Bệnh cầu trùng và viêm ruột hoại tử là những căn bệnh chính gây ảnh hưởng đến ngành chăn nuôi gia cầm trên thế giới. Butyrate đóng vai trò đa nhân tố đối với sức khỏe đường ruột, do đó nó có thể được xem là giải pháp để kiểm soát các căn bệnh này. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giới thiệu một số khái niệm và nghiên cứu mới nhất về chủ đề này.

Ảnh minh họa

Trong ngành chăn nuôi gia cầm, sự khác biệt giữa lợi nhuận hoặc thua lỗ thường được quyết định bởi tỷ lệ nhiễm bệnh. Bệnh cầu trùng và viêm ruột hoại tử là mối lo ngại lớn đối với toàn cầu vì chúng gây thiệt hại trong chăn nuôi, tăng tỷ lệ loại thải, tăng chi phí thuốc và thú y, giảm sức khỏe của gia cầm và tăng nguy cơ lây nhiễm bệnh trong các sản phẩm cho người tiêu dùng. Mặc dù cả hai bệnh này có bệnh lý khác nhau, nhưng chúng hoạt động hiệp lực do sự phát triển của bệnh viêm ruột hoại tử phụ thuộc nhiều vào những tổn thương ở đường ruột gây ra bởi bệnh cầu trùng. Thuốc kháng cầu trùng và các chất kháng sinh thông thường có thể được dùng để kiểm soát dịch bệnh trong đàn. Nhưng sự xuất hiện của các dòng khuẩn kháng thuốc, đặc biệt là sau thời gian dài sử dụng thuốc thực sự là một vấn đề lớn. Vì vậy, ngành chăn nuôi gia cầm cần phải tìm kiếm các phương án quản lý thay thế và chiến lược khẩu phần để kiểm soát bệnh cầu trùng và viêm ruột hoại tử. Một trong những khẩu phần điều trị đó là khẩu phần bổ sung butyrate, một nguồn năng lượng cho các tế bào biểu mô nhằm tăng cường chức năng rào cản cho đường ruột.

Bệnh cầu trùng ở gia cầm

Bệnh cầu trùng ở gia cầm do một chủng ký sinh trùng nguyên sinh Eimeria gây ra. Mối lo ngại chính đối với bệnh cầu trùng là bệnh không chỉ liên quan đến một chủng Eimeria spp duy nhất. Bệnh truyền nhiễm từ nhiều dòng Eimeria kết hợp, chúng xâm nhập vào các phần khác nhau trong đường ruột. Các ký sinh trùng nội bào xâm nhập và phá hủy các tế bào biểu mô của vật chủ, gây tổn thương nghiêm trọng cho thành ruột. Có chín dòng Eimeria khác nhau ở gia cầm được biết đến, nhưng chỉ có 5-7 dòng trong số đó có liên quan đến những bệnh thường xảy ra trong đàn gia cầm thương phẩm. Trong đó, khuẩn E. praecox được cho là sản sinh ra ít bệnh lý, khuẩn E. acervulina và E. mitis có thể dẫn đến viêm ruột nhẹ, tiếp sau đó là mất nước và hấp thu dinh dưỡng kém.

Đối với những trường hợp nặng hơn, viêm thành ruột cùng với chảy máu cục bộ (xuất huyết) và bong tróc biểu mô (E. Brunetti, E. maxima) hoặc phá hủy toàn bộ nhung mao dẫn đến xuất huyết trên diện rộng và chết (E. necatrix, E. tenella) đối với gà bị nhiễm bệnh. Hầu hết các dòng khuẩn gây bệnh chính xâm nhập vào đoạn dưới của đường tiêu hóa. Vòng đời của Eimeria tương đối ngắn, từ bốn đến sáu ngày và gồm hai giai đoạn phát triển; ngoại sinh (trong phân) và nội sinh (trong đường tiêu hóa của vật chủ). Giai đoạn ngoại sinh bắt đầu sau khi giải phóng nang kén không bào tử (không nhiễm khuẩn) trong phân. Sự hình thành bào tử của nang kén xảy ra trong phân và được xúc tác bởi nhiệt độ, độ ẩm và độ thoáng khí thích hợp (tiếp xúc với oxy). Trong nang kén có bào tử, thoa trùng được hình thành và từ thời điểm đó, nang kén bắt đầu lây nhiễm. Nang kén có bào tử khá chắc chắn và chúng bảo vệ cho ký sinh trùng tránh khỏi bị khô và thuốc khử trùng hóa học, đảm bảo sự sống lâu dài trong môi trường chăn nuôi gia cầm. Giai đoạn nội sinh bắt đầu sau khi gà ăn nang kén nhiễm khuẩn. Trong môi trường vi mô của mề, thoa trùng được giải phóng khỏi nang kén. Xuống đoạn dưới của đường tiêu hóa, các thoa trùng xâm nhập, phá hủy các tế bào biểu mô và bắt đầu chu kỳ sinh sản nhanh chóng. Chu kỳ này bao gồm nhiều vòng sinh sản vô tính, tiếp theo đó là sự phân biệt giới tính, thụ tinh và loại thải nang kén không bào tử. Quá trình sinh sản hiệu quả của các chủng Eimeria trong đường tiêu hóa và chiến lược sinh tồn hoàn hảo (hình thành bào tử) của chúng trong phân làm tăng nguy cơ nhiễm khuẩn ở đàn gia cầm.

