Nội độc tố - Một mối đe dọa thường xuyên

Nội độc tố có mặt ở khắp mọi nơi trong môi trường: trong không khí, nước, đất và trong đường tiêu hóa của động vật. Bảo vệ tất cả gia súc tránh các hiệu ứng độc hại của nó phải là một ưu tiên cho mọi người từ nhà sản xuất thức ăn đến người chăn nuôi.

Nội độc tố từ vi khuẩn Gram âm gây ra một phản ứng miễn dịch viêm ở động vật có thể làm tăng chi phí của các hoạt động sản xuất. Ảnh: Nutrex

Nội độc tố là các phân tử độc hại, một phần của cấu trúc vách tế bào vi khuẩn. Các nội độc tố phổ biến nhất là lipopolysaccharides (LPS). Đây là những khối kiến tạo của màng ngoài của vi khuẩn Gram âm. LPS được thải vào môi trường khi các vi khuẩn nhân lên hoặc khi màng tế bào của nó bị vỡ do ly giải vi khuẩn.

LPS được cấu tạo hóa học từ một chuỗi O-polysaccharide bên ngoài, một chuỗi R-polysaccharide bên trong và lipid A (Hình 1). Sau đó là phần độc hại của phân tử. Cấu trúc chính xác của lipid A thay đổi tùy theo các loại vi khuẩn khác nhau, dẫn đến mức độ khác nhau của độc tính.

Hình 1 - Cấu trúc hóa học của LPS từ E. coli.  

Sự vận chuyển nội độc tố

Ở thú nuôi, đường tiêu hóa là nơi có nhiều nguy cơ nội độc tố được chuyển từ lòng ống tiêu hóa vào máu, nơi chúng phát gây độc. Ở động vật khỏe mạnh tính thấm của ruột được kiểm soát chặt chẽ. Rào cản đường ruột bao gồm các tế bào biểu mô ruột được kết nối bởi các protein nối chặt chẽ với nhau. Điều này làm cho nội độc tố ở bên ngoài luminal của ruột, nơi nó không gây độc hại đối với con vật. Hệ thống miễn dịch liên tục 'cảm nhận' các nội độc tố bằng các thụ thể đặc biệt (TLR-4) có mặt trên màng của ruột. Trong trường hợp sức khỏe đường ruột tốt đây là một trong những cơ chế giúp bảo vệ động vật chống lại các mối đe dọa liên tục của nội độc tố (hình 2A).

Một số yếu tố bên ngoài (xem 'yếu tố nguy cơ ngộ đọc do nội đọc tố') được biết làm tăng tính thấm của ruột. Hơn nữa, rào cản đường ruột bị phá vỡ biểu hiện bởi một số lượng lớn các thụ thể TLR-4 (Kích thích quá mức của hệ thống miễn dịch). Nhìn chung, điều này thúc đẩy sự rò rỉ nội độc tố vào máu (Hình 2B).

Hình 2 - Dịch chuyển nội độc tố từ lumen vào máu.

Ở động vật nhai lại, sự di chuyển của nội độc tố vào hệ tuần hoàn máu cũng có thể xảy ra trên biểu mô dạ cỏ. Biểu mô này có một cấu trúc đa lớp và được bao phủ bởi các tế bào có keratin, nó hoạt động như một hàng rào bảo vệ. Hơn nữa, các thụ thể TLR-4 cũng có mặt để bảo vệ các động vật trước nội độc tố. Tuy nhiên, độ pH dạ cỏ thấp và độ thẩm thấu cao sẽ làm giảm chức năng hàng rào biểu mô và tăng nội độc tố chuyển vị từ dạ cỏ vào máu.

Ngộ độc nội độc tố

Khi vào trong đường máu, nội độc tố gây ra một phản ứng miễn dịch viêm: chúng liên kết với thụ thể TLR-4 màng của các đại thực bào sau đó sản sinh ra các phần tử đánh dấu viêm (marker) như IL-6, TNF-α và IL-1β. Những dấu viêm này điều chỉnh các hoạt động của các mô khác nhau và chúng sẽ kích thích gan sản xuất protein pha cấp. Nói chung, các quá trình miễn dịch quá mức tiêu thụ rất nhiều năng lượng và chất dinh dưỡng làm tăng chi phí của việc sản xuất thịt, trứng, sữa. Trong trường hợp xấu nhất, một lượng lớn các nội độc tố có thể dẫn đến sốc nhiễm trùng và thậm chí tử vong.

Rõ ràng cần thiết phải có các biện pháp để giảm thiểu chuyển nội độc tố vào máu. Điều này có thể đạt được bằng cách hạn chế việc suy giảm chức năng bảo vệ đường ruột và giảm cả số lượng và độc tính của nội độc tố trú ở đường tiêu hóa.

Bằng cách sử dụng các sản phẩm hấp phụ độc tố sinh học có thể giúp người chăn nuôi và các nhà sản xuất thức ăn giảm tác động tiêu cực của nội độc tố trước khi nó có thể vào được trong máu, do đó làm giảm khả năng ngộ độc và những tác động tiêu cực tiếp theo về năng suất vật nuôi.

Yếu tố nguy cơ gây nhiễm nội độc tố