Cai sữa là một trong những giai đoạn căng thẳng và khó khăn nhất trong cuộc đời của heo (1). Heo con mới cai sữa thường bị stress do các yếu tố dinh dưỡng, tâm lý, môi trường, sinh lý,… (2,3). Do các yếu tố stress trên, heo con thường có các đặc điểm là giảm năng suất tăng trưởng và gia tăng tỷ lệ tiêu chảy sau cai sữa (4,5). Khi trải qua quá trình chuyển đổi từ sữa mẹ sang thức ăn cai sữa, heo con bị giảm lượng ăn vào một cách nghiêm trọng trong vài ngày đầu sau khi cai sữa (6). Hơn nữa, để thích nghi với môi trường mới, thành phần hệ vi sinh đường tiêu hóa của heo con cũng bị thay đổi do thay đổi cách ăn và thành phần thức ăn (6). Giai đoạn này thường gắn liền với thách thức về tăng trưởng vì tỷ lệ mắc các rối loạn đường tiêu hóa cao, chẳng hạn như Tiêu chảy Sau Cai sữa (TCSCS) (7).
Tiêu chảy sau cai sữa được coi là một vấn đề sức khỏe quan trọng và có tỷ lệ mắc bệnh và tỷ lệ chết đáng kể (8,9). TCSCS đã được chứng minh là một bệnh tiêu hóa đa nguyên nhân, và thiếu dinh dưỡng là một trong những nguyên nhân chính (10-12). Đường tiêu hóa là một hệ sinh thái phức tạp và cân bằng (4,13). Thành phần khẩu phần là yếu tố ảnh hưởng chính đến hệ vi sinh vật đường ruột (14, 15). Do đó, khi xét đến sự cân bằng giữa hệ vi sinh đường ruột và thành phần khẩu phần, thì TCSCS là một vấn đề lớn trong suốt giai đoạn sau cai sữa. (11,16).
Cách hiệu quả nhất để giảm mức độ TCSCS là điều chỉnh thành phần dinh dưỡng khẩu phần (15,17). Nhiều biện pháp dinh dưỡng khác nhau nhằm cải thiện giai đoạn chuyển tiếp cai sữa và giảm các bệnh đường ruột đã được nghiên cứu trong nhiều năm qua (11,18). Bằng chứng cho thấy rằng các can thiệp cụ thể về khẩu phần, như kiểm soát protein (19,20), xơ (21), tinh bột (22), cân bằng điện giải (23) và các thành phần khác trong khẩu phần ăn hàng ngày có thể giúp giảm sự gia tăng của TCSCS (11,24,25). Mục đích của bài tổng quan này là tóm tắt một số loại TCSCS phổ biến để làm rõ hơn vai trò của dinh dưỡng trong việc gây ra và kiểm soát TCSCS.
Để giảm TCSCS, thức ăn heo con thường được bổ sung kháng sinh; tuy nhiên, một số kháng sinh đã bị cấm sử dụng trong thức ăn dành cho các vật nuôi làm thức ăn cho con người. Vì vậy, các nhà nghiên cứu đã tập trung vào việc tìm kiếm các giải pháp thay thế kháng sinh trong thức ăn heo con. Một trong những lựa chọn thay thế kháng sinh là cho ăn khẩu phần ít protein (26-28).
1 Ảnh hưởng của protein khẩu phần đến năng suất tăng trưởng và tỷ lệ tiêu hóa các chất dinh dưỡng của heo cai sữa
Việc tiêu thụ một khẩu phần ăn ít protein thô (CP), có ảnh hưởng trực tiếp đến TCSCS, giúp làm giảm sự sẵn có của các cơ chất cho quá trình lên men của vi khuẩn và cải thiện tính nhất quán của phân (29-31). Protein thô và các axit amin riêng lẻ trong khẩu phần đều ảnh hưởng đến sự hình thành các chất chuyển hóa trong quá trình lên men của vi sinh vật (32). Tuy nhiên, hàm lượng protein thô cao trong khẩu phần cho heo con cai sữa sớm có thể làm tăng sự lên men vi sinh vật đối với các protein không tiêu hóa được và tăng sự sinh sôi của các vi khuẩn gây bệnh trong đường tiêu hóa (3). Việc cung cấp quá nhiều protein trong khẩu phần sẽ dẫn đến sự lên men protein bởi các vi sinh vật đường ruột của heo (33). Các axit béo bay dễ bay hơi và các hợp chất độc hại được tạo ra bởi quá trình lên men các protein không tiêu hóa được của vi khuẩn, như amoniac và các amin, có thể làm giảm tăng trưởng của heo con (34,35). Việc tăng sản xuất các amin sinh học do sử dụng khẩu phần protein cao đã được nhận thấy là làm tăng tỷ lệ mắc bệnh tiêu chảy khi cai sữa heo con (36,37).