Vaccine và các khẩu phần điều trị

Quản lý tốt giúp làm giảm nguy cơ lây truyền ký sinh trùng gây bệnh cầu trùng. Các phương pháp điều trị bổ sung rất cần thiết, đặc biệt là trong giai đoạn nội sinh nhạy cảm diễn ra ở đường tiêu hóa của vật chủ. Có hai loại thuốc kháng cầu trùng được sử dụng đó là hợp chất ionophorous (ionophores) và ma túy tổng hợp (hóa chất). Nói chung, ionophores làm cho ký sinh trùng chết (coccidiocidal) bằng cách can thiệp nhờ vào các ion đi qua màng tế bào, đồng thời các hóa chất ngăn chặn chúng tái tạo và tăng trưởng (coccidiostatic) bằng cách ức chế quá trình sinh hóa khác nhau của ký sinh trùng. Để làm giảm tần xuất của các chủng kháng thuốc, các chương trình luân phiên và ngắn hạn được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, nhu cầu sử dụng các giải pháp thay thế như vaccine và khẩu phần điều trị tăng cao, do áp lực từ các cơ quan chính phủ và người tiêu dùng trong việc cấm sử dụng kháng sinh trên vật nuôi dùng cho người. Hơn nữa, khuẩn cầu trùng có khả năng kháng thuốc dẫn đến những thiệt hại về kinh tế cho ngành chăn nuôi.

Sử dụng vaccine

Ngoài số lượng nang kén có bào tử được ăn vào, mức độ nghiêm trọng của bệnh cầu trùng còn phụ thuộc nhiều vào bộ nhớ miễn dịch với các mầm bệnh. Ngay từ năm 1923, Johnson đã cho xuất bản những bài viết đầu tiên cho thấy khả năng kháng thuốc của nang kén không phụ thuộc vào độ tuổi, nhưng phụ thuộc vào việc tiếp xúc với ký sinh trùng trước đó. Ngày nay, chúng ta vẫn còn sử dụng kiến thức này thông qua việc ứng dụng vaccine sống (giảm độc). Theo quan điểm về khẩu phần ăn, các chiến lược khác nhau có thể được sử dụng để chống lại bệnh cầu trùng.

Một số sản phẩm kháng khuẩn giúp chống lại các dòng Eimeria đặc trưng, ví dụ tinh dầu và chiết xuất thảo dược. Các sản phẩm khác thì mang lại lợi ích trong việc điều chỉnh tình trạng miễn dịch của gà, trong khi đó prebiotic và probiotic cải thiện hệ vi sinh để giảm nguy cơ nhiễm khuẩn thứ cấp (ví dụ C. perfringen). Mô ruột bị tổn thương được phục hồi nhờ vào việc bổ sung chất chống oxy hóa để giảm bớt vòng luẩn quẩn của stress oxy hóa do các tế bào bị tổn thương gây ra. Một số sản phẩm giúp tăng cường việc bảo vệ đường ruột và chữa lành niêm mạc, ví dụ betain, butyrate hoặc threonine.

Những thương tổn do viêm ruột hoại tử

Bệnh cầu trùng ở gia cầm thường có trước hoặc xảy ra đồng thời với sự bùng phát của dịch viêm ruột hoại tử. Tác nhân gây viêm ruột hoại tử là Clostridium perfringen, một vi khuẩn gram dương, sinh nội bào tử, kỵ khí thường được tìm thấy trong đất, bụi, phân, thức ăn chăn nuôi, chất thải gia cầm và trong chất nền ruột. Viêm ruột hoại tử từ lâu đã được kiểm soát bằng cách sử dụng chất kích thích tăng trưởng kháng sinh (AGPs) trong thức ăn chăn nuôi. Tuy nhiên, vào tháng một 2006, lệnh cấm AGPs trong khẩu phần ăn được ban hành ở Châu Âu và việc sử dụng AGPs đang được thảo luận tại một số châu lục khác.

