CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Khái niệm probiotic Theo ngôn ngữ Hy Lạp, probiotic có nghĩa là “dành cho cuộc sống” và có một số nghĩa khác nhau theo thời gian. Khái niệm này được sử dụng lần đầu tiên bởi Lilley và Stillwell vào năm 1965 để mô tả các chất được tiết ra bởi một loại vi sinh vật kích thích sự phát triển của loại vi sinh vật khác.
Do vậy, khái niệm này có nghĩa ngược lại hoàn toàn với “antibiotic – kháng sinh”. Tuy nhiên, việc sử dụng khái niệm probiotic này đã không tồn tại và sau đó được Sperti sử dụng để mô tả các chất chiết xuất từ mô kích thích sự phát triển của vi sinh vật năm 1971. Mãi đến năm 1974, Parker mới sử dụng probiotic để chỉ những vi sinh vật như vi khuẩn hay nấm men mà có thể thêm vào thực phẩm với mục đích điều chỉnh quần thể sinh vật đường ruột của sinh vật chủ. Định nghĩa này liên quan đến việc sử dụng probiotic vào hệ vi sinh đường ruột nhưng bao gồm “các chất phụ khác” đã cho probiotic nghĩa rộng bao gồm cả các kháng sinh.
Trong việc nỗ lực cải thiện định nghĩa, năm 1989 Fuller đã định nghĩa lại probiotic là một chất (có bổ sung vi sinh vật sống) ảnh hưởng có lợi cho sinh vật chủ bằng cách cải thiện sự cân bằng vi khuẩn đường ruột của sinh vật chủ. Định nghĩa sửa đổi này nhấn mạnh sự cần thiết của một probiotic [38]. Hiện nay, chế phẩm probiotics được hiểu là những chế phẩm có chứa các vi sinh vật sống, khi đưa vào cơ thể một lượng đầy đủ thì có lợi cho sức khỏe, đặc biệt là hệ tiêu hóa [80], [48], [82]. Trên thực tế, cơ thể con người bao gồm cả vi khuẩn có lợi và có hại.
Vi khuẩn có lợi thường không gây bệnh và có thể giúp kìm hãm các vi khuẩn có hại, giúp cải thiện tiêu hóa và hấp thu dinh dưỡng cũng như tăng cường khả năng miễn dịch. Probiotics được coi là an toàn để tiêu thụ nhưng cũng có thể gây ra tương tác giữa vi khuẩn & sinh vật chủ và tác dụng phụ không mong muốn trong những trường hợp hiếm gặp [31], [90], [32]. Khi vi khuẩn có hại trong cơ thể lấn át được vi khuẩn có lợi, đó là lúc cần sử dụng các chế phẩm sinh học probiotics để lấy lại sự cân bằng của khu hệ vi sinh vật trong cơ thể. Probiotic phổ biến – Lactobacillus spp.
thường được xem là một trong các loại probiotics phổ biến. Lactobacilli là một chi của vi khuẩn Gram dương, kị khí hoặc vi hiếu khí, hình que, không hình thành bào tử [57]. Chúng là một phần chính của nhóm vi khuẩn lactic (tức là, chúng chuyển đổi đường thành axit lactic). Môi trường sống chủ yếu 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com có chứa carbohydrate (lớp chất nhầy của người và động vật, chất thải và thực phẩm lên men hay hư hỏng).
Ở người, chúng tạo thành một phần quan trọng của hệ vi sinh vật tại một số vị trí cơ thể, chẳng hạn như hệ tiêu hóa, hệ tiết niệu và hệ thống sinh dục. Ở phụ nữ châu Âu, các loài thuộc chủng Lactobacillus spp. thường là một phần chính của hệ vi sinh vật âm đạo [53], [36]. Hình thái các sinh vật Lactobacillus và tế bào biểu mô âm đạo (ảnh nhuộm Gram) [64] L.
