều nghiên cứu chứng minh probiotic ức chế bám dính trên nhung mao của vi sinh vật gây bệnh như: E.coli,
sallmonella, tryphimurium (Barnes et al., 1997). Việc ức chế khả năng bám dính của vi
sinh vật gây bệnh sẽ ngăn ngừa sự phát triển của chúng, từ đó probiotic được coi là giải pháp phòng ngừa bệnh đường ruột.
Theo nghiên cứu của Young et al., (2001), khi cho heo Large White sử dụng L.
fermentum 14 kết hợp với S. salivarius 312, sẽ làm giảm số lượng lớn E. coli trong dạ
dày và tá tràng. Khi chỉ dùng L. fermentum 14, cũng có tác dụng làm giảm số lượng E.
coli trong dạ dày.
Các nghiên cứu in vitro chỉ ra rằng vi khuẩn acid lacitic có khả năng ức chế sự phát triển của vi sinh vật truyền nhiễm ở gia cầm. Khi phân lập được 103 chủng
Lactobacillus. sp từ hai sản phẩm A, B. Sau đó cho ăn trực tiếp và kiểm tra khả năng ức
chế của vi khuẩn gây bệnh Salmonella. Thì có khoảng 47% Lactobacillus sp của sản phẩm A và 70% sản phẩm B có thể ức chế cho 6 serotype E.coli.
Theo Fuller (1977) báo cáo rằng các chủng Lactobacillus 59 và 74/1 có khả
năng giảm E.coli trong điều và ruột non nhưng không làm giảm trong ruột già của gà. Tuy nhiên có nhiều yếu tố cần phải lưu ý, nếu muốn nhận được kết quả tốt khi sử dụng probiotic. Những vi sinh vật muốn sống sót và phát triển trong đường ruột cần phải có khả năng sống trong điều kiện pH thấp và có khả năng chống lại tác dụng của muối mật. Để sống được trong đường ruột, các vi sinh vật cần có khả năng dính vào và sinh sôi nảy nở ở trên bề mặt ruột. Đã có nhiều tác giả giải thích về cơ chế sự loại trừ cạnh tranh của vi sinh vật gây bệnh bằng probiotic. Trong đó có cơ chế cạnh tranh về vị trí, cạnh tranh về chất dinh dưỡng.
- Sản xuất ra các chất kháng khuẩn
Tiêu chuẩn quan trọng để chọn vi khuẩn lactic sử dụng trong chế phẩm probiotic là khả năng tạo ra điều kiện bất lợi cho sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh. Tác nhân ức chế VK gây bệnh không chỉ là axit lactic mà còn bởi những chất ức chế đặc hiệu khác như axit hữu cơ, ethanol, H2O2, diacetyl (Young et al., 2001).
Kháng khuẩn do sinh axid hữu cơ và ethanol chủ yếu là các vi khuẩn lactic lên men dị hình tạo ra những acid hữu cơ. Những sản phẩm này làm giảm pH của môi trường và khi pH đạt đến một mức nào đó sẽ đủ để loại trừ những vi sinh vật gây hại trong đường ruột. Chẳng hạn như các vi sinh vật gây thối hỏng thực phẩm (B. subtilis,
ruột ở động vật non và trẻ em), Salmonella typhimurium, Salmonella cholerasuis (gây sốt thương hàn), ngoài ra vi khuẩn lên men dị hình còn tạo ra ethanol, có vai trò ức chế một số loài vi khuẩn cạnh tranh (Đào Trọng Đạt, 1995; Nguyễn Thị Chính, 2005; Kiều Hữu Ảnh, 1999).
Kháng khuẩn sinh do sinh H2O2, một số chủng Lactobacillus như Lactococcus iactis, Leuconostoc cremoris có thể sản sinh H2O2 (hydrogen peroxide) khi chuyển từ
môi trường kỵ khí sang hiếu khí. Vì vi khuẩn lactic không có catalase nên trong điều kiện có oxygen, chúng sẽ sinh ra H2O2. Năm 1951, Whater và đồng nghiệp đã chứng minh khả năng ức chế Staphylococus aureus của Lactobacillus lactis nhờ khả năng sinh ra H2O2 (Kiều Hữu Ảnh, 1999), (Nguyễn Lân Dũng, 1997).
Một số vi khuẩn lactic sản sinh ra kháng khuẩn Bacteriocin gây ra hiện tượng suy yếu hoặc phá vỡ lực đẩy proton (PMF: proton motive force) trong các bào quan sinh năng lượng như liposome và trong toàn bộ tế bào của vi sinh vật nhạy cảm với
Bacteriocin đó.
Bảng 1.3. Một số Bacteriocin do vi khuẩn Lactic sinh ra
Vi khuẩn lactic Bacteriocin Nhóm mẫn cảm
L.acidophilus (NCK 88) Lactacin F (2500 Daltons) Lactobacillus
L.acidophilus Lactocidin, Acidolin, Lactobacilin, Acidophilin (200 Daltons) Streptococcus, Lactococcus, Bacillus, Lactobacillus, E.coli, Salmonella
L.bulgaricus DDS14 Bulgarican E.coli
L.plantarum C11 Plantaricilin (<8000
Daltons)
Lactobacillus, Pendiococcus, Leuconostos
L.plantarum Lactolin (100000 Daltons)
Staphylococcus,
Leuconostos, Clotridium, Lactobacillus
- Tăng lượng thức ăn ăn vào và khả năng tiêu hóa thức ăn:
Hệ vi khuẩn đường ruột có vai trò quan trọng tới sự tiêu hóa và hấp thu thức ăn. Chúng tham gia vào quá trình trao đổi chất của các chất dinh dưỡng như là carbonhydrat, protein, lipit và khoáng. Kích thích tính thèm ăn, làm tăng tích lũy mỡ, nitrogen, Ca, P, Cu, Mn (Lã Văn Kính, 1998).
- Trung hòa và khử độc tố đường ruột: đó là chế phẩm probiotic trong thức ăn có tác dụng sản xuất ra các chất kháng khuẩn có tác dụng trung hòa độc tố tiêu chảy vi khuẩn E.coli.
- Điều hòa phản ứng miễn dịch
Vi sinh vật probiotic có thể có khả năng điều hòa phản ứng miễn dịch thông qua ảnh hưởng lên lympho bào B. Thí nghiệm trên chuột, khi cho chuột sử dụng L. plantarum ATCC 14917 và L. fermentum YIT 0159, chúng sẽ kích thích sự đồng hóa P3PH - thymidine trong tế bào lách ở chuột. Ngoài ra, L. plantarum ATCC 14917 và L.
fermentum YIT 0159 cũng có thể tăng cường bổ thể và kháng huyết thanh ở thỏ. Điều
này chứng tỏ chúng kích thích hoạt động trên lympho bào B của tế bào lách.
- Hoạt tính enzyme tiêu hóa: Lactobacillus sp và Bacillus sp có khả năng sản
xuất enzyme tiêu hóa các chất dinh dưỡng đặc biệt ở ruột già (March, 1979). Những enzyme chúng tiết ra bao gồm: amylase, protease và lipase. Đó là những enzyme này có hoạt tính phân giải tinh bột, lipit và protein
- Ngăn chặn sản sinh amoniac và các hoạt động của urease có thể có lợi để cải thiện sức khỏe gia súc và làm tăng cường sinh trưởng của gia súc bởi vì amoniac được sản sinh do phân giải urê trong màng nhầy ruột non, có thể gây nên một sự thiệt hại đáng kể đến bề mặt của tế bào.