Viêm ruột hoại tử đã trở thành một căn bệnh phổ biến ở gà thịt trên khắp thế giới. Các tác nhân kháng khuẩn thông thường và thuốc kháng cầu trùng không chỉ mang lại hiệu quả trong việc chống lại Eimeria spp mà còn chống lại cả C. perfringen, hiện chúng đang được dùng để kiểm soát bệnh viêm ruột hoại tử. Nhưng phương pháp này đi ngược lại với mục tiêu giảm việc sử dụng kháng sinh trong chăn nuôi. Hiểu rõ về bệnh lý và bản chất của viêm ruột hoại tử sẽ giúp ích trong việc tìm kiếm các giải pháp thay thế dự phòng. Viêm ruột hoại tử thường xảy ra từ ba đến bốn tuần sau khi nở. Các tổn thương hoại tử chủ yếu giới hạn trong ruột non và sự nhiễm trùng có thể dẫn đến bệnh lâm sàng cấp tính hoặc ở tình trạng cận lâm sàng. Đối với các trường hợp lâm sàng, tỷ lệ chết theo bầy tăng trong những tuần nuôi cuối cùng, thường không có dấu hiệu báo trước. Đối với bệnh cấp tính, thường chết trong vòng 1-2 giờ, và tỷ lệ chết có thể lên đến 50%.

Đàn gà thịt bị viêm ruột hoại tử cận lâm sàng không hiển thị các dấu hiệu lâm sàng rõ ràng và tỷ lệ tử vong thường không ở mức đỉnh điểm. Những tổn thương lặp đi lặp lại ở niêm mạc ruột gây tiêu hóa và hấp thu dinh dưỡng kém, dẫn đến tăng trọng giảm và chuyển hóa thức ăn tăng. Trong điều kiện cận lâm sàng, lượng ăn vào có thể giảm 35% trong giai đoạn lây nhiễm. Trong một số trường hợp cụ thể, những thương tổn ở đường ruột có thể để cho C. perfringen xâm nhập vào ống dẫn mật và động mạch chủ. C. perfringen xâm nhập vào gan dẫn đến viêm gan đường mật (cholangiohepatitis), những thương tổn ở gan cuối cùng được tìm thấy tại nơi giết mổ. Mặc dù dịch viêm ruột hoại tử lâm sàng có thể gây ra tỷ lệ chết cao, nhưng tình trạng cận lâm sàng lại nguy hiểm hơn, vì thường khó phát hiện ra sự hiện diện của nó trong đàn. Cản trở sự tăng trưởng và tăng số lượng thương tổn khi giết mổ gây thiệt hại kinh tế đáng kể cho người chăn nuôi gia cầm. Tác động thực sự về mặt kinh tế của viêm ruột hoại tử không phải từ gia cầm chết vì bị nhiễm trùng, mà là từ những vật bị lây nhiễm và tồn tại dưới hình thức cận lâm sàng.

Sự phát triển của các chất dinh dưỡng khả dụng

Clostridium perfringen thường được tìm thấy trong hệ vi sinh đường ruột khỏe mạnh bình thường ở gia cầm. Độc lực của dòng khuẩn phụ thuộc vào bản chất của nó. Chủng C. perfringen được chia thành năm loại khác nhau (từ A đến E) dựa trên cơ sở sản sinh ra bốn độc tố chính. Clostridium loại A có liên quan đến viêm ruột hoại tử ở gà thịt, mặc dù loại này cũng được tìm thấy trong đường tiêu hóa của gia cầm khoẻ mạnh. Khi viêm ruột hoại tử là một bệnh đa nhân tố, nó sẽ cần nhiều nhân tố tác động hơn để phát triển. Hàm lượng protein cao (động vật) hoặc các nguồn protein khó tiêu hóa quan hệ mật thiết với việc tăng nguy cơ viêm ruột hoại tử, vì protein không được tiêu hóa là chất nền cho sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh như C. perfringen.

Lúa mì, lúa mạch đen, yến mạch và lúa mạch thường có liên quan đến viêm ruột hoại tử, do hàm lượng polysaccharide không tinh bột cao, là một chất tan trong nước và khó tiêu hóa, trong khi ngô thì không như vậy. Bên cạnh việc lựa chọn nguyên liệu thô, kích thước hạt cũng ảnh hưởng đến sức khỏe đường ruột. Thức ăn có chứa nhiều hạt nhỏ lẫn một số hạt lớn dễ gây mắc bệnh viêm ruột hoại tử hơn thức ăn chứa các hạt đồng nhất. Những thay đổi trong khẩu phần (chuyển từ khẩu phần tập ăn sang khẩu phần gà lứa), các bệnh dịch khác, việc tăng mật độ vật nuôi làm tăng stress trong đàn và cản trở khả năng miễn dịch của gà, làm cho chúng dễ nhiễm bệnh viêm ruột hoại tử hơn.

