Phức hợp glucomannoprotein phân lập từ ngoài thành tế bào của nấm men Saccharomyces cerevisiae có khả năng thay thế kháng sinh và được sử dụng bổ sung vào thức ăn để cải thiện sức khỏe thú. Nó có khả năng kết tụ vi khuẩn đường ruột fimbriae type 1 và sự kết tụ có thể bị ức chế bằng việc bổ sung đường mannose...

 I.      Giới thiệu

Một vài nguyên nhân gây thiệt hại kinh tế ở ngành chăn nuôi gà công nghiệp trên thế giới thì liên quan tới bệnh vi khuẩn đường ruột như  Salmonellosis, Pullorum Disease, Fowl Typhoid, Paratyphoid Infection, Arizonosis, and Colibacillosis. Gà mắc những bệnh trên có những dấu hiệu lâm sàng tương tự nhau như chán ăn, buồn ngủ, tiêu chảy, xệ cánh và xù lông (Calnek et al., 1997; Jordan and Pattison, 1996).

Những mầm bệnh vi khuẩn thuộc họ Enterobacteriaceae, đặc biệt là vi khuẩn gram âm Escherichia và Salmonella là những vi khuẩn hình que, không bào tử, hiếu khí hoặc kị khí. Bên trong màng ngoài của những vi khuẩn đó có một chất nội độc tố là lipopolysaccharide (LPS).

Nhìn chung, LPS bao gồm 3 thành phần chính: kháng nguyên O, vùng nhân và lipid A-là độc tố của phân tử LPS (Takada and Kotani, 1989).

LPS hoạt động sinh học bằng cách kết dính lipid A với protein kết dính LPS (LBP) sản xuất ở gan để trở thành phức hợp LBP-LPS (Ramadori et al., 1990). Phức hợp LBP-LPS tạo điều kiện để LPS kết dính với CD14, một glycoprotein tồn tại ở cả  protein hòa tan và protein màng (Haziot et al., 1988). Sự kết dính của LPS với CD14 tạo ra một phân tử khác gần giống với phức hợp receptor của nó, Toll-like Receptor-4 (TLR-4), TLR-2, and MD-2.

TLR-4 là 1 protein chuyển màng thành phần có nhiều phân tử leucine lặp lại (LRRs) ở vùng ngoài tế bào và vùng Toll/Interleukin-1 Receptor (TIR) nằm ở tế bào chất (Hashimoto et al., 1988; Kobe and Deisenhofer, 1995; Medzhitov et al., 1997).

 MD-2 là một protein nhỏ trên bề mặt một vài loại tế bào liên quan tới TLR-4 (Shimazu et al., 1999). Sự kết dính của LPS và phức hợp receptor của nó tập hợp sự cảm ứng receptor (Martin and Wesche, 2002) và sau đó gây nên chuỗi tín hiệu để chuyển vị trí các yếu tố phiên mã nhân (NF-κB) từ tế bào chất vào nhân.

Hanada and Yoshimura (2002) đã báo cáo rằng NF-κB kết dính và hoạt động phiên mã trên một số gen nhất định, đặc biệt là  gen mã hóa các cytokines gây viêm (Interleukin-1, IL-6, and TNF-α) và có thể kích thích tổng hợp  nitric oxide.

Các cytokine gây viêm gây ra một số hoạt động sinh học, bao gồm gia tăng nhiệt độ cơ thể (Dinarello, 1996; Dinarello et al., 1986; Kozak et al., 1998; Rothwell et al., 1991), tạo pha tổng hợp protein cấp tính bởi các tế bào gan (Castell et al., 1989), gây ra tình trạng chán ăn và buồn ngủ (Plata-Salaman, 1998), và rối loạn chuyển hóa chất dinh dưỡng metabolism (Feingold et al., 1992; Filkins and Cornell, 1974). Nhìn chung mục đích của những đáp ứng này nhằm giúp cơ thể lấy lại cân bằng và loại bỏ các mầm bệnh.

Tuy nhiên sự gia tăng sản xuất các cytokine gây viêm lại gây nên nhiễm trùng, một hội chứng phản ứng viêm (SIRS)  đặc trưng là rối loạn chức năng tim mạch, đông máu nội mạch và hạ huyết áp dẫn đến sự  mất cân bằng áp suất thẩm thấu và thoái hoá cơ (Parrillo, 1993, Van Amersfoort và cộng sự, 2003). Bên cạnh đó còn có thể làm rối loạn nhiều cơ quan (như gan và thận), thường gây chết trên các thú nhiễm bệnh (Brun-Buisson et al., 1995).

