cơ chế hoạt động probiotics

Trường Đại Học Nha Trang
Viện công nghệ sinh học và môi trường



•
GVHD: Nguyễn Văn Duy
•
Nhóm: 3
Nha trang, 26/09/11
Nội dung
I. Tổng quan về probiotic
II. Probiotic chống lại một số vi khuẩn có
hại
III. Cơ chế hoạt động của probiotic
IV. Các cơ chế hiệu quả của probiotic
V. Kết luận








 !"#$%&
1. Khái niệm
Probiotics là '$&$&()*+!&$,-.
/#01234(56)7
$8923:&;9$
)*<7 =

Probiotics được cung cấp qua sữa mẹ, rau, các sản
phẩm từ sữa (sữa chua,phomats) và các loại
thực phẩm khác (socola, ngũ cốc ).
I.2 Tiêu chí lựa chọn vi sinh vật làm probiotic
•
Có khả năng bám dính vào niêm mạc đường tiêu hóa (GI) của vật chủ
•
Dễ nuôi cấy
•
Không sinh chất độc và không gây bệnh cho vật chủ
•
Có khả năng tồn tại độc lập trong một thời gian dài
•
Có khả năng sinh enzyme hoặc các sản phẩm cuối cùng mà vật chủ có thể sử dụng được
•
Chịu được pH thấp ở dạ dày và muối mật ở ruột non
•
Biểu hiện hiệu quả có lợi đối với vật chủ.
 >2?/!?@#
•
Probiotics phổ biến là các chế phẩm chứa vi khuẩn sinh acid lactic (LAB) như : lactobacilli,
bifidobacteria, enterococci.
•
Các LAB có hiệu quả mạnh chống lại các tác nhân gây bệnh như: E.coli spp, Samonella spp,
Pseudomonas spp, và Campylobacter spp.
•
Một số chủng khác được sử dụng làm probiotics như: Bacillus subtilis, một số cầu khuẩn
Gram dương: E.faecium, Streptococcus, nấm men. Tuy nhiên các chủng này có hiệu quả
kém hơn so với LAB
 >2?/!?@#

:
lactobacillus, streptococus, bifidobacteria, bacillus, sacharomyces boulardii (Nấm men)…
0##00&
Streptococcus
Bifidobacteria
Nấm men
I.Tổng quan về probiotics (tt)
I.4 Lợi ích
Probiotics mang lại lợi ích lớn cho sức khỏe:
- Bảo vệ niêm mạc ruột khỏi những chất có hại
-
Ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn
gây bệnh trong đường ruột (E. coli, Salmonella…)
- Thúc đẩy sức khỏe của niêm mạc ruột
- Kích thích hệ thống miễn dịch trong cơ thể
Ảnh hưởng của probiotic có thể là trực tiếp hoặc
gián tiếp thông qua hệ vi sinh vật đường ruột
II. Cơ chế hoạt động của probiotic
II. Cơ chế hoạt động của probiotic
1.
Cạnh tranh dinh dưỡng
2.
Cạnh tranh vị trí bám với vi sinh vật gây bệnh
3.
Sản xuất các hợp chất kháng khuẩn
4.
Ức chế hệ thống ‘quorum sensing’
5.
Bảo vệ và tăng cường chức năng hàng rào biểu mô
II.1 Competing for nutrients

•
Tất cả các vi sinh vật đều cần sắt để tăng trưởng
•
Siderophore là một chất có khả năng gắn với các ion sắt, hòa tan sắt dễ dàng cho
vi sinh vật
•
Các VSV vô hại sinh siderophore có thể sử dụng như probiotic để cạnh tranh sắt
với các VK gây hại
Loại bỏ được đối thủ cạnh tranh dinh dưỡng và năng lượng dùng cho VK
probiotic và cho vật chủ
II.2.1 The antagonism of receptor sites on the host epithelium
•
Các tế bào biểu mô, đường ruột, miệng và âm đạo, là 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, làm thay đổi niêm mạc của tế bào đó và tế bào
lân cận. Do đó vi khuẩn có hại ít có thể dính bám.
•
Probiotics có thể tìm thấy điểm gắn trong rất nhiều vị
trí, do đó ngăn ngừa vi khuẩn có hại xâm nhập
II.1.2.
a. sự dính
bám vào
dòng tế bào
biểu mô
ruột

