Tiểu luận Ảnh hưởng của prebiotic đến sức khỏe

Glucooligosaccharide Glucooligosaccharide là prebiotic tổng hợp từ sự phân giải của enzyme glucosyl transferase. Glucooligosaccharide được lên men bởi các loài thuộc nhóm Bifidobacteria, ngoại trừ B. bifidum. [9] 1.2.7. Xylooligosaccharide (XOS) XOS bao gồm các phân tử 1-4 linkage. XOS có thể là đường b- xylose nối với nhau bởi những liên kết được phân giải bởi Bifidobacteria và Lactobacilli. XOS được cho rằng có hiệu quả hơn FOS trong việc gia tăng khuẩn probiotic và làm giảm khuẩn gây hại. XOS có tiềm năng cải thiện hàm lượng đường trong máu và sự trao đổi chất chất béo; phục hồi sự rối loạn của hệ vi sinh vật trong đường ruột do dùng kháng sinh, liệu pháp hóa trị hay xạ trị; gia tăng sự hấp thu khoáng và sự hình thành vitamin nhóm B và làm giảm sự hình thành các chất gây hại trong ruột. [9] Hình 1.4. Cấu trúc phân tử của Oligosaccarit 1.2.8. Transgalactooligosaccharide (TOS) TOS bao gồm các phân tử đường glucose và galactose. Chúng được tạo ra từ lactose bởi sự phân giải của enzyme thu nhận từ nấm mốc Aspergillus oryzae. TOS kháng lại sự phân giải trong đoạn dạ dày ruột trên, vì vậy chúng có khả năng kích thích sự phát triển của các loài Bifidobacteria trong ruột già. TOS được thương mại ở Nhật và Châu Âu, Mỹ như là thực phẩm chức năng, TOS đã được chứng mình là có hiệu quả hấp thụ Ca và ngăn ngừa bệnh loãng xương. [9] 1.2.9. Oligosaccarit đậu tương Là các loại oligosaccarit có trong đậu tương và các loại đậu khác, chủ yếu là trisaccarit raffinose và tetrasaccarit stachyose. Raffinose bao gồm các phân tử D – galactose, D – glucose, D – fructose, stachyose chứa hai phân tử D – galactose, một phân tử D – glucose, một pt D – fructose. Chúng có tác dụng kích thích sự phát triển của loài Bifidobacterium trong ruột già nên đang được nghiên cứu làm thực phẩm chức năng. [9] 1.2.10. Xylo – oligosaccarit Tạo thành bởi các oligosaccarit chứa xylose liên kết với nhau bởi liên kết β. Xylo – oligosaccarit có mức độ polymer hóa từ 2 -4, là sản phẩm của quá trình thủy phân xylan bởi enzyme. Chúng không bị tiêu hóa ở ruột non và có tác dụng kích thích sự phát triển của loài Bifidobacterium trong ruột già, có khả năng làm tăng nồng độ đường trong máu, tăng cường trao đổi chất béo, tăng khả năng hấp thụ khoáng và vitamin B đồng thời làm giảm khả năng nhiễm trùng ruột.[9] Có một số nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến tất cả những tác động của oligosaccharide trong ruột, cụ thể như: [2] + Bản chất của chính oligosaccharide + Liều lượng oligosaccharide đang hiện diện + Thời gian oligosaccharide được tiêu thụ (qua quá trình lên men) + Khu vực chính diễn ra hoạt động lên men oligosaccharide (gần hoặc xa khu vực ruột già) + Thành phần cấu tạo của hệ vi khuẩn trong ruột lúc đầu. CHƯƠNG 2: VAI TRÒ CỦA PREBIOTIC ĐỐI VỚI SỨC KHỎE 2.1. Tính đặc trưng và các hiệu ứng sinh lý của Prebiotics 2.1.1. Mucosal Structure – Cơ cấu, tổ chức niên mạc. Prebiotics có thể có tác dụng dinh dưỡng trực tiếp vào cấu trúc của niêm mạc đại tràng. Các nghiên cứu trên chuột được cho ăn rau diếp xoăn có chứa inulin và oligofructose, hoặc pectin trong 4 tuần thì thấy tăng số lượng của các tế bào biểu mô, và tăng cường các chức năng bài tiết của chúng. Các nghiên cứu trên niêm mạc chuột và đại tràng phát hiện nồng độ 10 g / l của một hỗn hợp FOS / Inulin (Raftilose 1 Synergy 1) tăng gấp 2,2 lần diện tích bề mặt vĩ mô, và mô bức tường trọng lượng tăng 2,4 lần.[1] Các cơ chế chính xác của những thay đổi hình thái này xảy ra đến giờ vẫn chưa được biết đến, một sản phẩm chính của vi khuẩn trong quá trình lên men chuyển hóa carbohydrate trong ruột là butyrate, được biết là có tác động dinh dưỡng kích thích đến sự tăng sinh niêm mạc, trong khi lactic acid kích thích quá trình nguyên phân trong biểu mô chuột. Vì vậy có thể là SCFA chịu trách nhiệm cho những thay đổi thích ứng. Khái niệm này được hỗ trợ bởi thí nghiệm thực tế về những thay đổi dinh dưỡng không xảy ra trong prebiotic mà động vật sử dụng không có mầm bệnh và quá trình trao đổi chất của vi khuẩn chịu trách nhiệm để gây thay đổi cấu trúc lớn trong thành ruột.[1] 2.1.2. Intestinal Mucus - Chất nhầy trong đường ruột Chất nhầy trong đường ruột là một glycoprotein giàu cysteine ​​mucin có trọng lượng phân tử cao (m.w> 106) và các peptide, sản xuất bởi các tế bào goblet. Nó là một trong những dòng đầu tiên bảo vệ niêm mạc ruột và tạo thành một lớp dày nhớt trên bề mặt niêm mạc. Lớp chất nhầy là một rào cản năng động và mật độ và số lượng tế bào cốc khác nhau trên khắp đường tiêu hóa, dày ở phần xa nhất của đại tràng. Nó cũng được đánh giá cao hơn trong quá trình sunfat hóa ruột xa, nơi vi khuẩn ở con số cao nhất.