CHƯƠNG 1. Probiotic Tổ chức Nông lương thế giới (FAO) và Tổ chức Y tế thế giới (WHO) đã đưa ra định nghĩa về probiotic được nhiều nhà khoa học chấp nhận: “Probiotic là vi sinh vật sống khi sử dụng với lượng đủ sẽ mang lại các lợi ích về sức khỏe cho vật chủ” [41]. Tác dụng của probiotic - Ngăn ngừa và điều trị tiêu chảy Tiêu chảy do Rotavirus: nhiều nghiên cứu chứng minh hiệu quả của Lactobacillus rhamnosus GG và Bifidobacterium lactis BB-12, Lactobacillus reuteri SD 2222 trong phòng ngừa và điều trị tiêu chảy cấp tính gây ra bởi Rotavirus ở trẻ em [47, 57, 58]. Tiêu chảy liên quan đến kháng sinh: Tiêu chảy là tác dụng phụ thường gặp ở khoảng 20% bệnh nhân dùng kháng sinh, một số chủng probiotic như Saccharomyces boulardii [47], Enterococcus faecium và Lactobacillus được chứng minh có hiệu quả phòng ngừa tiêu chảy tốt [40].
- Tác động trên Helicobacter pylori Helicobacter pylori là nguyên nhân chính gây viêm dạ dày mãn tính và loét dạ dày tá tràng. Các nghiên cứu cho thấy probiotic có tác dụng ức chế in vitro, cải thiện và làm giảm H. pylori gây viêm dạ dày ở động vật; ngoài ra probiotic còn làm giảm tác dụng phụ khi điều trị H. pylori bằng kháng sinh [35].
- Bệnh viêm đường ruột Viêm loét dạ dày và bệnh Crohn là hai bệnh viêm ruột thường gặp. Nhiều nghiên cứu sơ bộ cho thấy phản ứng tích cực khi sử dụng probiotic trên bệnh nhân viêm ruột, làm giảm biểu hiện ex vivo [11], tăng đáp ứng miễn dịch [38] và cải thiện các chức năng ruột [26]. Chủng Escherichia coli (Nissle 1917) cho hiệu quả tương đương SVTH: Phan Thị Diệu 3 Báo cáo khóa luận tốt nghiệp GVHD: PGS. TS Trần Cát Đông mesalazin trong ngăn ngừa tiến triển viêm loét đại tràng [17].
Tuy nhiên, ứng dụng probiotic trong bệnh Corhn thì chưa cho kết quả khả quan [55]. - Ung thư Sự phát triển của khối u đường ruột có thể được phòng ngừa hoặc kìm hãm bởi Lactobacilli. Lactobacilli liên kết với các hợp chất gây đột biến và ngăn chặn sự tăng trưởng của vi khuẩn chuyển đổi các tiền chất gây ung thư thành các chất gây ung thư trong đường ruột [11] đồng thời làm giảm nguy cơ ung thư nhờ khả năng cân bằng hệ vi sinh đường ruột, giảm β – glucoronidase và mức độ các chất gây ung thư khác [37]. - Nhiễm trùng phẫu thuật Các nghiên cứu cho thấy L.
fermentum RC-14 có thể ức chế đáng kể sự nhiễm S. areus và vi khuẩn gây nhiễm trùng phẫu thuật [20]. - Viêm đường tiết niệu Các sản phẩm trao đổi chất khác nhau của Lactobacillus có tác dụng đối kháng, chống lại các mầm bệnh trong đường tiết niệu và âm đạo (biosurfactant ức chế sự bám dính; acid, bacteriocin và hydro peroxid ức chế sự tăng trưởng, các phân tử kết dính ngăn chặn sự lây lan của mầm bệnh) [51]. Hai chủng Lactobacillus GG và Lactobacillus rhamnosus GR-1 đã được chứng minh có hiệu quả bảo vệ đường tiết niệu [24, 55].
- Không dung nạp lactose Ở những người thiếu hụt enzym β–galactosidase không thể hấp thu được lactose; gây đau bụng, đầy hơi, tiêu chảy và nôn ói. Khi bổ sung các chủng vi khuẩn sinh lactase như Lactobacillus, Bifidobacterium và Streptococcus vào chế độ ăn hàng ngày giúp tăng cường hấp thu lactose [52]. Những yêu cầu của probiotic Một chủng vi sinh vật được dùng làm probiotic phải đáp ứng được các yêu cầu sau: - Là tế bào có khả năng sinh tồn cao, chịu được acid và pH thấp. - Có khả năng tồn tại ở ruột non ngay cả khi chủng probiotic này không phải là chủng sẵn có trong ruột.