reuteri là một loài vi khuẩn Gram dương, chúng được tìm thấy ở ruột của động vật có vú, chim, sữa mẹ và dịch âm đạo ở người. Chúng là một loài probiotic đã được ứng dụng từ rất lâu và có khả năng sinh ra reuterin - một chất có khả năng ức chế sự phát triển của một số vi khuẩn Gram âm và Gram dương có hại cùng với nấm men, nấm và động vật nguyên sinh [126]. reuteri có thể giúp cơ thể chống lại nhiều bệnh nhiễm trùng thông thường, thúc đẩy sức khoẻ tổng thể ở cả trẻ em và người lớn. Với những đặc tính hữu ích vốn có của loài này, việc tuyển chọn L.
reuteri trong nghiên cứu này để sản xuất thực phẩm chức năng probiotics nhất định sẽ có tiềm năng trong việc bảo vệ sức khỏe con người nói chung và cho sức khỏe sinh sản của phụ nữ nói riêng. Vai trò của vi khuẩn probiotic Việc duy trì ổn định hệ vi khuẩn đường ruột có vai trò quan trọng trong bảo vệ sức khỏe và phòng ngừa bệnh tật. Vai trò chính của vi khuẩn probiotic là giúp cho hệ VSV đường ruột khỏe mạnh, ngăn cản sự thâm nhập và phát triển VSV gây bệnh, tăng cường đề kháng tự nhiên với các bệnh truyền nhiễm của đường tiêu hóa. Vai trò này được thể hiện ở một số biểu hiện cụ thể như sau.
4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Kìm hãm vi sinh vật gây bệnh đường tiêu hóa Sự sống sót của vi khuẩn probiotic ở những phần khác nhau của đường tiêu hóa thường khác nhau giữa các loài. Khi tập trung ở khoang ruột, chúng tạo nên sự cân bằng tạm thời của hệ sinh thái đường ruột, sự thay đổi này được nhận thấy một vài ngày sau khi bắt đầu tiêu thụ chế phẩm probiotics, phụ thuộc vào công dụng và liều lượng của chủng vi khuẩn. Kết quả chỉ ra rằng với sự tiêu thụ thường xuyên thì vi khuẩn probiotic định cư một cách tạm thời trong ruột, một khi chấm dứt sự tiêu thụ này thì số lượng vi sinh vật probiotic sẽ giảm xuống.
Điều này đúng cho tất cả các loại vi khuẩn probiotic [115]. Vi khuẩn probiotic tạo ra các chất đa dạng gồm có các axit hữu cơ gồm các axit béo chuỗi ngắn dễ bay hơi, chủ yếu là acetate, propionate và butyrate, nhất là axit lactic, hydrogen peroxide (H2O2) và các chất diệt khuẩn có thể ức chế cả khuẩn Gram (+) và Gram (-). Cụ thể những hợp chất này làm giảm pH trong khoang ruột gây ảnh hưởng đến quá trình điều hòa hoạt động trao đổi chất của vi khuẩn đường ruột thông qua việc cản trở hoạt động tiết ra enzyme và tạo ra các độc tố của vi khuẩn gây hại đường ruột [107], [93], [70], [119]. Tương tác của các vi sinh vật trong đường ruột [35] Chú thích: Các mầm bệnh và độc tố của vi sinh vật gây hại kết dính vào màng nhầy, cụ thể là thụ thể của đường ruột và phá hủy nó.
Khi cơ thể được bổ sung vi khuẩn probiotic, các phản ứng miễn dịch được kích thích và hoạt động của các kháng thể ở tế bào chủ được tăng lên. Vi khuẩn probiotic cạnh tranh các chất dinh dưỡng quan trọng với mầm bệnh. Loại trừ bằng cách cạnh tranh/ ngụy trang: vi khuẩn probiotic khóa các thụ thể bên trong đường ruột làm cho mầm bệnh không bám vào được, do đó loại trừ mầm bệnh. Sự tập hợp các vi khuẩn probiotic gây cản trở sự gắn kết và tăng sinh của mầm bệnh.