[1] Chất nhầy là một nguồn nitơ và carbon cho vi khuẩn, sản xuất liên tục bởi vật chủ làm cho điều kiện trong ruột thích hợp với vi sinh vật, mặc dù thực tế là rất ít vi khuẩn có thể sản xuất đầy đủ các enzyme cần thiết để làm suy giảm các phân tử trong đại tràng. Những sinh vật này bao gồm một số loài thuộc các chi Bifidobacterium, Bacteroides và Ruminococcus.[1] 2.1.3. Phytic Acid and Mineral Bioavailability – acid phytic và những lợi ích đạt được Phytic axit được tìm thấy chủ yếu trong các loại đậu, trong đậu có chứa các chất chống ung thư, các chất này được đưa đến đại tràng mà không bị phá hủy. Phytate là một phân tử với sáu nhóm phosphate, cho phép nó có thể giữ các cation chất khoáng như sắt, kẽm và canxi, làm cho chúng không có sẵn cho sự hấp thụ của cơ thể. Thiếu sắt có liên quan với bệnh thiếu máu, thiếu hụt canxi có liên quan với bệnh loãng xương, và kẽm là cần thiết cho sự phát triển xương và sự trưởng thành. Nghiên cứu cho thấy rằng có một mối quan hệ nghịch đảo mạnh mẽ giữa số lượng acid phytic trong chế độ ăn uống và hấp thụ sắt. Chỉ một lượng rất nhỏ của axit phytic (0,7%) trong chế độ ăn uống là cần thiết để giảm một nửa sự hấp thụ sắt. Tuy nhiên, prebiotics được biết là có tác dụng kích thích sự hấp thụ sắt trong ruột già, bằng cách tăng phần hòa tan sắt trong các tế bào, và độ tăng cường hấp thụ đạt 23% (P <0.001).[1] Tỷ lệ của axit phytic kẽm trong chế độ ăn uống có liên quan với tiến độức chế sự hấp thụ ion kim loại, và trong các nghiên cứu, hàm lượng acid phytic là rất lớn sẽ đi kèm với sự hấp thu kẽm giảm ở những người trẻ khỏe mạnh, đối tượng người cao tuổi. Bổ sung FOS trong chế độ ăn uống giúp phục hồi sự hấp thụ kẽm bằng cách tăng cường khả dụng sinh học kẽm (P <0,05).[1] Các nghiên cứu ở đoạn cuối của ruột ở chuột đã chỉ ra rằng kết quả quá trình trao đổi chất của vi khuẩn trong quá trình thủy phân phytate, và tiêu dùng có liên quan với sự nâng cao hoạt động của phân tử (60%), và giảm đáng kể bài tiết trong phân. Điều này cũng liên quan đến sự hấp thụ cation lớn hơn, kết hợp với sự tăng hoạt động trao đổi chất của vi khuẩn. Axit hữu cơ được sản xuất trong quá trình lên men, đặc biệt là SCFA, hình thành các phối tử hòa tan với các cation để ngăn chặn sự hình thành của phytates khoáng không hòa tan, cũng như gây cảm ứng enzym phytase. Ảnh hưởng trực tiếp của pH lên SCFA cũng đã được kết hợp với tính hòa tan giảm phức phytatemineral.[1] 2.2. Modulation of the Gut Microbiota – sự điều biến của các vi sinh vật Gut. Bằng chứng từ các thử nghiệm dinh dưỡng ở người, các mô hình động vật và các hệ thống mô hình hóa trong ống nghiệm đã cho thấy rằng prebiotics ảnh hưởng đến các thành phần của hệ vi sinh vật đường ruột, dẫn đến sự gia tăng về sức khỏe, thúc đẩy các sinh vật như bifidobacteria và lactobacilli. Những vi khuẩn này thường được coi là an toàn bởi vì chúng chủ yếu lên men tinh bột, không gây bệnh và là toxigenic, trong khi chúng có một vai trò điều hòa miễn dịch thường xuyên thể hiện ở vật chủ. Một số loài cũng có thể để lên men prebiotics SCFA như acetate và butyrate, là nguồn năng lượng quan trọng cho vật chủ. Trong khi bifidobacteria không sản xuất butyrate, chúng đã được hiển thị để kích thích sản xuất butyrate loài vi khuẩn chẳng hạn như eubacteria trong ruột (Belenguer et al, 2006). SCFA cũng đóng một vai trò trong việc điều tiết tăng trưởng và sự khác biệt tế bào, quá trình vận chuyển tế bào biểu mô ruột, gan và kiểm soát chuyển hóa lipid và carbohydrate. Một trong những lợi thế mà prebiotics có trong chế phẩm sinh học là các vi khuẩn đã hiện diện trong vật chủ, tuy nhiên, cần lưu ý rằng các sinh vật cần thiết để thúc đẩy sức khỏe không phải là đã hiện diện trong ruột, do bệnh, ví dụ, các prebiotic có thể biểu hiện không có tác dụng hữu ích.[1] Ngoài ra, nó có thể hữu ích để xem xét những ảnh hưởng của prebiotics không chỉ trên các quần thể phân, nhưng microbiotas trên niêm mạc ruột. Gần đây, một sự kết hợp hàng ngày là 7,5 g inulin và 7,5 g FOS được sử dụng để tăng mức độ bifidobacteria và eubacteria niêm mạc. Điều này có thể hữu ích trong việc điều trị các bệnh tiêu hóa như viêm loét đại tràng, mức giảm của bifidobacteria và dysbiosis chung trong các quần thể vi khuẩn niêm mạc đã được chứng minh là tồn tại.[1] 2. 3. Immune System – Hệ miễn dịch Ngày càng có nhiều quan tâm trong việc điều chế các các prebiotics hệ miễn dịch, có thể đặc biệt hữu ích trong điều kiện viêm nhiễm, hoặc ở trẻ em và người già. Bằng chứng đến nay cho thấy prebiotics có thể có tác động đáng kể đến hệ thống miễn dịch. Tuy nhiên, kết quả không rõ nếu đây là những tác động trực tiếp hoặc gián tiếp từ sự kích thích miễn dịch, hoặc sản xuất SCFA, được biết là có tính chất điều hòa miễn dịch, và có thể liên kết với SCFA thụ thể protein G kết trên các tế bào miễn dịch trong ruột liên quan mô bạch huyết.