Nitric Oxide (NO) là một dạng nitrogen hoạt động nhỏ liên quan tới các chức năng của tế bào và mô cơ sinh học ở các thú có xương sống (Lincoln et al., 1997) bao gồm các tế bào miễn dịch gà (Crippen et al., 2003).  Đã có những nghiên cứu chỉ ra rang có sự liên quan giữa NO và phản ứng miễn dịch bảo vệ (James, 1995;Karupiah et al., 1993; Laubach et al., 1995; Lorsbach et al., 1993; MacMicking et al.,1997), tuy nhiên NO còn được cho thấy là một chìa khóa trung gian gây shock (Groeneveld et al.,1994; Parrillo, 1993) vì nó như là chất làm giãn nội mạch (Kilbournet al., 1990).

II.     Nghiên cứu về phức hợp glucomannoprotein

Phức hợp glucomannoprotein phân lập từ ngoài thành tế bào của nấm men Saccharomyces cerevisiae có khả năng thay thế kháng sinh và được sử dụng bổ sung vào thức ăn để cải thiện sức khỏe thú. Nó có khả năng kết tụ vi khuẩn đường ruột fimbriae type 1 và sự kết tụ có thể bị ức chế bằng việc bổ sung đường mannose (Spring et al., 2000).

Thêm vào đó, những nhà khoa học đã chứng minh tương tự rằng phức hợp  glucomannoprotein có thể làm giảm nồng độ của S. typhimurium 29E ở manh tràng gà và đề nghị rằng phức hợp  glucomannoprotein có thể hoạt động như một chất mồi vi khuẩn. Thêm nữa, phức hợp  glucomannoprotein được báo cáo rằng có thể gia tăng số lượng lợi khuẩn Enterococcus spp. (Fernandez et al., 2002) như và giảm nồng độ của vi khuẩn gây bệnh C. perfringens (Strickling et al., 2000). Phức hợp  glucomannoprotein có thể gia tăng các phản ứng miễn dịch trên thú (Kudoh et al., 1999; Swanson et al., 2002). Điều thú vị là những thú bổ sung phức hợp  glucomannoprotein trong thức ăn tăng trọng đáng kể hơn so với những thú có khẩu phần thức ăn cơ bản (Sims et al., 2004; Zdunczyk et al., 2005). Hơn nữa tỉ lệ thú chết do các vi khuẩn gây bệnh ở những thú có thức ăn được bổ sung phức hợp  glucomannoprotein thấp hơn so với thú không có phức hợp  glucomannoprotein .

Ví dụ minh họa là số lượng gà nhiễm  Salmonella thấp hơn đáng kể khi gà được bổ sung thêm phức hợp  glucomannoprotein (Spring et al., 2000).

III.    Thí nghiệm và kết quả

1.     Thí nghiệm

Hai trăm gà con 1 ngày tuổi được chia vào 4 nhóm bao gồm:

Nhóm (1) thức ăn cơ bản/không gây bệnh

Nhóm (2) thức ăn bổ sung mannan rich fraction (MRF)/không gây bệnh

Nhóm (3) thức ăn cơ bản/gây bệnh với Escherichia coli

Nhóm (4) thức ăn bổ sung mannan rich fraction (MRF)/ gây bệnh với Escherichia coli.

Nhiệt độ cơ thể và trọng lượng cơ thể được đo vào 1, 2 và 3 tuần tuổi.

2.     Kết quả

Vi khuẩn gây bệnh E.coli không làm gia tăng nhiệt độ cơ thể của những con gà  nhiễm bệnh

Vào tuần 1, tuần 2 và tuần 3, lựa chọn ngẫu nhiên 10 con gà để từ mỗi nhóm để đo nhiệt độ trực tràng. Hình 1 cho thấy nhiệt độ trực tràng trung bình của mỗi nhóm tại tuần tuổi 1, 2 và 3. Vào thời điểm không đo nhiệt độ, nhiệt độ trung bình của nhóm gà ăn thức ăn cơ bản có gây bệnh và nhóm gà thức ăn bổ sung MRF có gây bệnh cũng như nhóm đối chứng đều gia tăng không đáng kể.

 