Các vi khuẩn probiotic ngăn chặn sự bám dính vào đường ruột và cạnh tranh dinh dưỡng cần thiết cho sự sống sót của các VSV gây bệnh phổ biến như Salmonella và Shigella. Cải thiện hệ vi sinh vật đường ruột, tăng cường vi khuẩn có 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com lợi và giảm số lượng những vi khuẩn gây hại mang mầm bệnh. Cuối cùng điều chỉnh thành phần phân bố của vi khuẩn đường ruột [115]. Khả năng chống ung thư và các yếu tố đột biến Nhiều nghiên cứu cho thấy các vi khuẩn probiotic có thể làm giảm nguy cơ ung thư ruột kết và ung thư bàng quang.
Ngoài ra còn có tác dụng khử chất độc gây ung thư có trong cơ thể và làm chậm sự phát triển của các khối u bướu. Cơ chế này đã được nghiên cứu và kết luận như sau [29]. + Nhờ sự gắn kết và phân hủy các chất gây ung thư. + Sản xuất các hợp chất kháng ung thư: sinh ra những axit yếu có lợi cho đường ruột như axit butyric có vai trò giảm tạo ra những chất gây ung thư trong đường ruột và kích thích các tế bào niêm mạc ruột bị tổn thương màu lành và phục hồi chức năng.
+ Điều hòa những enzyme như nitroreductase, ß-glucuronidase (các enzyme này có khả năng chuyển các chất tiền sinh ung thư thành chất gây ung thư trong trực tràng). + Ức chế khối u bằng một cơ chế đáp ứng miễn dịch. Tuy nhiên, những vấn đề vẫn còn giới hạn trong mô hình in-vitro và in-vivo, việc mở rộng ra trên người để dự phòng ung thư còn là vấn đề đang tranh cãi. Các chủng vi khuẩn probiotic và các cơ chế chống lại các bệnh ung thư [29] 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.
Tác động trên biểu mô ruột Vi khuẩn probiotic được xem như là phương tiện phân phát các phân tử kháng viêm cho đường ruột. Cụ thể là đẩy mạnh sự báo hiệu cho tế bào chủ để làm giảm đáp ứng viêm, tạo đáp ứng miễn dịch để làm giảm dị ứng và cải thiện hệ vi sinh vật đường ruột, ngăn ngừa tiêu chảy và táo bón. Vi khuẩn probiotic giúp đẩy mạnh sự liên kết chặt giữa những tế bào biểu mô; giảm việc kích thích bài tiết & những hậu quả khi bị viêm gây ra do lây nhiễm vi khuẩn và đẩy mạnh việc tạo ra các phân tử phòng vệ như chất nhầy [102]. Cơ chế hoạt động của probiotic thúc đẩy cân bằng nội môi và liên quan đến khả năng ứng dụng trong bệnh viêm ruột [102] Vi khuẩn probiotic hỗ trợ điều hòa cân bằng nội môi của tế bào chủ.
Vi khuẩn probiotic gây ra một số phản ứng có lợi cho tế bào chủ, bao gồm: ngăn chặn tác động của vi khuẩn gây bệnh bằng cách sản xuất các chất kháng khuẩn (Anti- bacterial substance) và cạnh tranh với mầm bệnh để liên kết với các tế bào biểu mô; xác định sự cân bằng giữa khả năng miễn dịch cần thiết và khả năng miễn dịch phòng vệ quá mức bằng cách tăng khả năng miễn dịch bẩm sinh (innate immunity), điều chỉnh tăng sản xuất cytokine chống viêm và ức chế sản xuất cytokine tiền 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com viêm; thúc đẩy cân bằng nội môi của tế bào biểu mô ruột bằng cách tăng tỉ lệ sống, chức năng rào cản và phản ứng bảo vệ bên trong tế bào chất (survival, barrier function and cytoprotective responses). DC, dendritic cell; IL, interleukin; M, M- cell; Hsp, heat shock protein [102]. Kích thích hệ thống miễn dịch Thực phẩm chức năng probiotics có thể góp phần cải thiện hệ thống miễn dịch của cơ thể, giúp tăng cường hàm lượng globulin. Sự hấp thụ thực phẩm chức năng probiotics đối với người ốm và trẻ nhỏ cải thiện rõ rệt sức đề kháng của cơ thể, giúp tăng cường hiệu quả của một số vắc xin như vắc xin thương hàn [113].