a. sự dính
bám vào
dòng tế bào
biểu mô
ruột
Một phương pháp điển hình để đánh giá đặc tính kết dính của VK
probiotics là sử dụng nuôi cấy tế bào biểu mô ruột, thường là dòng tế bào
Caco_2, HT_29 hoặc tế bào tiết ra dịch nhầy HT_29_MTX
Một phương pháp điển hình để đánh giá đặc tính kết dính của VK
probiotics là sử dụng nuôi cấy tế bào biểu mô ruột, thường là dòng tế bào
Caco_2, HT_29 hoặc tế bào tiết ra dịch nhầy HT_29_MTX
II.2.1.5 Sự dính bám
II.2.1.5 Sự dính bám
•
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, carbohydrates, và axit
lipoteichoic được xem là có liên quan đến tính dính bám của probiotics vào ruột
II.2.1.6 Các nhân tố ảnh hưởng đến đặc tính dính bám của probiotics
Đặc tính dính bám của probiotics là đặc trưng theo chủng và những nhân tố như: đặc
tính và thành phần của thành tế bào, từng vật chủ cụ thể là yếu tố quan trọng
quyết định tính dính bám.
Ngoài ra một vài nhân tố khác cũng gián tiếp ảnh hưởng đến những đặc tính dính
bám
factor Study design effect references
pH thấp Sự dính bám của probiotic vào tế bào biểu mô Caco-
2
Tăng sự dính bám
Sự thay đổi tính dính bám phụ thuộc vào chủng

(8, 24)
(64)
Sự có mặt của mật Sự dính bám của probiotic vào niêm mạc Giảm sự dính bám (25,52)
Pha sinh trưởng Sự dính bám của L.fermentum vào keratinizing biểu
mô dạ dày chuột
Tính dính bám ở pha ổn định cao hơn pha lag (68)
Sự dính bám của probiotic vào dòng tế bào biểu mô
Caco-2
Tính dính bám giảm ở pha log, tăng ở pha ổn định (8)
Môi trường sinh trưởng Các chủng probiotic có khả năng dính bám vào
glycoprotein
Môi trường nuôi cấy có ảnh hưởng đến sự dính bám (60)
Các nhân tố ảnh hưởng (tt)
Các nhân tố ảnh hưởng (tt)
Sự có mặt của acid đối
kháng
Sự dính bám của acid làm thay đổi dịch nhầy
của Bifidobacterium
Sự có mặt của acid đối kháng có thể làm tăng độ bám dính (15)
Sự có mặt của mật đối
kháng
Sự dính bám của mật đối kháng làm thay đổi
dịch nhầy của Bifidobacterium
Sự có mặt của mật đối kháng có thể làm tăng độ bám dính (25)
VSV nội sinh Sự dính bám vào niêm mạc trong sự có mặt
của sinh vật trong phân hay màng nhầy
Hệ sinh vật nội sinh không ảnh hưởng đến sự dính bám vào
niêm mạc trong in vitro
(51,56)
Sự có mặt của các chủng

probiotic khác
Sự dính bám của các probiotic tổ hợp với
ileostomy glycoprotein
Sự tổ hợp của nhiều probiotic có thể hỗ trợ đến tính dính
bám
(54)
Sự dính bám của probiotic vào tế bào biểu mô
ruột lợn IPEC-J2
Các chủng probiotic có thể làm giảm tính dính bám của các
chủng khác
(44)
Liên kết của độc tố Sự dính bám của Lactobacillus GG dòng tế bào
biểu mô Caco-2
Sự dính bám giảm khi độc tố liên kết với tế bào (39)
Các nhân tố ảnh hưởng (tt)
Các enzymes tiêu hóa Sự dính bám của probiotic vào niêm mạc
Làm giảm tính dính bám trong hầu hết các trường hợp
(52)
Sự dính bám của Propionibacterium
acidipropionici vào tế bào ruột
Không ảnh hưởng đến tính dính bám (76)
Sự có mặt của lignans Sự dính bám của probiotic thương mại vào
màng nhầy
Tăng tính dính bám của một số chủng (43)
Sự có mặt của Canxi Sự dính bám của probiotic và dòng tế bào biểu
mô Caco-2 phân lập ở người
Sự dính bám có hoặc không phụ thuộc vào Canxi
trong một số trường hợp
(5,6,12,14)
Sự dính bám của probiotic tế bào biểu mô ruột

