VAI TRÒ CHÍNH CỦA THREONINE TRONG VIỆC DUY TRÌ HÀNG RÀO RUỘT KHỎE MẠNH

Các glycoprotein nhầy tiết ra từ các tế bào tiết là thành phần cấu trúc chính của lớp bảo vệ này. Việc sản xuất đủ lượng chất nhầy phụ thuộc vào khả dụng axit amin threonine trong chế độ ăn. Bài viết này sẽ khám phá cấu trúc và chức năng của chất nhầy ruột và khả năng quan trọng của nó như một hàng rào ruột, chi tiết lý do tại sao axit amin thiết yếu threonine đặc biệt quan trọng cho quá trình tổng hợp và tiết chất nhầy tối ưu, tóm tắt các nghiên cứu chủ chốt về nhu cầu threonine đối với sản xuất chất nhầy ở các loài động vật, và thảo luận về cách thiếu hụt hoặc bổ sung threonine ảnh hưởng đến hình thái ruột, sức khỏe và khả năng kháng bệnh.

CẤU TRÚC VÀ VAI TRÒ CỦA CHẤT NHẦY NHƯ HÀNG RÀO RUỘT

Các glycoprotein chất nhầy bao gồm cấu trúc xương sống của phân tử protein cơ bản được glycosyl hóa mạnh mẽ với các chuỗi oligosaccharid nhánh dài. Điều này mang lại cho chất nhầy ruột đặc tính hình thành gel nhầy có khả năng cung cấp hàng rào vật lý chống lại các mầm bệnh và độc tố ruột. Ở động vật dạ dày đơn như lợn và gia cầm, chất nhầy chủ yếu tiết ra là MUC2 trong khi động vật nhai lại chủ yếu sản xuất MUC5AC và MUC6.

Lớp nhầy ruột bao gồm hai lớp - một lớp ngoài lỏng lẻo cung cấp môi trường sống cho vi khuẩn cộng sinh, và một lớp trong bám chặt vào biểu mô bảo vệ. Lớp trong ngăn các mầm bệnh tiếp xúc với bề mặt biểu mô và sản xuất các chất dinh dưỡng nuôi vi khuẩn có lợi. Do đó, việc sản xuất và tiết chất nhầy đúng cách rất quan trọng trong việc duy trì chức năng hàng rào ruột và ngăn sự phát triển quá mức của vi khuẩn gây bệnh, xâm nhập của độc tố và viêm ruột.

THREONINE VÀ QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP CHẤT NHẦY

Trong 20 axit amin, threonine có vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình tổng hợp chất nhầy. Điều này bắt nguồn từ cấu hình cấu trúc của threonine - nó có nhóm amin, nhóm carboxyl và nhóm hydroxyl. Nhóm hydroxyl cho phép glycosyl hóa O mở rộng của xương sống peptide chất nhầy và hình thành lớp nhầy gel. Nếu không có đủ threonine trong chế độ ăn, các protein lõi chất nhầy có thể được tổng hợp nhưng không được glycosyl hóa đúng cách, làm giảm khả năng hình thành gel.

Ngoài ra, threonine được sử dụng trong quá trình hình thành các protein hàng rào ruột khác ngoài chất nhầy, như yếu tố nội mô ruột. Vì những lý do này, sự khả dụng của threonine được coi là yếu tố giới hạn đầu tiên trong quá trình sản xuất và tiết chất nhầy tối ưu. Thiếu hụt threonine dẫn đến giảm quá trình tổng hợp và glycosyl hóa kém của glycoprotein chất nhầy, làm suy yếu lớp nhầy bảo vệ ruột.

NHU CẦU THREONINE ĐỂ TỔNG HỢP CHẤT NHẦY

Một số nghiên cứu trên động vật đã giúp thiết lập nhu cầu threonine để sản xuất chất nhầy ở các loài. Ở mô hình chuột, thiếu hụt threonine gây ra mức chất nhầy ruột thấp hơn 30-50%. Đối với lợn, việc bổ sung các mức khuyến nghị tối thiểu (0,34-0,65%) với threonine bổ sung làm tăng sản lượng chất nhầy hỗng tràng và số lượng tế bào cốc một cách tuyến tính cho đến khi đạt mức ổn định khoảng 0,8%.

Ở gà broiler, mức threonine tối ưu trong thức ăn cho biểu hiện mRNA chất nhầy tối đa trong mô ruột là 0,8%. Ở gà đẻ trứng, cả 0,6% và 0,8% threonine đều làm tăng tiết chất nhầy so với 0,4%.

Ở bò sữa, truyền threonine vào khối dạ cỏ làm tăng sản xuất protein MUC5AC trong quá trình cho sữa. Nghiên cứu trên nhiều loài cá cũng cho thấy bổ sung threonine vào thức ăn cải thiện tiết nhầy và mật độ tế bào tiết niêm mạc ruột. Nhìn chung, nghiên cứu cho thấy cần mức threonine 0,6-0,8% trong thức ăn để tối ưu hóa quá trình tổng hợp và chức năng hàng rào ruột ở động vật dạ dày đơn, trong khi quá trình lên men threonine ở dạ cỏ có thể đáp ứng nhu cầu ở động vật nhai lại. Cần nghiên cứu thêm để tinh chỉnh khuyến nghị cho các lớp động vật và giai đoạn sản xuất khác nhau.

ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC KHỎE RUỘT, KHẢ NĂNG KHÁNG BỆNH VÀ TĂNG TRƯỞNG

Đảm bảo threonine đủ để hỗ trợ tổng hợp chất nhầy đã được chứng minh quan trọng trong việc duy trì toàn vẹn hàng rào ruột và ngăn ngừa bệnh ở động vật sản xuất. Thiếu hụt threonine ở lợn con dẫn đến giảm chiều cao nhung mao hồi tràng và số lượng tế bào tiết, cho phép gia tăng sự bám dính và xâm nhập của vi khuẩn gây bệnh và độc tố LPS.

Ngược lại, bổ sung threonine làm tăng chiều cao nhung mao và sản xuất chất nhầy, giảm tổn thương ruột và tiêu chảy. Ở gia cầm, thiếu hụt threonine gây mỏng niêm mạc ruột, kích hoạt các con đường viêm và tỷ lệ tử vong cao hơn khi nhiễm Eimeria. Cải thiện hình thái và chức năng hàng rào ruột nhờ bổ sung threonine liên quan đến tăng khả năng kháng bệnh, sức khỏe và hiệu quả tăng trưởng ở lợn và gia cầm.

Ở cá, threonine tăng cường khả năng chống oxy hóa trong ruột, tăng biểu hiện protein trong liên kết chặt chẽ và khả năng miễn dịch đồng thời giảm viêm. Tuy nhiên, lượng tiêu thụ cực cao cũng làm gián đoạn cân bằng nội môi đường ruột.. Nghiên cứu trên gia súc còn hạn chế, nhưng cho thấy threonine có thể làm tăng sản xuất chất nhầy và chức năng hàng rào trong các giai đoạn stress về sinh lý như cho sữa hoặc cai sữa.

Nhìn chung, nghiên cứu cho thấy bổ sung 0,6-0,8% threonine trong thức ăn điều chỉnh hình thái, tính thấm và tình trạng viêm ruột theo những cách thức thúc đẩy sức khỏe ruột, hấp thu dinh dưỡng và hiệu quả sản xuất ở động vật.

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VIỆC SỬ DỤNG THREONINE

Một số yếu tố có thể ảnh hưởng đến nhu cầu và khả năng sử dụng threonine ở các loài động vật. Giới tính có vẻ ảnh hưởng đến nhu cầu threonine, với mức nhu cầu cao hơn để kích thích tổng hợp chất nhầy ở lợn cái và chuột cái so với giống đực.

Giống gia cầm cũng ảnh hưởng đến phản ứng với lượng tiêu thụ threonine. Hơn nữa, một số bệnh trạng bệnh như nhiễm trùng ruột hoặc viêm do LPS làm tăng sự hấp thu threonine của ruột lên đến 50% ở lợn con. Các thành phần thức ăn cụ thể ảnh hưởng đến khả năng tiêu hóa, cân bằng axit amin hoặc hệ vi khuẩn đường ruột cũng có thể thay đổi khả dụng của threonine. Nhìn chung, nhu cầu threonine để tối ưu hóa sản xuất chất nhầy có thể cần điều chỉnh riêng cho từng động vật dựa trên sự khác biệt cá thể.

NHU CẦU NGHIÊN CỨU TRONG TƯƠNG LAI

Mặc dù đã có nhiều tiến bộ, vẫn còn những khoảng trống kiến thức chủ chốt về dinh dưỡng threonine và chức năng hàng rào ruột. Cần xác định mức threonine tối ưu trong thức ăn cho các lớp động vật khác như ngựa, cừu, dê và thỏ.

Nghiên cứu về tương tác của threonine với các axit amin khác ảnh hưởng đến sức khỏe ruột như glutamine cũng rất cần thiết. Cần nghiên cứu thêm về ảnh hưởng của threonine đối với sản xuất chất nhầy và chức năng hàng rào ruột trong các thách thức về sức khỏe như nhiễm coccidiosis hoặc nhiễm độc tố nấm mốc. Xác định các chất đánh dấu sinh học sản xuất chất nhầy và phương pháp phân tích nhanh có thể hỗ trợ phát triển các mô hình dự đoán nhu cầu threonine.

Nhìn chung, nâng cao hiểu biết về vai trò của threonine trong việc hỗ trợ sản xuất chất nhầy tối ưu sẽ cho phép cải thiện các chiến lược dinh dưỡng để duy trì sức khỏe và năng suất ruột.

Tóm lại, bài báo này đã xem xét cách khả dụng threonine vốn dĩ thúc đẩy quá trình tổng hợp và glycosyl hóa glycoprotein chất nhầy - thành phần cấu trúc chính của lớp nhầy bảo vệ ruột. Nghiên cứu chỉ ra mức threonine 0,6-0,8% trong thức ăn cải thiện sản xuất chất nhầy ở các loài, hỗ trợ chức năng hàng rào ruột và khả năng phục hồi. Dinh dưỡng threonine tối ưu thúc đẩy sức khỏe ruột và giảm tính nhạy cảm với bệnh, cải thiện hiệu quả sản xuất ở động vật. Việc làm sáng tỏ thêm tác dụng của threonine đối với động lực học của chất nhầy sẽ giúp tăng cường sức khỏe đường ruột và năng suất thông qua việc xây dựng chế độ ăn uống dựa trên bằng chứng.