[1] Bổ sung FOS và lactulose trong chế độ ăn uống sẽ tăng sản xuất globulin miễn dịch niêm mạc, hạch bạch huyết mạc treo. Điều tra về tác động của prebiotics trên hệ thống miễn dịch đòi hỏi phải đánh giá cẩn thận về sự lựa chọn của các dấu hiệu, sẽ thay đổi, và phụ thuộc vào điều kiện nghiên cứu.[1] Các nghiên cứu trên động vật đã chỉ ra rằng các con chuột được nuôi với FOS và Inulin có một cải thiện phản ứng với thuốc chủng salmonella. Sau 1 tuần tiêm chủng, nuôi cấy tế bào lách được hiển thị để gia tăng sản xuất các cytokine như INF-g, IL-12 và TNF-a cũng như salmonella cụ thể IgG, IgA. Nhìn chung, ý nghĩa là kết hợp FOS / Inulin vật chủ miễn dịch kích thích niêm mạc để sản xuất một phản ứng lớn hơn với vắc xin salmonella.[1] 2.4. Lipid Metabolism - Quá trình chuyển hóa lipid Điều tra thử nghiệm trên động vật, và một vài nghiên cứu ở người, đã cho thấy điều thú vị là cholesterol và chất béo trung tính trong cơ thể giảm, và lợi ích tim mạch liên quan với mức tiêu thụ prebiotic.[1] Những con chuột được bổ sung oligofructose có phos-pholipid và mức triacylglycerol thấp hơn đáng kể trong huyết thanh, và đặc biệt, giảm đáng kể mật độ lipoprotein huyết thanh rất thấp (VLDL), được sản xuất trong gan bởi assem-bling lipid và apoproteins.[1] Ở chuột được cho ăn một lượng chất béo cao, bổ sung oligofructose trong chế độ ăn uống, sau khi ăn thì lượng trigly-ceridaemia được giảm đi một nửa, không tăng nồng độ cholesterol trong huyết tương, mà thường sẽ có tác dụng tốt ​​sau một bữa ăn chất béo cao. Những phát hiện này lôi kéo một hiệu ứng ngoài gan của quá trình chuyển hóa lipid, được nêu ra không hoàn toàn hiểu rõ. Tuy nhiên, nó được mặc nhiên công nhận rằng có một liên kết với các hiệu ứng tiền sinh insulin, các hiệu ứng biểu hiện gen. Một cơ chế khác có thể là sản xuất propionate trong quá trình lên men đã được hiển thị để ức chế tổng hợp axit béo trong cơ thể. Khi acetate vào các tế bào gan, nó được kích hoạt bởi các enzyme và sau đó đi vào con đường lipogenesis, nhưng propionate cạnh tranh với các loại protein thúc đẩy nhập acetate các tế bào gan. Do đó, đề xuất một cơ chế của hành động là khả năng làm thay đổi acetate tỷ lệ propionate hình thành sự sống trong tế bào.[1] Ở động vật béo phì khi áp dụng một chế độ ăn uống bổ sung fructan, thì hiệu lực không được nhìn thấy trên triglyceridaemia sau ăn, nhưng giảm việc gan nhiễm mỡ. Giảm khối lượng chất béo và trọng lượng cơ thể cũng đã được quan sát thấy, và được xem là làm giảm các axit béo từ mô mỡ. Tỷ lệ tiêu hóa chất béo được giảm đáng kể ở chó khi cho sử dụng một chế độ ăn uống có oligosaccharide, có thể là một cơ chế vật chủ khác, làm giảm lượng lipid, và ảnh hưởng được thấy rõ trong các nghiên cứu khác.[1] 2.5. Mineral Absorption – Hấp thu chất khoáng Một trong những chức năng quan trọng của prebiotic đối với động vật có vú nói chung là cải thiện lượng hấp thụ canxi, magie, sắt và kẽm. Ngoài ra nó còn tăng cường trao đổi khoáng chuyển thành xương và có thể được nhìn thấy trong hình 2.1, , một số cơ chế hoạt động của prebiotic đã được đề xuất cho hấp thu khoáng chất. Mặc dù ngiên cứu về tác dụng của prebiotic đối với con người vẫn hạn chế và qui mô còn nhỏ. Nhưng prebiotic có thể có lợi trong việc ngăn ngừa loãng xương, đó là một bệnh khá phổ biến và thường gây đau đớn cho người bệnh. Cũng như phòng tránh bệnh thiếu máu liên quan đến chế độ ăn uống và tăng cường sự hấp thụ vi chất dinh dưỡng để tránh tình trạng suy dinh dưỡng.[1] Qua quá trình khảo sát ở động vật và con người lượng canxi được hấp thu ở đường ruột tăng lên 20% , và lượng canxi tăng lên này vẫn được duy trì thể hiện qua các phép đo trong cơ thể (Coudray 1997; Griffin 2002). Ở người, lượng canxi chủ yếu được hấp thụ trong ruột non, các nhà khoa học đã nghiên cứu bằng cách mở thông ruột hồi sau đó cho ăn prebiotic thì nhận thấy sự hấp thu canxi trong ruột non không tăng lên, do đó cho thấy rằng các prebiotic đã ảnh hưởng đến sự hấp thu canxi ở ruột già. Trong khảo sát điều tra đã phát hiện rằng canxi được hấp thu từ ruột kết, và qua quá trình trao đổi chất prebiotic làm tăng sự hấp thu canxi lớn ở ruột này.[1] Hình 2.1: Cơ chế bổ sung khoáng chất từ prebiotic Ở đây một số xảy ra theo cơ chế lên men. Prebiotic lên men, cũng như quá trình thảo luận trước đó, nó làm giảm pH trong ruột già, qua đó nâng cao khả năng hòa tan canxi và sinh khả dụng cho sự hấp thụ. Lượng canxi được di chuyển qua biểu mô thông qua các kênh và bằng cách sinh ra ATP. Tăng khả năng hòa tan canxi làm tăng gradient trên biểu mô và thúc đẩy sự hấp thu thụ động, trong các hầu hết các nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự hấp thụ canxi chỉ xảy ra khi có sự chênh lệch nồng độ. Tuy nhiên, dùng chuột để thí nghiệm chi tiết để xem xét sự giảm pH là có hay là không có sử dụng các SCFA, và kết quả cho thấy rằng lượng canxi qua biểu mô tăng lên trong thí nghiệm SCFA, nó cũng có liên quan đến các cơ chế tiềm năng khác của vận chuyển ion hóa trị hai. Các nhà khoa học đã sử dụng các đoạn tế bào nhỏ và giảm sức chịu đựng về điện của chúng. Sau đó họ kết luận rằng một số prebiotic tương tác với các mối nối tế bào biểu mô chặt chẽ, và do đó làm tăng tính bán thấm về khoáng chất của các tế bào này.