2 Ảnh hưởng của protein khẩu phần đến sức khỏe đường ruột của heo cai sữa
Như chúng ta đã biết, cả nguồn protein ngoại sinh và nội sinh đều có thể được sử dụng bởi các vi sinh vật đường tiêu hóa để làm cơ chất cho sự lên men (38,39) và có thể được sử dụng cho việc sản xuất các chất chuyển hóa thông qua sự phân hủy, bao gồm các axit béo mạch nhánh, amoniac, các amin, phenol và indol (35,39). Các vi khuẩn, như các loài Bacteriodes spp., Propionivacterium spp., và Clostridium có liên quan đến sự hình thành các chất được liệt kê ở trên (20). Ví dụ các axit béo mạch nhánh được sản xuất bởi Clostridia (40). Hơn nữa, nồng độ các axit béo mạch nhánh (BCFAs) trong ruột có thể được sử dụng làm chỉ số cho mức độ lên men protein (41).
Quá trình lên men protein tạo ra các chất chuyển hóa tiếp xúc trực tiếp với niêm mạc kết tràng và có thể tương tác trực tiếp với các tế bào niêm mạc. Các protein trong khẩu phần không tiêu hóa được và các protein có nguồn gốc nội sinh được chuyển đến ruột già để lên men thành các chất chuyển hóa độc hại, như amoniac, các amin sinh học và hydrogen sulfide. Hầu hết các sản phẩm này có thể làm suy giảm tính toàn vẹn của biểu mô và thúc đẩy các phản ứng viêm (34,42). Sau đó, các chất chuyển hóa hoặc độc tố vi khuẩn có thể làm giảm khả năng tái hấp thu chất lỏng và dẫn đến quá trình tăng tiết ở ruột non (29). Sự tăng nồng độ amoniac được tìm thấy trong các phần của đường ruột của heo con ăn khẩu phần chứa nhiều protein (3). Sự sản xuất amoni clorua từ kết tràng ảnh hưởng đến sự phát triển của các tế bào biểu mô ở chuột, có thể góp phần vào sự phát triển của các rối loạn đường tiêu hóa (43). Nồng độ các amin sinh học tăng lên ở ruột già khi cho ăn protein dễ lên men.
3 Ảnh hưởng của protein khẩu phần đến tỷ lệ mắc bệnh TCSCS
TCSCS là một bệnh đường ruột gây ra bởi stress về dinh dưỡng và được đặc trưng bởi sự gia tăng quá trình lên men vi sinh vật đối với các protein dư thừa (47). Ngoài ra, tiêu chảy phân nước, giảm năng suất tăng trưởng, tỷ lệ bệnh và tỷ lệ chết cao đã được được ghi nhận khi xảy ra TCSCS (48). Tuy nhiên, cơ chế giữa quá trình lên men protein và đường tiêu hóa vẫn chưa được biết rõ. Một số nghiên cứu đã cho thấy rằng khẩu phần ăn giàu protein dẫn đến tỷ lệ mắc TCSCS cao hơn (6, 35). Sự gia tăng nồng độ amoniac có ảnh hưởng bất lợi đến sức khỏe đường tiêu hóa và ảnh hưởng tiêu cực đến sự phát triển và biệt hóa của các tế bào biểu mô ruột (49,50). Ngoài ra, các axit béo mạch nhánh và amoniac là những chất chuyển hóa độc hại đối với niêm mạc ruột và hầu hết có khả năng gây ra TCSCS và năng suất kém ở heo con (39, 51, 52). Quan trọng hơn, sự tăng tiết amoniac có thể gây ra các rối loạn cân bằng vi sinh đường ruột trong suốt thời gian cai sữa (20). Ngoài ra, các loài vi khuẩn có lợi chiếm ưu thế ban đầu là lactobacili bị giảm số lượng trong quá trình cai sữa, dẫn đến giảm điều hòa miễn dịch đường tiêu hóa và giảm hình thành các axit béo mạch ngắn (SCFAs) (53). Quan trọng hơn là heo con được ăn một khẩu phần giàu protein có khả năng sẽ dẫn đến độ đệm cao (54), tăng pH ruột non (26) và giảm sản xuất các axit béo mạch ngắn, chủ yếu butyrate, mà butyrate giúp phục hồi nhanh chóng các biểu mô ruột, giảm tỷ lệ mắc và mức độ nghiêm trọng của TCSCS (55).
Tóm lại, khẩu phần ăn giàu protein làm tăng sản xuất các axit béo mạch nhánh và amoniac, có thể thúc đẩy sự phát triển của các vi khuẩn gây bệnh, trong khi khẩu phần ít protein thô giúp tăng sự hiện diện các axit béo mạch ngắn, dẫn đến tăng sự phát triển của các vi sinh vật có lợi (56, 57). Do đó với khẩu phần ít protein thô, vi khuẩn có lợi sinh sôi nhanh chóng và chiếm các vị trí liên kết trên niêm mạc ruột mà nếu không thì sẽ bị các vi khuẩn gây bệnh chiếm lấy (58). Sự khác biệt giữa các mức protein thô trong khẩu phần có thể làm giảm tỷ lệ mắc và mức độ nghiêm trọng của TCSCS và cải thiện năng suất tăng trưởng của heo con (3). Do đó, có thể kết luận rằng việc lựa chọn một khẩu phần ăn ít protein thô cho heo con sau cai sữa có thể là một cách hiệu quả để giảm tỷ lệ TCSCS (Hình 1).
Hình 1: Cơ chế gây tiêu chảy dinh dưỡng sau cai sữa của khẩu phần giàu protein
Nguồn: BioMed Research International
Biên dịch: Ecovet Team