CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1. KHÁI NIỆM,VAI TRÒ VÀ CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA PROBIOTIC. Định nghĩa Probiotic.
Probiotics đã được định nghĩa theo nhiều cách và số lượng định nghĩa về probiotics rất nhiều tùy thuộc vào sự hiểu biết của chúng ta về cơ chế tác động của chúng đối với sức khỏe của con người. Gần đây nhất năm 2002, tổ chức Y tế thế giới (WHO) đưa ra định nghĩa về probiotics và định nghĩa này đã được kiểm chứng bởi hiệp hội các nhà khoa học quốc tế về probiotics và prebiotic; định nghĩa này là định nghĩa chính xác nhất và được dùng phổ biến nhất: probiotics là những vi sinh vật sống được đưa trực tiếp vào cơ thể, với một lượng đầy đủ sẽ có lợi về mặt sức khỏe cho người sử dụng. Lợi ích của probiotics Có nhiều bằng chứng cho thấy probiotics có tiềm năng mang lại lợi ích cho sức khỏe cho con người[1]. Nhiều nghiên cứu đã mô tả những lợi ích sức khỏe của chúng khi làm giảm bệnh nhiễm trùng đường tiêu hóa, kháng khuẩn, cải thiện quá trình chuyển hóa lactose, giảm cholesterol trong huyết thanh, kích thích hệ thống miễn dịch, đặc tính chống ung thư, chống tiêu chảy, cải thiện bệnh viêm ruột và ức chế nhiễm khuẩn Helicobacter pylori bằng cách bổ sung các chủng probiotic đã được lựa chọn vào các sản phẩm thực phẩm[2].
Các tác dụng có lợi của probiotic xuất hiện khi chúng đến vùng dạ dày và ruột với số lượng đủ cao và sống sót được trong điều kiện khắc nghiệt này [3]. Hầu hết các chủng probiotics hiện đã được phân lập từ hệ vi sinh vật đường ruột của con người. Vi sinh vật này đóng một vai trò quan trọng trong sức khỏe con người, không chỉ do sự tham gia của chúng trong quá trình tiêu hóa, mà chúng còn đóng góp tích cực trong sự phát triển của hệ vi sinh vật đường ruột và hệ thống miễn dịch [4]. Các cơ chế hoạt động của probiotics được cho là kết quả từ việc điều chỉnh thành phần của hệ vi sinh vật đường ruột và các hoạt động trao đổi chất của chúng ngăn ngừa sự tồn tại, phát triển quá mức của các mầm bệnh và kích thích hệ miễn dịch của cơ thể vật chủ [5].
1 SVTH: Phạm Đình Hà do an Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lê Hoàng Du 1. Cơ chế tác dụng của probiotics 1. Cạnh tranh vị trí bám dính và chất dinh dưỡng với vi sinh vật gây bệnh Cách thức hoạt động của probiotics là cạnh tranh loại trừ, nghĩa là cạnh tranh bám vào màng nhầy thành ruột qua đó tạo nên một hàng rào vật lý bảo vệ khỏi sự tấn công của các khuẩn gây bệnh. Khả năng bám dính của probiotics vào niêm mạc ruột được xem là một trong những tiêu chí lựa chọn chủng probiotics.
Các tế bào biểu mô đường ruột là các tế bào chủ cho hàng triệu vị trí gắn thụ thể của vi khuẩn khác nhau. Khi probiotics liên kết với vị trí gắn thụ thể trên tế bào biểu mô sẽ làm thay đổi niêm mạc của tế bào đó và tế bào lân cận. Do đó vi khuẩn có hại ít có khả năng bám dính lên niêm mạc ruột. Probiotics có thể tìm thấy điểm gắn trong rất nhiều vị trí nên có thể ngăn ngừa vi khuẩn có hại xâm nhập.