[1] Các cơ chế về tiềm năng khác đã được công nhận là tăng cường sự hấp thụ ion kim loại hóa trị hai dựa trên nghiên cứu từ dạ cỏ cừu trong ống nghiệm. Các nhà khoa học đề xuất ý kiến hấp thu trực tiếp canxi với sự hấp thu tràng SCFA và quá trình lên men, nó sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến biểu hiện gen của các protein có liên quan đến cô lập và liên kết niêm mạc. Điều này đã được chứng minh bởi các thí nghiệm đo nồng độ mRNA của gen mục tiêu niêm mạc, phiên mã tăng lượng trao đổi Na+ và Ca2+ và gắn kết với nhau, mà nó cũng làm tăng sự liên kết các canxi trong tế bào.[1] Nghiên cứu cũng xem xét các tác động khác nhau đến các chuỗi có chiều dài khác nhau, và các loại inulin mạch nhánh, các nghiên cứu đã không tìm thấy sự khác biệt đáng kể trong việc hấp thụ canxi và magie, với ngoại lệ là sự kết hợp của các oligofructose và HP-inulin xuất hiện rất nhiều để làm tăng hấp thu canxi. Một chế độ ăn gồm inulin và FOS ở chuột cho thấy lượng canxi được hấp thu tương đối cao hơn nhiều so với không sử dụng. Tuy nhiên cơ chế này còn chưa rõ ràng và yêu cầu điều tra thêm.[1] Sự hấp thụ magie đã được chứng minh cụ thể có liên quan đến lactate trong ruột với độ pH thấp nhưng không liên quan đến SCFA. Acid lactic có tính acid cao hơn SCFA với ngụ ý rằng cơ chế này là hoạt động làm giảm độ pH trực tiếp do hấp thu. Mặc dù vậy, mặc nhiên người ta vẫn công nhận rằng các cơ chế tăng cường sự hấp thu magie với prebiotic là một đóng góp trực tiếp của SCFA thông qua một cơ chế trao đổi cation, các ion magie dược kích thích SCFA bằng cách kích hoạt Mg2+/2H+ trao đổi. Điều này chỉ được chứng minh trong các nghiên cứu trong ống nghiệm, bằng cách sử dụng các phân đoạn ruột sau của chuột. Butirat được cho là SCFA hiệu quả nhất trong việc kích thích hấp thu magie trong niêm mạc. Hấp thu chất sắt từ ruột cũng được cho là tương quan với sự hiện diện của SCFA và tăng trọng lượng của các bức tường ruột thịt nhưng về kỹ thuật này làm tăng cường hấp thu sắt thì cần phải được làm rõ.[1] Giả sử ở người lớn các cơ chế này làm tăng hấp thụ canxi, thì việc tiêu thụ prebiotic có thể xem là một tá dược có hiệu quả trong việc cải thiện lượng canxi cho người bị thiếu canxi và loãng xương bằng con đường uống, hoặc họ có thể dùng trước để ngăn ngừa trước khi bắt đầu bị mất khoáng, đã được quan sát trong chuột.[1] 2.6. Đối với trẻ sơ sinh Các oligosaccharide là yếu tố tiền sinh trong sữa của con người và nó làm tăng mức độ sử dụng của bifidobacteira của trẻ sơ sinh khi bú sữa mẹ so với trẻ sơ sinh bú chai. Giả định GOS giống như glycoconjugate là các thụ thể của bề mặt tế bào thì nó bảo vệ cơ thể trẻ chống lại các vi sinh vật gây bệnh. Prebiotic đã được con người ứng dụng để cung cấp cho trẻ sơ sinh từ lâu như ở tại nhật bản trong vòng 2 thập kỷ qua và ở châu âu trong 5 năm qua. Có rất nhiều cuộc thử nghiệm đã được tến hành ở trẻ sơ sinh với phần lớn cuộc thử nghiệm nhằm xác định khả năng của các prebiotic trong việc làm tăng bifidobacteria. Sau khi cuộc thử nghiệm đươc lặp đi lặp lại nhiều lần ở trẻ sơ sinh thì các ủy ban về khoa học thực phẩm của châu âu đã đồng ý cho thêm một hỗn hợp FOS trong công thức gồm 10% mạch ngắn và 90% mạch dài thêm vào sữa bột của trẻ em cho trẻ sơ sinh sử dụng là an toàn.[1] Oligosaccharide là một trong những thành phần chính của sữa mẹ, trung bình bao gồm: + 10g Oligosaccharide trung tính/ 1 lít sữa mẹ + 1g Oligosaccharide mang tính axit/ 1 lít sữa mẹ Nồng độ của 2 chất này trong sữa mẹ thay đổi phụ thuộc vào những thời kỳ cho con bú khác nhau (các giai đoạn sau sinh), cao hơn trong sữa non (thường là tuần đầu sau sinh) và giảm dần vào các giai đoạn sau.[2] Thành phần oligosaccharide trong sữa mẹ rất phức tạp, trong đó khoa học mới chỉ khám phá ra khoảng hơn 100 loại chất có cấu trúc tương tự như oligosaccharide. Các oligosaccharide rất cần thiết trong vai trò thúc đẩy sự phát triển của hệ vi khuẩn có lợi bifidobacteria và tạo ra tính đề kháng bệnh tật của sữa mẹ.