Nhiễm cầu trùng là một yếu tố cốt lõi, vì niêm mạc tổn thương do Eimeria gây ra cung cấp môi trường thuận lợi cho C. perfringen phát triển. Một điều thú vị cần lưu ý là C. perfringen yêu cầu protein chất lượng cao, vì nó cần các acid amin thiết yếu. Bằng cách tiêu diệt các tế bào biểu mô, Eimeria gây rò rỉ protein huyết tương (A) và bệnh cầu trùng tăng cường sản sinh dịch nhầy (B).

Cả hai tác động này làm tăng tính khả dụng của chất dinh dưỡng đối với sự phát triển của C. perfringen. Độc lực của C. perfringen phụ thuộc vào bốn yếu tố chính: khả năng sản sinh bacteriocin, enzyme khuẩn collagenolytic, độc tố và khả năng kết dính vào thành ruột của chúng. Trong giai đoạn đầu của viêm ruột hoại tử, các enzyme collagenolytic tác động đến ma trận ngoại bào và các liên kết tế bào. Cả collagenase (có thể được kích thích bởi bệnh cầu trùng) và enzyme khuẩn collagenolytic đều góp phần trong việc gây mất trật tự hay thậm chí phá hủy hoàn toàn ma trận tế bào và các liên kết chặt giữa các tế bào biểu mô (C). Bacteriocin được sản sinh từ một dòng khuẩn có độc lực làm ức chế sự phát triển của các dòng C. perfringen khác trong đường ruột. Điều này mang lại lợi ích tối đa làm tăng tính khả dụng của chất dinh dưỡng được phân giải bởi bệnh cầu trùng (D).

NetB: Một độc tố mới

Trong một thời gian dài, độc tố α được xem là nhân tố mang độc lực chính của C. perfringen gây ra viêm ruột hoại tử. Gần đây, các nhà nghiên cứu đã giới thiệu một độc tố mới có tên là NetB. Độc tố này tham gia vào phản ứng tổn thương hoại tử bằng cách hình thành lỗ trong các tế bào biểu mô, dẫn đến cái chết của tế bào (E). Dòng C. perfringen độc lực có khả năng liên kết với các phân tử ma trận ngoại bào (F), một chiến lược sinh tồn được nhiều khuẩn enteropathogen sử dụng. Biểu mô đường ruột khỏe mạnh bình thường không để lộ ra những phân tử ma trận ngoại bào này. Do Eimeria (ECMMs) gây tổn thương đường ruột, các độc tố NetB và enzyme colleagenolytic, C. perfingen có khả năng liên kết và xâm thực đường tiêu hóa tốt hơn, gây nên những tổn thương rất nghiêm trọng. Các chiến lược kiểm soát viêm ruột hoại tử không sử dụng AGPs trong phòng ngừa hoặc điều trị bệnh là một thách thức.

Cho đến nay vẫn chưa có chiến lược đơn độc nào có thể chống lại C. perfringen gây viêm ruột hoại tử. Sự kết hợp giữa việc quản lý vệ sinh chuồng trại tốt, sử dụng vaccine (kháng lại C. perfringen và cầu trùng) và biện pháp can thiệp trong khẩu phần ăn, đến một mức độ nào đó có thể thay thế cả thuốc kháng sinh giúp duy trì năng suất và kiểm soát bệnh viêm ruột hoại tử. Khẩu phần chứa hàm lượng protein thấp hoặc khẩu phần sử dụng nguồn protein dễ tiêu hóa kết hợp với các enzyme nhằm phá vỡ cấu trúc của các thành phần không tiêu hóa được trong khẩu phần sẽ làm giảm nguy cơ C. perfingen phát triển trong đường ruột. Ngoài ra, việc sử dụng các chất phụ gia để kiểm soát bệnh cầu trùng, như đã được đề cập trước đó, là một công cụ hữu ích để làm giảm tỷ lệ viêm ruột hoại tử.

