[Chăn nuôi Việt Nam] – Não, ruột và hệ vi sinh vật có vai trò rất quan trọng cho hoạt động bình thường của cá thể vật chủ và bất kỳ tác động gây hại đến các vòng lặp tại bất kỳ thời điểm nào đều dẫn đến rối loạn chức năng, bệnh tật và tử vong của vật chủ đó.

Vi khuẩn và vật chủ của chúng

Vi khuẩn có thể là dạng sự sống xuất hiện sớm nhất trên các vùng đất liền của trái đất, cách đây khoảng 3,22 tỷ năm. Từ đó có thể suy ra tất cả dạng sự sống xuất hiện sau vi khuẩn như các loài động vật hữu nhũ và chim đều phát triển tiến hóa cùng với vô số loại vi khuẩn. Hàng chục nghìn tỷ con vi khuẩn hiện hữu trong cơ thể, trên da, trong đường hô hấp, trong miệng và khắp hệ tiêu hóa của con người được gói gọn trong một khái niệm là microbiome hay hệ vi sinh vật.

Hệ vi sinh vật đường ruột của từng cá thể của mỗi loài động vật, chim chóc và con người đều có tính đặc thù duy nhất của mỗi cá thể đó, thành phần cũng như hoạt động của mỗi hệ vi sinh đó luôn ảnh hưởng đến sức khỏe, năng suất và trạng thái của vật chủ.

Vì phần lớn hệ vi sinh vật sống trong hệ tiêu hóa của vật chủ, nên chúng ta sẽ chú tâm vào vai trò của chúng trong việc hỗ trợ các chức năng bình thường của ruột (tiêu hóa, hấp thụ, hàng rào bảo vệ và chức năng miễn dịch). Tuy nhiên nghiên cứu hiện đại đã chứng minh được rằng, hệ vi sinh vật có thể tương tác-liên lạc với hệ thần kinh trung ương của vật chủ thông qua ít nhất 3 kênh hoạt động song song nhưng có tương tác lẫn nhau: cơ chế truyền tín hiệu thần kinh, nội tiết và miễn dịch.

Ngược lại, thông qua hệ thần kinh tự chủ, não vật chủ cũng sẽ gây ảnh hưởng đến cấu trúc và chức năng của hệ vi sinh vật đường ruột. Cụ thể, não sẽ gửi các tín hiệu thần kinh để điều chỉnh nhu động ruột cục bộ, sự di chuyển của hỗn dịch ruột trong ruột, sự tiết dịch từ ruột, tính thấm của ruột và quá trình tiết hormone trong lòng ruột. Ta cũng cần lưu ý, các vòng lặp liên lạc tuần hoàn (circular communication loops) này giữa não, ruột và hệ vi sinh vật có vai trò rất quan trọng cho hoạt động bình thường của cá thể vật chủ và bất kỳ tác động gây hại đến các vòng lặp này tại bất kỳ thời điểm nào đều dẫn đến rối loạn chức năng, bệnh tật và tử vong của vật chủ đó.

Vai trò của các axit béo chuỗi ngắn

Các axit béo mạch ngắn (short-chain fatty acids – SCFAs) có vai trò mấu chốt trong quá trình truyền tín hiệu từ hệ vi sinh vật đến não, vì SCFAs là chất chuyển hóa chính được tạo ra bởi hệ vi sinh vật đường ruột thông qua quá trình lên men chất xơ và tinh bột, trong đó phổ biến nhất là acetate, propionate và butyrate.

Sau khi được tạo ra, SCFAs sẽ được hấp thụ bởi các tế bào lót ruột thông qua các phân tử chuyên biệt vận chuyển bề mặt tế bào. Sự tương tác của SCFAs với các thụ thể của chúng trên các tế bào nội tiết ruột (enteroendocrine cells) thúc đẩy sự truyền tín hiệu gián tiếp đến não thông qua hệ tuần hoàn hoặc hệ thần kinh phế vị (vagal pathways) bằng kích thích tiết các chất dẫn truyền thần kinh ruột, chẳng hạn như glucagon-like peptide 1 và peptide YY, cũng như γ-aminobutyric acid và serotonin (5-HT). SCFAs có thể đi xuyên qua hàng rào máu-não và tác động đến cấu trúc của lớp hàng rào này bằng cách tăng cường biểu hiện của các protein liên kết chặt (tight-junction proteins).