[2] Hệ vi khuẩn đường ruột gần như không tồn tại ở thời điểm trẻ mới chào đời, và gia tăng về số lượng trong các giai đoạn sau sinh. Hệ vi khuẩn đường ruột trong trẻ sơ sinh thường giống với hệ vi khuẩn đường ruột trong cơ thể người mẹ. Hệ vi khuẩn đường ruột của trẻ dùng sữa mẹ có 2 loại vi khuẩn bifidobacteria và lactobacilli phát triển và chiếm ưu thế; ở trẻ dùng nguồn dinh dưỡng công thức bổ sung, các loại vi khuẩn phát triển chiếm ưu thế lại là những vi khuẩn bất lợi cho hệ tiêu hóa như Enterobacteria và các vi khuẩn gram âm. Hiện tượng phát triển chiếm ưu thế của vi khuẩn bifidobacteria trong đường ruột trẻ dùng sữa mẹ được coi là góp phần vào tác dụng giảm thiểu các nguy cơ nhiễm khuẩn cho cơ thể. Các oligosaccharide có thể tham gia vào quá trình chống nhiễm khuẩn theo 2 cách sau:  + Trực tiếp: Hoạt động tương tự như một đơn vị bám dính cho các vi khuẩn gây hại, tức là như một cái bẫy lôi kéo các vi khuẩn có hại tạo liên kết, qua đó kiềm chế sự phát triển của hệ các vi khuẩn này do chúng không sống cộng sinh lên thành ruột nữa. Bên cạnh đó, các oligosaccharide còn tương tác với các tế bào miễn dịch.[2] + Gián tiếp: Thúc đẩy mối quan hệ hội sinh (2 bên cùng có lợi) giữa các vi khuẩn có lợi, giúp hệ vi khuẩn này phát triển, đồng thời qua đó ức chế sự phát triển (về mặt dinh dưỡng và đất sống) của những vi khuẩn có hại.[2] Theo nghiên cứu, trong đó galacto oligosaccharides (GOS – dẫn xuất từ lactose) và fructo oligosaccharides (FOS – dẫn xuất từ chicory) dạng chuỗi dài được sử dụng chung dạng hỗn hợp. Sau 28 ngày bổ sung hỗn hợp GOS/FOS ở nồng độ 0,4g/100ml hay 0,8g/100ml cho trẻ nhỏ, kết quả cho thấy có sự phụ thuộc của tác động kích thích sự phát triển của hệ vi khuẩn bifidobacteria và lactobacilli ở đường ruột vào liều lượng bổ sung hỗn hợp GOS và FOS nói trên. Ngoài ra, hỗn hợp này còn giúp trẻ đi ngoài đều đặn, giảm táo bón.[2] 2.6.1. Bệnh dị ứng Khi sinh, trẻ ở tháng thứ 2 đã có mức cytokine cao từ người mẹ truyền qua. Bệnh dị ứng ở trẻ sơ sinh là do các chứng dị ứng IgE trung gian và khi trẻ qua tháng thứ 2 thường xảy ra dị ứng do cytokine thấp do đó lượng bifidobacteria tìm thấy trong phân của trẻ bị dị ứng thấp. Trên cơ sở này prebiotic hoạt động có tác dụng làm tăng họ bifidobacteria và làm miễn dịch trung gian. Ý tưởng này đã được các ban hành quản lý khuyến khích và hỗ trợ dựa trên raffinose và các oligosaccharide alginate cho trẻ sơ sinh bị dị ứng, tạo ra sự giảm dị ứng ờ trẻ sơ sinh tháng thứ 2, có lẽ bằng cách này kích thích miễn dịch ở Th1 và tái cân bằng tăng khả ngă miễn dịch do tang cytokine chống viêm như Il-10 và TGF-β.[1] Prebiotic đã được nghiên cứu chứng minh là giảm đáng kể tỷ lệ mắc viêm da dị ứng ở trẻ sơ sinh bị dị ứng, điều này có liên quan đến sự gia tăng bifidobacteria được xét nghiệm trong phân trẻ, mặc dù phân đã được đông lạnh trước khi đi phân tích có thể sẽ ảnh hưởng đến sự sống sót phục hồi của vi khuẩn.[1] Một phần trong hệ thống miễn dịch của niêm mạc ruột (MALT) nó bao gồm một số lượng lớn sIgA để bảo vệ chống lại vi khuẩn và vi rút gây bệnh hoặc xâm nhập vào niêm mạc ruột. IgA được tiết ra một phần bị phân hủy bởi vi khuẩn đường ruột, nhưng phân hủy đến một mức độ nào đó thì các kháng thể sinh vật sẽ ngăn chặn để chống lại sự phân hủy này. Em bé được bú sữa mẹ ít bị các bệnh về dị ứng hơn so với em bé uống sữa ngoài và họ cũng cho biết là nồng độ IgA cũng thấp hơn. Em bé được bú sữ mẹ thì có các chỉ số có thể được tăng là lượng bifidobacteria và lactobacilli, FOS. Một nghiên cứu của Scholtens (năm 2008) được nghiên cứu trên 215 trẻ em khỏe mạnh trong 26 tuần đầu tiên khi chào đời, trẻ được chọn ngẫu nhiên để thực hiện GOS và FOS hoặc giả dược, và sự dụng phương pháp ELISA để đo sIgA trong phân kết quả cho thấy sIgA trong nhóm được dùng orebiotic cao hơn đáng kể là 719mg/g so với 263mg/g trong nhóm dùng giả dược (P < 0.001), lượng bifidobacteria trong phân cũng cao hơn (P < 0.04, Scholtens năm 2008), và nó cũng có lượng clostridia thấp hơn trong nhóm dùng prebiotic (P = 0.006). Nó được hiểu như là một bằng chứng cho khả năng miễn dịch của niêm mạc. Cơ thể có thể hỗ trỡ các tiền sinh từ immunomodulate như đã mô tả ở trên và INF-γ được biết đến là thành phần tiết của tế bào mô tạo IgA. Tuy nhiên, trong các nghiên cứu ở chuột khi cho ăn tiền sinh thì mối tương quan giữa nồng độ sIgA caecal trong sản xuất interferon thay đổi, lập luận này chống lại vai trò tiềm năng của các cytokine.[1] 2.6.2. Viêm ruột hoại tử Ở trẻ sơ sinh đẻ non, các bifidobacteria thấp còn entrerbacteria và clostridia cao do đó trẻ dễ mắc một số bệnh sớm, ví dụ như viêm ruột hoại tử (NEC) là do liên kết của các vi sinh vật gây hại, Klebsiella và E.coli. Trong quá trình cho con bú bằng sữa mẹ thì nó được miễn dịch luôn luôn được bảo vệ chống lại bệnh viêm ruột hoại tử , và trong các mô hình chuột bifidibacteria góp phần làm giảm nguy cơ mắc bệnh viêm ruột hoại tử. Trong mô hình chim cút, sử dụng chất tiền sinh và prebiotic làm giảm lassions caecal trong ruột, nhưng không có nghiên cứu ở người về tác dụng cống viêm ruột hoại tử khi dùng prebiotic. Các cơ thể động vật chỉ được nghiên cứu trong một chừng mực nào đó, do đó cần phải lưu ý những thay đổi trong các quần thể vi khuẩn, đặc biệt tăng 1lượng bifidobacteria lactobacilli. Có lẽ, có rất nhiều loại prebiotic có hữu ích trong việc phòng ngừa bệnh này chẳng hạn như các tác dụng kháng khuẩn và chứa năng bài tiết tăng lên.