Ảnh hưởng của stress đến chức năng miễn dịch, sức khỏe và năng suất

Các thay đổi đáp ứng miễn dịch liên quan đến stress ở đường dạ dày-ruột

Sự cân bằng phải được duy trì giữa cơ thể động vật và hệ sinh thái xung quanh. Việc ngăn ngừa các quá trình viêm mãn tính trên bề mặt rộng lớn của niêm mạc ruột (khoảng 300 m2 trên heo vỗ béo trọng lượng 100 kg) là đặc biệt quan trọng.

Hình 1. Niêm mạc ruột của heo vỗ béo nặng 100 kg chiếm khoảng 300m2.

Mô lympho đường ruột (GALT) được tìm thấy ngay bên dưới biểu mô của đường dạ dày-ruột, đây là pháo đài lớn nhất của hệ thống miễn dịch. Chức năng của các tế bào miễn dịch thuộc GALT là phản ứng nhanh và mạnh trước sự xâm nhập của vi sinh vật hoặc độc tố của chúng và hạn chế phạm vi đáp ứng chống lại các yếu tố không gây bệnh để ngăn chặn hoạt động quá mức của hệ thống miễn dịch, từ đó tránh gây tổn hại quá mức cho cơ thể bởi phản ứng viêm (Burkey và cộng sự, 2009).

Hình 2. Trong số GALT, chúng ta có thể phân biệt một số quần thể chủ chốt: Tế bào tương tự lympho bẩm sinh (ILL) nằm ở ruột non và ở mức độ thấp hơn là ở ruột già, đóng vai trò quan trọng là nơi sản xuất các cytokine, phân tử gây độc tế bào, và peptide kháng khuẩn (Hepworth và cộng sự, 2013; Schäfer và cộng sự, 2019; Wiarda và cộng sự, 2020; Wiarda và cộng sự, 2021; Xiao và cộng sự, 2019). 
 

Đáp ứng miễn dịch được kích hoạt khi các tế bào của hệ thống miễn dịch nhận diện mầm bệnh gây ra sự giải phóng nhanh các cytokine gây viêm, TGF beta và các chất trung gian khác vào các mô xung quanh và máu. Cytokine cung cấp cho các tế bào hiệu ứng (effector) thông tin về vị trí xâm nhiễm và tế bào hiệu ứng này giúp loại bỏ mầm bệnh.

Stress liên quan đến môi trường sống của vật nuôi làm suy yếu hàng rào phòng vệ ở ruột và gây suy giảm đáp ứng miễn dịch ở ruột do sự điều chỉnh tăng IL-10 (Li và cộng sự, 2017), dẫn đến làm giảm hiệu quả sản xuất và tăng tỷ lệ mắc bệnh (Peng và cộng sự, 2021).

Ảnh hưởng của mối liên hệ giữa stress và miễn dịch đến cơ thể và năng suất

Stress miễn dịch (immunological stress) được định nghĩa là sự huy động miễn dịch trong thời gian dài của cơ thể động vật, liên quan đến khả năng phòng vệ trước áp lực liên tục từ các điều kiện bất lợi của môi trường, bao gồm cả mầm bệnh. Chúng ta vẫn chưa hiểu biết đầy đủ về các cơ chế liên quan đến stress miễn dịch dài hạn, gây tác động tiêu cực đến sự phát triển của vật nuôi, bao gồm tỷ lệ mắc bệnh và tỷ lệ chết cao hơn, tăng chỉ số chuyển hóa thức ăn (FCR) và sự chênh lệch trọng lượng giữa các nhóm heo cùng độ tuổi. Tuy nhiên, người ta biết rằng hệ thống miễn dịch bẩm sinh là một phần của tuyến phòng thủ đầu tiên chống sự xâm nhiễm của vật chủ. Các biểu bì và biểu mô niêm mạc tạo thành rào cản đầu tiên đối với yếu tố gây bệnh.

Khi mầm bệnh có khả năng gây bệnh nghiêm trọng hoặc hiện diện với số lượng lớn hoặc khi các hàng rào bị tổn thương thì mầm bệnh có thể phá vỡ các rào cản này và xâm nhiễm vào trong cơ thể vật chủ. Các vi sinh vật đã phá vỡ các rào cản sẽ bị các tế bào của hệ thống miễn dịch nhận diện thông qua các mô hình phân tử liên quan đến mầm bệnh (PAMP) có nguồn gốc từ vi khuẩn, vi-rút, nấm và động vật nguyên sinh bởi các thụ thể tương tự Toll (Toll-Like Receptors: TLR). TLR, được biểu hiện trên các đại thực bào, tế bào tua (dendritic cell), tế bào mast và tế bào NK, cũng như trên tế bào lympho T và B, giúp phân biệt mầm bệnh với các yếu tố chết và bất hoạt (mảnh vỡ) (Mair và cộng sự, 2014). Việc kích hoạt TLR là tín hiệu quan trọng để kích hoạt cả đáp ứng miễn dịch bẩm sinh và đặc hiệu cũng như để chống lại mầm bệnh cùng với sự tăng sinh mạnh mẽ của các tế bào miễn dịch và sản xuất immunoglobin, cytokine, chemokine, protein phản ứng cấp (acute phase proteins: APP) và nhiều loại khác.