MRF làm tăng sự phát triển của gà thịt

Trọng lượng của tất cả các gà đươc đo lường tại 1 ngày tuổi, 1,2 và 3 tuần tuổi. Trọng lượng trung bình (MBW) và tăng trọng trung bình (MWG) của mỗi nhóm được xác định. Hình 2 cho thấy trung bình trọng lượng của mỗi nhóm đạt được mỗi tuần. Trung bình trọng lượng ban đầu là khoảng 41g (data notShown). Vào mỗi tuần tuổi, MBW của các nhóm gây bệnh không thấy có sự khác nhau với MBW của nhóm  thức ăn cơ bản, không gây bệnh. Hay nói cách khác, nhóm thức ăn bổ sung MRF/không gây bệnh có MBW cao nhất, cao hơn đáng kể so hơn với MBW cao hơn so với 3 nhóm còn lại. vào 2 tuần tuổi, nhóm thức ăn cơ bản/ gây bệnh với E.coli có MBW thấp nhất, MBW thấp hơn đáng kể so với các nhóm gà không gây bệnh và thấp hơn nhóm thức ăn bổ sung MRF/gây bệnh với E. coli. MBW của nhóm thức ăn bổ sung MRF/gây bệnh với E. coli không khác tuy nhiên thấp hơn MBW của nhóm không gây bệnh. Vào 3 tuần tuổi, cả 2 nhóm thức ăn bổ sung MRF gây bệnh với E. coli và không gây bệnh với E. coli đều cho kết quả MBW cao hơn so với nhóm thức ăn cơ bản/không gây bệnh. MBW của nhóm thưc ăn cơ bản/ gây bệnh với E. coli thấp nhất và theo thống kê thì thấp hơn so với 3 nhóm còn lại. Hình 3 minh họa cho tăng trọng trung bình (MBG) trong suốt thời gian 3 tuần từ 4 nhóm. Mặc dụ có sự khác nhau về MBG giữa nhóm thức ăn cơ bản/không gây bệnh và thức ăn bổ sung MRF/ không gây bệnh tuy nhiên không có ý nghĩa về măt thống kê, MBG của nhóm thức ăn bổ sung MRF/ không gây bệnh cao hơn (24g) so với MBG của nhóm thức ăn cơ bản/không gây bệnh . MBG của nhóm thức ăn cơ bản/gây bệnh với E. colo thì thì thấp nhất trong 4 nhóm và thấp hơn đáng kể so với 3 nhóm còn lại. Điều thú vị là nhóm thức ăn bổ sung MRF / gây bệnh với E. coli lại tăng trọng cao nhất cao hơn 3g, 27 g và 91g tương ứng với các nhóm thức ăn bổ sung MRF/không gây bệnh, nhóm thức ăn cơ bản/không gây bệnh và nhóm thức ăn cơ bản/gây bệnh với E.coli.  Tuy nhiên, MBG này lại không khác giữa MBG của cả nhóm thức ăn cơ bản/không gây bệnh hay nhóm thức ăn bổ sung MRF/ gây bệnh.

 

 

 

 MRF làm giảm sự sản xuất NO của các  đại thực bào sơ cấp kích thích bởi LPS

Hình 4 cho thấy sự sản xuất nitrite, sản phẩm chuyển hóa ổn định của nitric oxide, trong các supernartan lấy từ các tế bào đại thực bào sơ cấp xử lí. Sự sản xuất nitric của các đại thực bào xử lí với MRF tương tự như sự sản xuất nitrite của các tế bào xử lí với môi trường bình thường. Khi các tế bào đại thực bào sơ cấp được xử lí với LPS thì sự sản xuất nitrite gia tăng đáng kể. Khi các tế bào xử ló vwois LPS khi có sự hiện diện của MRF, sự sản xuất nitrite giảm đáng kể so với sự sản xuất nitrite của các tế bào chỉ xử lí với LPS.

 

MRF làm giảm sự sản xuất NO của các đại thực bào gây bênh với EPEC trên gà thịt

Hình 5 trình bày sự sản xuất nitrite của các đại thực bào từ 4 nhóm xử lí khác nhau. Sự sản xuất nitrite của các đại thực bào nhóm thức ăn bổ sung MRF/không gây bệnh thấp hơn đang kể so với nhóm thức ăn cơ bản/không gây bệnh. Các đại thực bào của nhóm thức ăn cơ bản/gây bệnh với E. coli có nồng độ nitrite cao hơn so với 3 nhóm còn lại. Tuy nhiên, sự sản xuất nitrite lại giảm đáng kể ở gà gây bệnh E. coli , thức ăn bổ sung MRF.

 

MRF làm giảm hoạt tính IL-6 của các đại thực bào sơ cấp kích thích bởi LPS

Hình 6 minh họa hoạt tính IL-6 của các đại thực bào gà sơ cấp đã xử lí. Mức hoạt động của IL-6 của các tế bào chỉ xử lí với MRF tương tự như chỉ xử lí với môi trường bình thường. các đại thực bào gà sơ cấp xử lí với LPS cao hơn đáng kể so với 3 nhóm còn lại. Với sự hiện diện của MRf trong môi trường của đại thực bào cùng với LPS thì hoạt động của IL-6 giảm đáng kể so với hoạt động của IL-6 trong các đại thực bào chỉ xử lí với LPS.

 

MRF không làm giảm hoạt động của IL-6 của các đại thực bào sơ cấp khi gây bệnh với E. coli trên gà thịt.

Hình 7 thể hiện hoạt động của IL-6 trong các supernartant lấy từ môi trường tế bào của 4 nhóm gà khác nhau. Vào 3 tuần tuổi, hoạt động của IL-6 của 2 nhóm gây bệnh không khác so với nhóm gà không gây bệnh/thức ăn cơ bản. Tuy nhiên, hoạt động của IL-6 của nhóm gà không gây bệnh/thức ăn bổ sung MRF cao hơn đáng kể so với các nhóm còn lại.

 

Lược dịch từ REDUCTION OF INFLAMMATORY RESPONSES BY MANAN RICH FRACTION (Panthong Singbootra – North Carolina State University)