[1] Nghiên cứu ở chuột cho thấy, chuột có chế độ ăn gồm oligosaccharides chiết xuất từ sữa dê có những cải thiện về triệu chứng bệnh so với chuột đối chứng. Inulin và oligofructose cũng được báo cáo là hiệu quả trong điều trị thiện bệnh viêm ruột (Inflammatory Bowel Disease IBD).[3] Quá trình lên men cũng sản sinh ra khí hơi và nước có tác dụng làm cho phân mềm và xốp phòng chống táo bón, đồng thời tăng cường khả năng kháng vi khuẩn bằng cách giảm bớt số vi khuẩn nội sinh trong đường ruột qua việc đào thải phân mỗi ngày.[3] 2.6.3. Phòng và chống bệnh nhiễm trùng Các nghiên cứu ở trẻ em về việc phòng và ngừa bệnh nhiễm trùng cho các kết quả khác nhau. Theo nghiên cứu khi sử dụng 1.1g oligofructose ngũ cốc hằng ngày trong DBRCT trong tổng 123 trẻ ( 4-24 tháng) được kết hợp với giai đoạn giảm sốt và được khám y tế. Nhóm điều trị này có ngày bệnh dài hơn và lượng kháng sinh cần cao hơn. Nhóm này có biểu hiện ít nôn, đến nôn nhiều và cảm thấy rất khó chịu nhưng không thấy có bị táo bón và đầy hơi. Tuy nhiên, trong một nghiên cứu ở 140 trẻ em từ 1-2 tuổi được dùng kháng sinh có liên quan đến prebiotic trong 3 tuần thì trong phân có lượng bifidobacteria tăng đáng kể, nhưng không có sự khác biệt nàovề tác dụng phụ trong đường tiêu hóa. Trong một thử nghiệm ngẫu nhiên (DBRCT) ở 134 trẻ sơ sinh khi cho ăn prebiotic (GOS/FOS 8g/l) trong 6 tháng đầu tiên khi chào đời, ở đây chủ yếu theo dõi các bệnh liên quan đến dị ứng các trẻ được theo dõi bằng một thiết bị trung gian (Arslanoglu năm 2008). Nó không chỉ giảm tỷ lệ mắc dị ứng (P < 0.05), nhưng có một số ít bị cho là nhiễm trùng (P < 0.01), giảm sốt (P < 0.00001) và ít dùng thuốc kháng sinh hơn (P < 0.05). tuy nhiên các nghiên cứu đã không chứng minh được cơ chế các các kết quả trên.[1] Vấn đề chính với hầu hết trong nghiên cứu trẻ em là họ chỉ chủ yếu dựa trên mức độ gia tăng bifidobacteria và lactobacilli làm bằng chứng về hiệu quả. Trong thưc tế, tác dụng của bifidobacteria cũng chỉ là trên lý thuyết. Những gì hiện nay cần được nghiên cứu là phải gắn với thực tiễn lâm sàng nhiều hơn nữa.[1] 2.7. Tác dụng đối với đường tiêu hóa 2.7.1. Hội chứng kích thích ruột Hội chứng ruột bị kích thích (IBS) được cho là do vi khuẩn đường ruột gây nên trong các thử nghiệm khác nhau. Tập quán ăn uống của người dân làm giảm lượng bifidobacteria và lactocilli ở những bệnh nhân IBS, nhưng điều này không được xác nhận trong nghiên cứu DNA. IBS là một căn bệnh khó mà điều trị bởi vì các triêu chứng rất khó đoán, tài liệu về bệnh này không đầy đủ và rất hạn chế.[1] Các sản phẩm chính của quá trình trao đổi chất tiền sinh trong ruột già là khối lượng tế bào vi khuẩn, SCFA, và khí dioxide carbon và hydro. Quá trình tạo ra khí trong trao đổi không được khuyến khích vì nó dẫn đến các triệu chứng liên quan đến khí không mong muốn đã được công bố rộng rãi khi sử dụng prebiotic. Đã có rất nhiều kết quả khác nhau về khí hydro trong hơi thở, một số chứng minh thì không có sự thay đổi gì sau khi tử nghiệm với 10g với FOS, và một số nghiên cứu chứng minh khác thì có sự gia tăng khí hydro trong hơi thở, đầy hơi và nhẹ khi thử nghiệm 20g mỗi ngày từ 5 ngày trở lên. Thật ngạc nhiên, khi inulin đã được báo cáo là có nhiều tác dụng như FOS. Thử nghiệm được thực hiện với 12000 tình nguyện viên khi cho sử dụng 14g dẫn đến kết quả nhận được là gia tăng đáng kể việc đầy hơi, kèm theo đau bụng. Không còn nghi ngờ gì nữa trong quá trình lên men prebiotic dẫn đến tác dụng phụ, nhưng câu hỏi đặt ra ở đây là nó có dẫn đến khó chịu ở bụng, đầy bụng, ợ hơi, đầy hơi. Đây là các triệu chứng của IBS.[1] Prebiotic được nghiên cứu cho báo cáo rằng nó giúp cải thiện các triệu chứng về sức khỏe nói chung và buồn nôn (P = 0.042), khó tiêu, đầy hơi (P = 0.008) và tiêu chảy ( P = 0.003) nhưng như đã nêu ra ở trên không có những điều tra nào về sử dụng prebiotic chính trong IBS. Có một số ít bệnh nhân có thể không phải bệnh táo bón IBS nhưng nói chung vẫn là chứng táo bón IBS chiếm ưu thế, như ta cũng thấy những người bệnh có thể hưởng lợi từ prebiotic nhưng vì quá nhiều người nội tạng quá mẫn cảm trong quá trình lên en orebiotic và tạo ra khí nó có thể có tác dụng phụ làm các triệu chứng của họ trầm trọng thêm ảnh hưởng đến sức khỏa và hạnh phúc.