Vi khuẩn bám dính trên niêm mạc ruột nhờ cơ chế đặc trưng (chất bám dính và các phân tử thụ thể của ruột) và cơ chế không đặc trưng (dựa vào những yếu tố hóa học). Một vài thành phần cấu tạo của vi khuẩn: protein, thành tế bào, carbohydrate, và acid lipoteichoic được xem là có liên quan đến tính bám dính của probiotics vào ruột. Ngoài ra, probiotics còn cạnh tranh nguồn dinh dưỡng như cacbon, nitơ và nhiều loại muối khoáng với vi sinh vật có hại. Sản xuất các hợp chất kháng khuẩn Trong quá trình trao đổi chất, probiotics có thể tạo ra các sản phẩm có tính kháng khuẩn như axit hữu cơ (acid lactic và acid acetic), hydroperoxide, ethanol, diacetyl, acetaldehyde, acetoine, CO2, reuterin, reutericyclin và bacteriocin.
Những hợp chất này có thể ảnh hưởng đến sự trao đổi chất và từ đó làm giảm vi sinh vật mang mầm bệnh. Điều này được thực hiện bằng cách giảm pH trong khoang ruột thông qua việc tạo ra các chuỗi acid béo ngắn dễ bay hơi, chủ yếu là acetic, propionic, butyric và nhất là acid lactic [6]. Ngoài ra, reuterin và dẫn xuất của reutericyclin cũng có thể ức chế các vi khuẩn Gram âm và Gram dương, nấm và động vật nguyên sinh như giun, sán. Các diacetyl, acetaldehyde và acetoin cũng có tác dụng kìm hãm đối với các vi sinh vật có hại ngay cả khi ở nồng độ thấp.
Cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột Probiotics có thể góp phần điều chỉnh thành phần hệ vi sinh vật đường ruột. Khi tập trung ở khoang ruột chúng tạo nên sự cân bằng tạm thời của hệ vi sinh vật đường ruột, sự thay 2 SVTH: Phạm Đình Hà do an Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lê Hoàng Du đổi này được nhận thấy một vài ngày sau khi bắt đầu tiêu thụ thực phẩm có probiotics, phụ thuộc vào công dụng và liều lượng của chủng probiotics sử dụng. Probiotics có khả năng điều hòa hoạt động trao đổi chất của vi sinh vật đường ruột. Probiotics có thể làm giảm pH của bộ phận tiêu hóa và có thể theo cách đó sẽ gây cản trở hoạt động tiết ra enzyme của vi sinh vật có hại trong đường ruột.
Đồng thời tăng sự dung nạp đường lactose giúp tránh khỏi tình trạng đầy hơi, khó tiêu khi hấp thu những loại thức ăn có chứa nhiều lactose và làm tăng lượng vi khuẩn có lợi, giảm lượng vi khuẩn gây hại [37],[38]. Trong số 5 nhóm sản phẩm probiotics thương mại, chủng Bacillus (Bacillus cereus, Bacillus clausii, Bacillus pumilus) mang các đặc tính tìm năng như: khả năng sống thành nhóm lớn nhanh chóng phát triển trong đường ruột, có khả năng kích thích phản ứng miễn dịch và hoạt tính kháng khuẩn cao. Vì vậy chủng Bacillus thường được bổ sung vào các sản phẩm thực phẩm mang lại lợi ích sức khỏe cho người sử dụng. LACTOBACILLUS CASEI VARIETY RHAMNOSUS 1.
Khái quát về chủng L. casei) là vi khuẩn Gram dương, kỵ khí tùy ý, không di động, không sinh bào tử và có dạng hình que (kích thước tế bào khoảng 0. Giới: Bacteria Ngành: Firmicutes Họ: Lactobacillaceae Hình 1. casei Lớp: Bacilli Giống: Lactobacillus Bộ: Lactobacillales Loài: Lactobacillus casei Giống với những vi khuẩn acid lactic khác, L.
casei có khả năng chịu đựng được điều kiện acid cực đoan và acid lactic là sản phẩm cuối cùng của quá trình lên men trao đổi chất. casei là nhóm lên men theo con đường dị hình, sản xuất acid lactic từ đường hexose theo lộ trình Embden-Meyerhof và từ pentose đến con đường 6-phosphogluconate/phosphoketolase. Riboflavin, acid folic, calcium pantothenate và niacin là những nhân tố thiết yếu cho quá trình phát triển và nhiệt độ và pH tối ưu cho sự phát triển của vi sinh vật này lần lượt là: 15-450C; 5.5 3 SVTH: Phạm Đình Hà do an Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lê Hoàng Du - 5. casei là một sinh vật kỵ khí tùy ý, tạo năng lượng thông qua quá trình lên men.