SVTH: Phan Thị Diệu 4 Báo cáo khóa luận tốt nghiệp GVHD: PGS. TS Trần Cát Đông - Bám dính tốt vào niêm mạc ruột, tránh được tác động của nhu động ruột. - Có khả năng tương tác hoặc gửi tín hiệu đến tế bào miễn dịch liên kết với ruột. - Nên có nguồn gốc từ con người.
- Không gây bệnh. - Khả năng chịu đựng được các quá trình xử lý chế phẩm. - Phải có khả năng ảnh hưởng đến hoạt động trao đổi chất tại chỗ. - Có khả năng đề kháng kháng sinh cao, càng nhiều kháng sinh càng tốt nhưng tuyệt đối không được có khả năng chuyển gen đề kháng này cho các vi khuẩn đường ruột, đặc biệt là các vi khuẩn gây bệnh [27].
Một số vi sinh vật thường sử dụng làm probiotic Hiện nay, các chủng vi khuẩn được sử dụng với vai trò là các probiotic chủ yếu thuộc chi Lactobacillus và Bifidobacterum, ngoài ra Enterococcus và Streptococus cũng được sử dụng nhưng ít hơn. Một số chủng tiêu biểu bao gồm Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei, Lactobacillus gasseri, Lactobacillus rhamnosus, Bifidobacterium longum, Bifidobacterium bifidum. Bên cạnh vi khuẩn, nấm men Saccharomyces boulardii cũng được sử dụng như probiotic [29]. Một số chủng vi sinh vật thường sử dụng làm probiotic được tóm tắt trong Bảng 1.1 Các chủng vi sinh vật thường sử dụng làm probiotic Chi Chi Các chủng LAB Nhóm không tạo acid lactic Lactobacillus Bifidobacterium khác L.
faecalis Bacillus subtilis L. faecium Bacillus cereus L. lactis Bacillus clausii L. mesenteoides Bacillus pumilus L.
acidilactici Escherichia coli L. lactis Sporolactobacillus Propionibacterium (L. longum inulinus freundenreichii L. thermophilus Saccharomyces cerevisiae LAB: Lactic acid bacteria SVTH: Phan Thị Diệu 5 Báo cáo khóa luận tốt nghiệp GVHD: PGS.
TS Trần Cát Đông 1. Gốc tự do và chất chống oxi hóa (COXH) 1. Gốc tự do Gốc tự do là những nguyên tử hay phân tử có một hoặc nhiều electron chưa bắt cặp ở lớp vỏ ngoài cùng [14], chúng chủ yếu có nguồn gốc từ oxi (Reactive oxygen species/ROS) và nitơ (reactive nitrogen species/RNS). Gốc tự do được tạo ra bởi các hệ thống nội sinh, ngoại sinh khác nhau hoặc được tạo ra khi cơ thể tiếp xúc với điều kiện hóa lý khác nhau hay ở các trạng thái sinh lý bệnh.
Gốc tự do giúp duy trìcân bằng nội môi ở cấp độ tế bào trong các mô khỏe mạnh và đóng vai trò quan trọng như các phân tử tín hiệu, kết tập tiểu cầu, co giãn mạch máu,…Tuy nhiên, trong một số trường hợp làm tăng gốc tự do như stress thể chất hay tâm lí (thay đổi môi trường sống, áp lực công việc, quá căng thẳng,…), mắc các bệnh nhiễm khuẩn, ảnh hưởng của ô nhiễm môi trường, tổn thương mô [31, 54],…gây ra sự mất cân bằng giữa các gốc tự do và hoạt động của chất COXH trong cơ thể gây ra các tác động xấu lên tế bào như hoạt hóa quá trình apoptosis, peroxid hóa lipid, oxi hóa protein và ADN theo hướng bất lợi, liên quan đến lão hóa và một số bệnh trên người [18]. Một số gốc tự do thường gặp trong cơ thể: O2•- (gốc superoxyd), HO• (gốc hydroxyl), RO• (gốc alkoxyl), LO• (gốc lipoxyl), LOO• (gốc lipoperoxyd),…[49]. Chất COXH Chất COXH là những chất phản ứng với gốc tự do tạo ra trong quá trình oxi hóa nên ngăn cản hay làm chậm quá trình này. Chúng có tác dụng bắt giữ, làm giảm số lượng các gốc tự do và ức chế các phản ứng oxi hóa khác giúp bảo vệ cơ thể.