[1] 2.7.2. Táo bón Tác dụng của một số tiền sinh về nhuận tràng đã được ghi nhận, mặc dù lợi ích trong điều trị táo bón còn hạn chế và không rõ ràng. Thói quen di cầu hằng ngày tăng phụ thuộc vào quá trình lên men prebiotic để sản xuất SCFA, cũng như tăng khối lượng tế bào vi khuẩn dẫn đến kích thích nhu động ruột dạ dày. Sự ảnh hưởng đến tình trạng của chứng táo bón được đánh giá qua các thử nghiệm. Trong hai nghiên cứu của cùng một nhóm tình nguyện viên là các người cao tuổi bị táo bón, khi cho họ sử dụng 10g oligofructose hàng ngày thì lượng phân thải ra tăng đáng kể lên từ 32.4g/ngày lên đến 69g/ngày, trong cuộc điều tra khác dùng isomalto-oligosacchride thì tăng 70% trong lượng phân. Gibson năm 1995 đã chứng minh khi cho sử dụng 15g FOS thì phân tăng từ 136g/ngày lên đến 154g/ngày được thực hiện trong một nhóm nhỏ đối tượng (n = 8). Tuy nhiên điều này là tương phản với các nguyên cứu khác bởi lẽ con số trên nó không biểu thị bất kỳ sự tăng lượng phân khi các tình nguyện viên sử dụng galacto-oligosaccharide. Prebiotic trong các cuộc nghiên cứu cho đến nay người ta đã chứng minh nó ít ảnh hưởng đến chứng táo bón, và tăng nhẹ tính nhuận tràng. Các sai số kết quả có thể do khó khăn trong việc đo sản lượng phân hằng ngày trong khi sử dụng phương pháp đo lượng táo bón chủ yếu là chất lượng và thói quen của việc ăn uống.[1] 2.7.3. Các bệnh truyền nhiễm và tiêu chảy có liên quan đến khánh sinh Đã có một số nghiên cứu trên cơ thể động vật là khi chúng sử dụng prebiotic thì nó giúp ngăn chặn sự xâm nhiễm của các vi sinh vật gây bệnh, ức chế Salmonella typhimurium có trong ruột và làm giảm mật độ của các tác nhân gây bệnh trong các phiên bản bị lỗi. Do đó mặc nhiên công nhận prebiotic làm giảm nơi cư trú cho vi khuẩn gây bệnh bám vào, do tăng số lượng bifodobacteria trong ruột và các prebiotic khi vào cơ thể trực tiếp ngăn chặn các liên kết kết dính với biểu mô của tế bào gây bệnh, nó hoạt tương tự như hình cụ thể (hình 2.2). Điều này đã được dịch trong cuốn nghiên cứu về công tác phòng chống tiêu chảy cho con người của DBRCT 1. Trong đó việc thống kê không rõ ràng với tần suất ( P = 0.08) thì nhóm thì nhóm sử dụng prebiotic (11.2%), so với các ta dược khác ( 19.5%)(Cummings năm 2001). Một cuộc nghiên cứu lớn được thực hiện ở trẻ em peru để đánh giá tần suất và mức độ nghiêm trong của bệnh tiêu chảy trong một DBRCT có sử dụng bổ sung prebiotic, và không tìm thấy lợi ích nào của nhóm prebiotic trong việc phòng ngừa tiêu. Một lý do cho sự thất bại trong quá trình chứng minh này là do bà mẹ nuôi con bằng sữa mẹ, mà bản thân sữa mẹ có chứa hàm lượng cao prebiotic.[1] Hình 2.2: Cơ chế hoạt động chống lại mầm bệnh Các Clostridium difficile gây bệnh nhiễm trùng là mối quan tâm lớn và việc nghiên cứu phòng ngừa tiêu chảy liên quan đến kháng sinh (AAD) đã được phát hiện là prebiotic làm giảm các giai đoạn tiêu chảy do sử dụng kháng sinh và do C.difficile. Những điều tra đã bị phản đối. Tuy nhiên kết quả thật là thú vị khi phát hiện ra khả năng có thể ngăn ngừa tái phát bệnh tiểu học và chắc chắn sẽ dẫn đến những cuộc thử nghiệm khác về bệnh này.[1] 2.7.4. Bệnh viêm ruột Bệnh viêm ruột (IBD) chẳng hạn như bệnh viêm loét đại tràng và bệnh Crohn là các rối loạn đa nhân tố liên quan đến mức độ giảm của bifidobacteri, và tăng putatively là do các vi khuẩn như E.coli và peptostreptococci. Hệ thống miễn dịch trong niêm mạc ruột được duy trì chặt chẽ và tạo nên sự cân bằng ở trong nêm mạc ruột trẻ ở tháng thứ 1 và tháng thứ 2. Khi trẻ bị viêm ruột hệ thống miễn dịch này được kích hoạt nhưng không thể chống chịu lại các tác nhân gây hại. Vì vậy, khi trẻ bị viêm ruột thì prebiotic hoạt động là tăng bifidobacteria, cũng như tăng khả năng miễn dịch của trẻ ở tháng thứ 1 và tháng thứ 2.[1] Các nghiên cứu trên động vật khi cho sử dụng prebiotic bằng cách cho sử dụng inulin, FOS, GOS đã cho kết quả cải thiện được mức độ viêm niêm mạc. Nó giúp giảm giảm viêm, TNF-α, myeloperoxidase (chỉ số đánh giá mức độ xâm nhập của vi sinh vật gây viêm), leukotriene B4, IL-1β, B2 thromboxane và prostaglanding E2 ( P < 0.05, Videla năm 2001), giảm độ pH ( P < 0.001), tăng lactate trong phân ( P = 0.02) và nồng độ butyrate ( P < 0.001, và tăng lactobacilli bà bifidobacteria. Prebiotic cũng được nghiên cứu chứng minh rằng giúp cải thiện mô bao gồm việc giảm mức độ thiệt hại nghiêm trong về crypt, và tăng caecal butyrate, sự suy giảm NFkB trong kích hoạt, IL-6 trong huyết thanh và biểu hiện STAT3 trong niêm mạc. Điều trị viêm đại tràng do Sprague-Dawley ở chuột bằng cách bổ sung prebiotic vào chế độ ăn uống nó đã làm tăng mức độ sửa chữa các biểu mô đại tràng bị viêm và làm tăng nồng độ hợp chất butyrate caecal.