Hầu hết các chủng L. casei có thể lên men galactose, glucose, fructose, mannose, mannitol, N- acetylglucosamine và tagatose. Khả năng lên men lactose ở các chủng phân lập từ ruột của người và pho mát thì phổ biến hơn trong các chủng phân lập từ các nguyên liệu thực vật [19]. Các điều kiện lên men như pH, nhiệt độ, các loại môi trường phát triển, oxy,.
c ũ n g đóng một vai trò quan trọng trong hoạt động phát triển của L. Các hợp chất quan trọng nhất mà L. casei sản xuất là acid lactic. Nó thu được bằng quá trình lên men glucose và hình thành lactate.
Acid lactic có thể được sản xuất hóa học từ acetaldehyd và hydrogen cyanide hoặc lên men từ vi khuẩn. Acid lactic được sử dụng rất nhiều cho quá trình công nghiệp như sản xuất các acid hữu cơ theo phương pháp hóa học và sinh học, sử dụng như một hương liệu trong thực phẩm, sản xuất mỹ phẩm và sản xuất các chất dẻo phân hủy sinh học [21]. casei có thể được tìm thấy trong các môi trường khác nhau như sản phẩm sữa nguyên liệu và lên men, các sản phẩm thực vật tươi và lên men, trong đường ruột và hệ sinh dục của người và động vật [19]. Các acid lactic được sản xuất bởi L.
casei thông qua quá trình lên men là rất quan trọng vì nó có thể được sử dụng để làm pho mát và sữa chua; có chức năng giảm cholesterol, tăng cường đáp ứng miễn dịch, chống bệnh tiêu chảy, tăng khả năng dung nạp lactose, ức chế tác nhân gây bệnh đường ruột và được sử dụng như các chế phẩm sinh học [66]. Ngoài ra chủng vi sinh vật này còn thúc đẩy hoặc hỗ trợ sự cân bằng các vi khuẩn sống có trong đường tiêu hóa [45]. Vai trò của Lactobacillus Casei đối với hệ tiêu hóa. casei rất quan trọng trong việc điều hòa hệ miễn dịch của đường tiêu hóa.
casei sẽ liên kết với bề mặt khoang ruột và kích thích đường ruột liên kết với mô bạch huyết [64]. Điều này sẽ tăng cường phản ứng miễn dịch và khả năng miễn dịch của đường ruột cơ thể vật chủ. Nghiên cứu của Perigon và cộng sự., (1988) thấy rằng khi cho chuột dùng sữa lên men trong 11 ngày với liều dùng 100 μg/ngày sẽ kích thích hoạt động của bạch cầu và đại thực bào; hoạt động miễn dịch này xuất hiện vào ngày thứ 3, đáp ứng duy trì trong vòng 5 ngày và giảm nhẹ vào ngày thứ 8. casei giúp điều hòa hệ miễn dịch, tránh tình trạng đáp ứng quá mức dẫn đến 4 SVTH: Phạm Đình Hà do an Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Lê Hoàng Du hiện tượng viêm ở ruột.
Nghiên cứu của nhóm tác giả Hacini-Rachinel và cộng sự., (2009) cho thấy, sau 14 ngày cho chuột bị viêm ruột kết uống sữa lên men có bổ sung L. casei DN-114 001, chuột có hiện tượng giảm viêm đáng kể. Nguyên nhân được giải thích là L. casei có thể ngăn chặn chức năng của tế bào T điều hòa nhân tố Foxp3+ CD4+ của biểu mô ruột (nhân tố kích thích viêm ruột kết).
Để chống lại tác nhân gây bệnh có thể xâm nhập vào hệ thống miễn dịch, L. casei có thể cạnh tranh chất dinh dưỡng hoặc bám dính vào vùng bị tổn thương nhằm chống lại tác nhân gây bệnh. Kết quả nghiên cứu in vivo cho thấy, L. casei DN-114 001 có thể ngăn chặn hiệu quả sự bám dính của E.coli (gây ra bệnh Crohn’ ở người) với tỷ lệ từ 75-84% khi cho xâm lấn đồng thời L.coli lên dòng tế bào ruột hay từ 43-62% khi xâm lấn lần lượt L.
casei tiếp theo là E. Kết quả cũng xảy ra tương tự, dòng L.