Chất COXH khi hiện diện với lượng nhỏ, có thể làm chậm hoặc ức chế sự khởi đầu phản ứng oxi hóa bằng cách phản ứng với gốc lipid hoặc ức chế các bước dây duyền thông qua phản ứng với các gốc peroxyl hoặc gốc alkoxyl [53]. Dựa vào nguồn gốc, chất COXH được chia thành chất COXH nội sinh và chất COXH ngoại sinh. SVTH: Phan Thị Diệu 6 Báo cáo khóa luận tốt nghiệp GVHD: PGS. TS Trần Cát Đông 1.
Chất COXH nội sinh Hệ thống COXH nội sinh tồn tại chủ yếu ở tế bào và giữ một vai trò quan trọng trong việc duy trìsự sống. Tế bào sống luôn bị tổn hại bởi các gốc tự do sinh ra trong các quá trình sinh lí và các quá trình bệnh lí. Do đó, việc duy trìhệ thống COXH nội sinh nhằm bảo vệ tế bào là điều cần thiết, trong đó quan trọng nhất là các enzym sau: - Glutathion peroxidase (GPx) Glutathione peroxidase xúc tác sự khử các hydro peroxid và peroxid hữu cơ trong tế bào. Phản ứng này đóng vai trò rất quan trọng trong việc bảo vệ tế bào khỏi sự tấn công của các gốc tự do.
Các thành phần lipid của tế bào rất dễ phản ứng với các gốc tự do, dẫn đến sự peroxid hóa lipid. Enzym này ngăn cản việc hình thành các gốc tự do tạo thành trong các quá trình tổng hợp diễn ra trong cơ thể [19]. - Catalase Catalase hiện diện hầu hết ở các tế bào của động vật có vú hoặc tế bào có hệ thống cytochrom ở động vật không có vú. Enzym này hoạt động mạnh nhất trong gan, thận.
Catalase xúc tác rất mạnh phản ứng phân hủy H2O2 thành H2O và xúc tác phản ứng giữa H2O2 và chất cho proton (AH2) [18]. catalase 2H2O2 2H2O + O2 catalase 2H2O2 + AH2 2H2O + A - Superoxid dismutase Superoxid dismutase có hai đồng phân là Mn-SOD trong ty thể và Cu, Zn-SOD trong bào tương (trong đó Cu tham gia vào quá trình xúc tác, Zn tham gia vào sự ổn định enzym). SOD có nồng độ cao nhất ở gan, thận và hồng cầu, với chức năng xúc tác phản ứng “dismutation” superoxid thành H2O2 [18]: SVTH: Phan Thị Diệu 7 Báo cáo khóa luận tốt nghiệp GVHD: PGS. TS Trần Cát Đông SOD O2•- + O2•- + 2H+ H2 O2 + O2 1.
Chất COXH ngoại sinh Chất COXH ngoại sinh có thể có nguồn gốc tự nhiên (vitamin C, vitamin E, flavonoid, beta caroten,…) hoặc được tổng hợp (vitamin C tổng hợp, vitamin E tổng hợp, butylated hydroxyanisol (BHA), butylated hydroxytoluen (BHT),…). Vitamin C là một chất COXH mạnh hoạt động trong môi trường nước của cơ thể - cả nội bào lẫn ngoại bào. Vitamin C giúp ổn định cấu trúc collagen, tăng khả năng làm lành vết thương, giúp loại bỏ các gốc tự do, chống xơ vữa, tăng cường miễn dịch và ngăn cản sự xâm nhập của gốc tự do vào phân tử cholesterol HDL (high-density lipoprotein),. Ngoài ra vitamin C còn giúp phục hồi vitamin E từ dạng oxi hóa (dạng kích thích) về dạng khử, góp phần làm tăng hoạt tính COXH của vitamin E trong cơ thể [13, 49].
Vitamin E là một vitamin tan trong dầu có khả năng COXH cao, giúp ngăn chặn chuỗi phản ứng của các gốc tự do trong cơ thể, bảo vệ màng tế bào khỏi tổn thương bởi các gốc tự do, khả năng COXH của vitamin E chủ yếu là ngăn chặn sự peroxid hóa lipid [43]. Flavonoid là nhóm hợp chất polyphenol rất phổ biến trong giới thực vật; chúng có khả năng trung hòa các gốc tự do và làm chậm đáng kể sự khởi đầu của quá trình peroxid hóa lipid, tạo phức với các ion kim loại chuyển tiếp do đó ngăn chặn sự peroxid hóa lipid, ức chế sự tạo thành các gốc tự do bằng cách ức chế một số enzym như xanthin oxidase, cyclooxygenase, lipogenase,…[23].