Hiệu lực đa dạng của butyrate

Chức năng rào cản phòng vệ của lớp biểu mô là cực kỳ quan trọng do các chủng Eimeria cùng với C. perfringen gây nhiễm miễn dịch liên tục. Butyrate là một acid béo chuỗi ngắn được sản sinh tự nhiên trong đường tiêu hóa qua quá trình lên men của chất xơ. Các acid béo được xem là nguồn năng lượng quan trọng nhất đối với các tế bào đường ruột và mang nhiều lợi ích cho các chức năng quan trọng trong đường ruột. Các nghiên cứu và kinh nghiệm thực tiễn đã xác nhận việc sử dụng butyrate độc lập hoặc kết hợp cùng với các chiến lược khẩu phần khác giúp làm giảm tỷ lệ mắc viêm ruột hoại tử. Butyrate có khả năng tác động kháng khuẩn trực tiếp lên C. perfringen, nhưng điều này không phải là một yếu tố chính. Hàm lượng butyrate trong đường tiêu hóa từ quá trình lên men hoặc thậm chí từ sự kết hợp với các nguồn bổ sung, sẽ không đạt được mức yêu cầu nhằm ức chế sự phát triển của C. perfringen một cách trực tiếp. Tác động tích cực của butyrate có lẽ liên quan đến hiệu lực đối với chức năng đường ruột gia cầm nhiều hơn.

Trong ruột non, butyrate thúc đẩy sự phát triển nhung mao, hình thái và chức năng đường ruột. Vào sâu trong đường tiêu hóa, butyrate đại diện cho nguồn năng lượng được ưa thích của các tế bào ruột và là chất tiền thân chính để tổng hợp lipid, được sử dụng để tổng hợp thành các màng tế bào. Bằng cách hỗ trợ cấu trúc màng tế bào, butyrate góp phần vào việc duy trì các chức năng rào cản và vận chuyển trong đường ruột. Ma et al quan sát tầm quan trọng của butyrate đối với việc chữa lành vết thương ở ruột nhờ vào tác động tích cực của chúng đối với các liên kết chặt và tính toàn vẹn của đường ruột. Ở hàm lượng thấp, butyrate củng cố rào cản bảo vệ đường ruột bằng cách tăng cường giải phóng dịch nhầy bảo vệ trong màng nhầy và các peptide kháng khuẩn. Các peptide này cũng được gọi là peptide bảo vệ vật chủ (HDPs), chúng có hoạt lực kháng khuẩn chống lại vi khuẩn, ký sinh trùng, virus có màng bao và nấm mốc. HDPs liên kết với màng vi khuẩn và phá vỡ chúng, kết quả là vi khuẩn bị chết. Nhóm nghiên cứu của Van Immerseel cho thấy một hiệu lực kháng khuẩn khác của butyrate, theo đó các acid béo làm giảm khả năng bám dính của vi khuẩn gây bệnh vào vách tế bào đường ruột.

Cuối cùng, butyrate hoạt động như một chất chống viêm. Làm dịu đi tình trạng viêm của gà là một công dụng hữu ích để khắc phục việc giảm lượng ăn vào, qua đó làm giảm sự phân hủy của mô cơ khi bị viêm hoại tử. Butyrate không vỏ bọc được hấp thụ trực tiếp vào đoạn đầu của ruột non và không chạm được đến đoạn ruột dưới. Khẩu phần butyrate có vỏ bọc phù hợp rất cần thiết cho mục tiêu giải phóng acid béo trong toàn bộ đường tiêu hóa. Bằng cách kiểm tra sản phẩm butyrate bao vi nang, cả in vivo và in vitro cho thấy tất cả butyrate đi qua dạ dày và được phân giải từ từ trong đường ruột.

Kết luận

Kể từ khi ban hành lệnh cấm kháng sinh trong thức ăn, viêm ruột hoại tử do C. perfringen gây ra đã tái xuất hiện trong đàn gia cầm làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến kinh tế. Sự hiện diện của các chủng kháng thuốc là một vấn đề quan trọng đối với sức khỏe cộng đồng và các chiến  lược kiểm soát lâu dài chống viêm ruột hoại tử, các giải pháp kiểm soát viêm ruột hoại tử phải thay thế được thuốc thông thường. Dinh dưỡng tác động mạnh đến tỷ lệ mắc viêm ruột hoại tử và nhiễm cầu trùng tồn tại trước đó. Khẩu phần chứa butyrate bao vi nang phù hợp đảm bảo mục tiêu giải phóng butyrate trong đường tiêu hóa, qua đó hỗ trợ các tế bào đường ruột và hồi phục chức năng rào cản của niêm mạc bị tổn thương do các dòng Eimeria và C. perfringen.

Nguồn: http://www.allaboutfeed.net/Feed-Additives/Articles/2015/12/Dietary-treatments-for-major-poultry-diseases-2719777W

Biên dịch: Ecovet Team

Nguồn: Ecovet