lợn IPEC-J2
Sự dính bám của hầu hết các chủng đều tăng nhờ sự
có mặt của Ca
(44)
Sự có mặt của các ion
Zn
2+
và Mg
2+
Sự dính bám của probiotic tế bào biểu mô ruột
lợn IPEC-J2
Mg
2+
và Zn
2+
không ảnh hưởng đến sự dính bám (44)
II.2.1.7 Tính dính bám và hạn chế những đặc tính của probiotic bất hoạt
•
VK probiotics bất hoạt bởi nhiệt cũng có khả năng bám dính vì những đặc tính
bám dính liên quan đến tính đặc trưng bề mặt tế bào hơn là hoạt động TĐC hay
phân chia tế bào
•
Những cách thức bất hoạt khác nhau có thể gây ra những thay đổi của loài cụ thể
về đặc tính kết dính của tế bào
•
VD: tăng nhiệt có thể cải thiện các chủng probiotics nhưng cũng có thể gây bất
lợi đến các thuộc tính dính bám của các chủng khác
II.2.1.8 Vai trò của độ tuổi và thời gian bệnh trong bám dính
•
Sự biến đổi của các vi sinh vật đường tiêu hóa dẫn đến một số bệnh đường tiêu

hóa và các bệnh khác. Hơn nữa, độ tuổi được gợi ý là có liên quan đến sự khác
biệt trong thành phần các vi sinh vật đường tiêu hóa, đặc biệt là Bifidobacteria…
•
Do một vài nguyên nhân đặc tính dính bám của niêm mạc ruột có thể thay đổi
suốt thời gian bệnh. Khả năng xâm nhiễm của một vài probiotic ở các đối tượng
bệnh cũng được đánh giá
Probiotics Thiết kế thí nghiệm Kết quả Tham khảo
Bifidobacteria phân lập từ
người cao tuổi và người
trưởng thành
Trong nghiên cứu in vitro sự dính bám
vào niêm mạc người
Sự bám dính của Bifidobacteria ở người cao tuổi
giảm so với người trưởng thành
(30)
Bifidobacteria thương mại Trong in vitro sự dính bám vào niêm
mạc trẻ em, người trưởng thành và
người cao tuổi
Sự dính bám vào niêm mạc của những người cao
tuổi giảm so với người trưởng thành và trẻ em
(53)
Bifidobacteria từ trẻ bị dị
ứng
Trong nghiên cứu in vitro sự dính bám
vào niêm mạc những người tình nguyện
khỏe mạnh
Sự dính bám vào niêm mạc trẻ bị dị ứng giảm so
với những trẻ khỏe mạnh
(27,29)
Các probiotic thương

mại
Sự dính bám vào niêm mạc và mô ruột
kết được cắt từ những bệnh nhân bị rối
loạn ruột nặng
Sự dính bám phụ thuộc vào bệnh tật (57,59)
Các probiotic thương
mại
Sự dính bám vào niêm mạc trẻ bị nhiễm
Rotavirus
Sự nhiễm Rotavirus không ảnh hưởng tới
sự bám dính
(38)
Bifidobacterium infantis Probiotic được đưa vào các bệnh nhân
bị nhiễm trùng viêm kết tràng
Các chủng probiotic được khôi phục từ
các sinh thiết cho thấy có sự xâm nhiễm
tạm thời
(75)
L. plantaum 299v Probiotic được đưa vào các bệnh nhân
nguy kịch
Chủng probiotic được khôi phục từ 3/9 các
sinh thiết, có sự xâm nhiễm tạm thời
(42)
II.2.2 Probiotics tổ hợp, sự dính bám và kết tụ mầm bệnh
Để các hiệu ứng biểu hiện có lợi, vi khuẩn probioc cần phải kết hợp tạo thành một
khối. Do đó, khả năng kết tụ của probioc là một đặc tính mong muốn.
Các sinh vật có khả năng đồng kết tụ với các vi khuẩn khác có thể là lợi thế hơn
sinh vật không có đồng kết tụ.
# A?4
# A?4

b. Độ dính bám
b. Độ dính bám
o
Sự dính bám các biểu mô đường ruột và chất nhầy có liên quan đến sự kích thích của
hệ thống miễn dịch (80, 114), và sự dính bám vào niêm mạc ruột cũng rất quan trọng cho xâm
nhiễm tạm thời (114),là một điều kiện tiên quyết quan trọng của probiotic để kiểm soát sự cân
bằng của hệ vi sinh vật đường ruột .
o
Chất nhầy đường ruột có một vai trò kép, nó bảo vệ niêm mạc của các loại vi sinh vật
đích trong khi cung cấp một vi trí liên kết ban đầu, nguồn dinh dưỡng, và là môi trường thuận
lợi cho vi khuẩn sinh sôi nảy nở.