Cuối cùng, ở hệ thần kinh trung ương, SCFAs cũng ảnh hưởng đến tình trạng viêm thần kinh bằng cách tác động đến hình thái và chức năng của tế bào thần kinh đệm(glial cell), cũng như điều chỉnh nồng độ các chất trợ dinh dưỡng thần kinh (neurotrophic factors), gây tăng sinh tế bào thần kinh, ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng hợp serotonin và cải thiện cân bằng nội môi và chức năng của tế bào thần kinh. Sự tương tác của SCFAs với các con đường ruột-não này có thể ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến cảm xúc, nhận thức và sinh lý bệnh của các dạng rối loạn não bộ.

SCFAs và năng suất – Một manh mối rõ ràng

Một nghiên cứu đã được tiến hành để xác định mối quan hệ giữa các đặc điểm thành phần của hệ vi sinh vật và năng suất thể chất của gà thịt. Trứng từ các đàn gà giống có cùng độ tuổi được ấp chung một máy ấp, chuyển sang một máy nở và khi nở ra, 218 con gà trống có cùng đặc điểm di truyền đã được chọn.

Những con gà này được vận chuyển đến và đặt vào chung một chuồng (13,2 m2), chúng được cung cấp thêm máng ăn và được nuôi theo cách thông thường. Đến 37 ngày tuổi thì còn lại 211 con. Mỗi con được cân riêng và 25 con nhẹ cân nhất (gà nhỏ) và 25 con nặng cân nhất (gà lớn) đã được chọn. Các amidan manh tràng (cecal tonsils) từ mỗi con được thu thập và DNA được chiết xuất từ các mẫu mô này. Nhóm gà lớn có thể trọng cao hơn đáng kể và đồng bộ hơn so với nhóm gà nhỏ (2.891 ± 100g so với 1.808 ± 122g). Phân tích hệ vi sinh vật cho thấy, nhóm gà lớn có sự phân bố vi sinh vật đồng đều hơn và đa dạng loài vi khuẩn hơn so với nhóm gà nhỏ. Nhìn chung, hệ vi sinh vật giữa cá thể trong nhóm gà lớn có sự tương đồng với nhau hơn nếu so với giữa cá thể trong nhóm gà nhỏ.

Sự phong phú và đồng đều của từng cá thể cao hơn và sự biến đổi thấp hơn giữa các hệ vi sinh vật trong một nhóm có liên quan đến môi trường sống thuận lợi và sức khỏe tổng thể tốt. Và chủ đề quan trọng của bài viết này là dữ liệu đánh giá thành phần hệ vi sinh vật của nhóm gà lớn khi nhóm này có đến hơn 31 loài vi khuẩn chiếm ưu thế, điều này là khác biệt lớn nếu so với nhóm gà nhỏ.

Các vi khuẩn trong nhóm 31 loài này đều liên quan đến việc sản xuất SCFAs. Chúng ta có thể kết luận rằng các cá thể gà có thể trọng lớn thì có hệ tiêu hóa khỏe mạnh nhất, hoạt động tốt nhất nếu dựa trên bằng chứng là kích thước và thể trọng, và trạng thái của các cá thể này cũng là tốt nhất vì hệ vi sinh vật đường ruột của chúng có thể sản xuất SCFAs – vốn có tác động tích cực đến nhận thức và hành vi của con vật.

Probiotics, năng suất và hành vi – SCFAs và Serotonin

Trong một nghiên cứu thực hiện tại Đại học Tiểu Bang São Paulo, 1.600 gà con thịt được chia thành 4 nhóm: Đối chứng âm (NC, khẩu phần tiêu chuẩn); Đối chứng dương (PC, khẩu phần tiêu chuẩn + AGP Halquinol); Probiotic/Lợi khuẩn (GALLIPRO® FIT 500g/tấn; 1,6×106 cfu/g thức ăn); Axit hữu cơ + Tinh dầu (OA+EO). Chúng được nuôi theo phương pháp thông thường cho đến 42 ngày tuổi. Dữ liệu về năng suất, đánh giá phúc lợi, phân tích hóa học của máu, biểu hiện gen và hình thái đường ruột được thu thập và phân tích.

Kết quả cho thấy, những con gà trong nhóm Probiotics có thể trọng nặng hơn, FCR tốt hơn và hệ số hiệu quả năng suất châu Âu (European Performance Efficiency Factor – ESPF) cao hơn so với 3 nhóm còn lại. Khi đánh giá sự vận động di chuyển cơ thể (bình thường hay bị ảnh hưởng nhẹ), những con trong nhóm Probiotics đều cho kết quả tốt hơn, thể hiện sự thoải mái hơn và ít giật mình hơn.