Trong khi stress miễn dịch xảy ra, ưu tiên trao đổi chất chủ yếu là sản xuất các APP ở gan. Protein phản ứng cấp (APP) bao gồm các protein có nồng độ trong huyết tương tăng ít nhất 20% sau tổn thương mô. Hành động ưu tiên APP là để khôi phục cân bằng nội môi của cơ thể. Một hậu quả tiêu cực của đáp ứng APP là tăng quá trình dị hóa dẫn đến sụt cân. Điều này có liên quan đến mức độ cao liên tục của các cytokine được tiết ra bởi bạch cầu bị kích hoạt. Việc sụt cân trở nên trầm trọng hơn do sản xuất quá mức các cytokine góp phần thay đổi tâm trạng và hành vi, dẫn đến suy nhược và đôi khi thậm chí là mất cảm giác thèm ăn (Dantzer và cộng sự, 2008; Chaytor và cộng sự, 2011; McKim và cộng sự, 2018; Munshi và cộng sự, 2019).

 

Hình 3. Chi phí bổ sung của cảnh báo miễn dịch kéo dài là giảm cảm giác thèm ăn và do đó, kéo dài thời gian vỗ béo. Do áp lực từ các yếu tố stress môi trường ảnh hưởng đến từng cá thể vật nuôi theo cách khác nhau nên sẽ có trọng lượng không đồng đều ở heo cai sữa hoặc heo vỗ béo ở cùng độ tuổi. Sự khác biệt về trọng lượng giữa các vật nuôi cùng độ tuổi có thể gây ra hậu quả kinh tế nghiêm trọng. Ngoài ra, đặc biệt ở vật nuôi non, chế độ ăn không chứa các chất dinh dưỡng cần thiết để tăng cường sức đề kháng chống bệnh truyền nhiễm có thể khiến vật nuôi dễ bị nhiễm bệnh hơn. 

Bất kỳ sự rối loạn cân bằng nội môi nào do tác động của stress kéo dài lên cơ thể đều làm suy yếu khả năng phòng vệ miễn dịch và tăng độ nhạy cảm với các vi sinh vật gây bệnh. Cho động vật ăn không đúng cách cũng có thể làm trầm trọng thêm ảnh hưởng của sự mất cân bằng. Đặc biệt ở vật nuôi non, chế độ ăn không chứa các chất dinh dưỡng cần thiết để tăng cường sức đề kháng chống bệnh truyền nhiễm có thể khiến vật nuôi dễ bị nhiễm vi sinh vật gây bệnh hơn. Một chế độ ăn thích hợp có thể hỗ trợ hệ thống miễn dịch của heo và đối với heo nái thậm chí có thể có tác động tích cực đến hệ thống miễn dịch của heo con (Werner và cộng sự, 2014; Rudar và cộng sự, 2016). Mặt khác, độc tố nấm mốc hiện diện tự nhiên trong bắp có thể dẫn đến thay đổi đáp ứng miễn dịch với tình trạng viêm toàn thân và tổn thương một phần gan, làm giảm sự phát triển của heo (Chaytor và cộng sự, 2011).

Cảnh báo miễn dịch quá mức và kéo dài dẫn đến những thay đổi về tình trạng viêm ở ruột và nồng độ cytokine gây viêm cao có thể dẫn đến mất cân bằng hệ khuẩn đường ruột hay mất cân bằng sinh học (mất cân bằng hệ vi sinh vật ở ruột). Điều này có thể gây ra những hậu quả không mong muốn, ảnh hưởng đến toàn bộ cơ thể (Dobson và cộng sự, 2000). Những thay đổi trong thành phần của hệ vi sinh vật có thể là chất lượng, chẳng hạn như giảm tính đa dạng của hệ vi khuẩn đường ruột và/hoặc số lượng, chẳng hạn như thay đổi số lượng vi khuẩn đơn lẻ.

Một hậu quả khác của cảnh báo miễn dịch kéo dài là có thể làm giảm cảm giác thèm ăn theo giai đoạn và do đó, thời gian vỗ béo bị kéo dài. Thường quan sát thấy chỉ số FCR ngày càng tệ. Vì áp lực từ các yếu tố stress môi trường ảnh hưởng đến mỗi cá thể theo cách khác nhau nên sẽ có trọng lượng không đồng đều ở heo cai sữa hoặc heo vỗ béo ở cùng độ tuổi, điều này có thể gây ra hậu quả kinh tế nghiêm trọng.

Tóm lại, giảm thiểu sự tiếp xúc của heo với stress, hạn chế sự sống sót và nhân lên của các vi sinh vật gây bệnh và vi sinh vật gây bệnh cơ hội, cũng như cải thiện cách quản lý, có thể giúp tăng cường đáng kể chức năng của hệ thống miễn dịch của heo, từ đó, giảm chi phí chăn nuôi bằng cách cải thiện chỉ số chuyển hóa thức ăn FCR và giảm chi phí điều trị.

Nguồn: 3tres3