Nồng độ serotonin, chất dẫn truyền thần kinh tạo cảm giác hạnh phúc ở nhóm Probiotics đạt cao gấp 4 lần so với nhóm NC. Về nồng độ corticosterone – chất gây căng thẳng, nhóm Probiotics chỉ bằng 1/2 so với nhóm NC.

Về biểu hiện gen của 3 protein liên quan đến quá trình sản xuất và vận chuyển serotonin; các giá trị thu thập được từ nhóm PC được thiết lập là 100% và các giá trị của mỗi nhóm còn lại được so sánh với mức thiết lập đó.

Ở nhóm Prebiotics, biểu hiện gen của Protein vận chuyển Serotonin – vận chuyển serotonin từ synap thần kinh (synapses) đến tế bào thần kinh tiền synap (presynaptic neurons) đạt 135% so với mức thiết lập.  

Nhóm NC và nhóm OA+EO chỉ lần lượt đạt 70% và 38% so với mức thiết lập. Về biểu hiện gen của protein Solute Carrier Family 6 Member 4 – mã hóa cho một protein màng (integral membrane protein) tham gia vào quá trình vận chuyển serotonin qua synap thần kinh, nhóm Probiotics đạt 345% so với mức thiết lập, nhóm NC và nhóm OA+EO chỉ lần lượt đạt 50% và 200%. Cuối cùng, về biểu hiện gen của enzyme Tryptophan Hydroxylase 1 – có vai trò trong quá trình tổng hợp serotonin, nhóm Probiotics đạt 1.700% so với mức thiết lập, nhóm NC và nhóm OA+EO chỉ lần lượt đạt 50% và 395%.

Xét trên tất cả các chỉ số hình thái đường ruột, giá trị phản ứng cao nhất ở nhóm sử dụng lợi khuẩn (nhóm Probiotics) so với 3 nhóm còn lại. Tóm lại, việc bổ sung lợi khuẩn hay Probiotics hằng ngày trong TĂCN có tác động hiệu quả đến hệ vi sinh vật đường ruột của con vật, cải thiện năng suất chúng và nếu xét về mặt phúc lợi động vật và tính bền vững, cải thiện sức khỏe của gà thịt thông qua trục ruột-não-hệ vi sinh vật.

Chúng tôi tin rằng, vô số lợi ích mà vật nuôi (cụ thể ở đây là gà thịt) nhận được khi dùng thức ăn có bổ sung lợi khuẩn hằng ngày đều là kết quả trực tiếp từ sự phát triển hệ vi sinh vật đường ruột khỏe mạnh, giàu các vi sinh vật sản xuất SCFAs, chúng ta có thể nói sự khởi đầu hoàn hảo bắt đầu chính từ nơi này.

Kết luận và hướng đến tương lai

Chúng tôi cho rằng, tỷ lệ cá thể khỏe mạnh càng cao trong đàn vật nuôi thì khả năng thu được kết quả tốt đẹp càng lớn. Việc bổ sung dòng sản phẩn GALLIPRO® vào khẩu phần hằng ngày của vật nuôi ảnh hưởng tích cực và đồng thời giảm sự biến động tiêu cực về năng suất, sức khỏe, phúc lợi của đàn vật nuôi. Chúng tôi đã thiết lập mối liên hệ giữa “sức khỏe ảnh hưởng bởi lợi khuẩn” với một hệ vi sinh vật khỏe mạnh và khả năng chuyển hóa-hấp thu dinh dưỡng từ thức ăn và kháng chịu trước các rối loạn hay ảnh hưởng sinh lý nào đó.  

Trong bài viết này, vai trò của SCFAs và tác động tích cực của SCFAs đến rất nhiều các chức năng của não, bao gồm nhận thức, hành vi và bệnh lý đã được làm rõ. Chúng tôi cho rằng, ngành chăn nuôi nên bổ sung các tiêu chuẩn đánh giá dựa trên những phương diện trên. Nếu có thể, ngành chăn nuôi nên cân nhắc đến các chỉ số thể hiện sự chuyển biến thành phần trong hệ vi sinh vật theo hướng tăng cường các loài vi khuẩn có thể sản sinh SCFAs vì đây là những chỉ số thể hiện sự thay đổi tích cực của môi trường nội tiết (hormone) và hành vi của vật chủ.

Nguồn: Novonesis

Biên dịch: Linh Tống