[1] Thử nghiệm cho con người sử dụng đã được hạn chế, và tập trung vào kết quả chứ không phải cơ chế hoạt động. Chỉ có ba báo cáo viết về điều này là sử dụng inulin, FOS và sử dụng kết hợp cả hai. Họ đã cho thấy những cải tiến trong nội soi và mô học trong viêm là có liên quan đến mức độ butyrate tăng, pH giảm và tăng lên đáng kể lượng bifiddobacteria (P < 0.001). Trong nghiên cứu tế bào sống thì nhận thấy rằng có sự gia tăng trong tỷ lệ phần trăm IL-10 tế bào đuôi gai tích cực ( P = 0.06), và của các tế bào đuôi gai thể hiện TLR2 và TLR4 ( P = 0.08 và P < 0.001, tương ứng).[1] Một nghiên cứu về sự sống được tiến hành ở 20 bệnh nhân giống nhau với những biểu hiện với tình trạng lâm sàng là hai mạch máu ở ruột hồi đã tiếp hợp với nhau. Họ được cho sử dụng 24g inulin mỗi ngày trong 3 tuần. Kết quả nghiên cứu này cho thấy sự cải thiện rõ rệt điểm mô học và điểm nội soi do đó chứng tỏ nó có liên quan đến sự tăng butyrate và giảm số lượng bacteroides ( P < 0.05).[1] Các nhà nghiên cứu đã chứng minh sự thay đổi miễn dịch trong IBD nhưng nó cũng không rõ ràng như những gì mà người ta hay ca ngợi về probiotic, prebiotic hay là sức mạnh tổn hợp của hai chất đó. Ví dụ tác dụng của việc sử dụng longum bifidobacteria kết hợp với nhau trong nghiên cứu pitot của UC beta defensins 2,3,4 được đánh dấu cụ thể hoặc viêm biểu mô của tế bào. Vấn đề cần được thảo luận là việc thay đồi IgA trong trẻ sơ sinh có liên quan đến bệnh dị ứng nhưng không có hồ sơ về sIgA trong phân MALT nào được đo trong bất kỳ nghiên cứu nào của IBD.[1] Tóm lại, việc nghiên cứu tạo ra các chế phẩm sinh lợi để điều trị sử dụng prebiotic dùng để ngăn ngừa và chữa trị bệnh viêm ruột đang dần rơi vào quên lãng. Những tác động cơ học có liên quan đến sự thay đổi hệ miễn dịch và bifidogenic trong việc sử dụng tiền sinh trong mô hình động vật, và ảnh hưởng đến con người ở mức độ ít hơn. Có thể một số prebiotic có thể cải thiện tình trạng của bệnh nhân IBD, nhưng vẫn chưa thay đổi niêm mạc gọi là làm giảm tổn thương niêm mạc hoặc cải thiện mô học chứ không phải là xét nghiệm cụ thể chỉ số crypt và chiều sâu.[1] 2.8. Người cao tuổi Khi mọi người càng lớn tuổi, họ thường có tính nhạy cảm lớn hơn đối với bệnh tật và đau yếu từ sự gia tăng nhiễm trùng đường tiêu hóa, suy dinh dưỡng, táo bón và tiêu chảy. Có bằng chứng có cho sự suy giảm chức năng miễn dịch và giảm số lượng cũng như tính đa dạng của các loài vi khuẩn có hại như bifidobacteria, cùng với sự tăng các sinh vật có khả năng gây hại như clostridia, enterococci và enterobacteria ờ người lớn tuổi.[1] Đã có một vài nghiên cứu về tác dụng của việc sử dụng prebioic ở người cao tuổi, khi cho sử dụng bao gồm 6g cộng sinh của Synergy 1 prebiotic tạo thành một viên nang chứa 1010 tế bào của bif.bifidum và bif.lactic, một cuộc điều tra khi cho 9 người tình nguyện cao tuổi khỏe mạnh sử dụng 2 lần/ngày, sau kết quả cho thấy sự tăng lên đáng kể về số lượng và sự đa dạng của các quần thể bifidobacteria trong nhóm cộng sinh, so với giả dược maltodextrin.[1] 2.9. Tái tạo sự cân bằng của hệ vi khuẩn đường ruột Chức năng chủ yếu của Prebiotic là kích thích chọn lọc sự phát triển của vi sinh vật có lợi trong hệ tiêu hóa nên các Prebiotic không bị tiêu hóa ở dạ dày trên và chỉ được sử dụng bởi một số vi sinh vật giới hạn trong hệ vi sinh vật có trong đường ruột. Trong ruột của người trưởng thành có khoảng 1014 vi khuẩn với trên 400 loài và dưới loài với tổng khối lượng 1 -1,5 kg.[3][10] Các vi khuẩn hữu ích sống trong đường ruột như bifidobacteria và lactobacilli có thể ức chế sự phát triển của các vi khuẩn gây bệnh như Escherichia coli, Campylobacter, và Salmonella spp. Nghiên cứu cho thấy thức ăn trẻ sơ sinh có bổ sung Galacto-oligosaccharides (GOS) và Fructo-oligosaccharides (FOS) làm tăng vi khuẩn bifidobacteria (có ích) trong phân.[3][10] Mặt khác, prebiotic đóng vai trò như một cái bẫy đối với vi khuẩn gây hại. Nhiều vi khuẩn gây hại có cơ chế sử dụng thụ thể (receptor) oligosaccharide trong ruột để liên kết với bề mặt niêm mạc ruột và gây nên các bệnh về dạ dày. Các prebiotic có thể mô phỏng các thụ thể ở ruột và do đó, các vi khuẩn gây hại sẽ liên kết với prebiotic thay vì niêm mạc ruột.[3][10] Trong thực tế có nhiều tế bào vi khuẩn hơn so với các tế bào của con người trong cơ thể con người. Mật độ vi khuẩn cao nhất được tìm thấy trong ruột già, độ pH, điều kiện kỵ khí và sẵn có của các chất dinh dưỡng tạo ra một môi trường hoàn hảo cho vi khuẩn phát triển. Có 1011 - 1012 tế bào vi khuẩn cho trong đường ruột của người, thuộc hơn 500 loài khác nhau. Những vi khuẩn này có thể được bổ sung qua chế độ ăn uống, tiêu hóa trong đường ruột có lợi cho sự tăng trưởng và phát triển của vi sinh vật để sản xuất các chất chuyển hóa nhiều mang lại lợi ích cho cơ thể. Cuối cùng các sản phẩm chủ yếu là các axit béo chuỗi ngắn, trong đó butyrate là một nguồn năng lượng trọng điểm cho các tế bào niêm mạc ruột, trong khi propionate và acetate được vận chuyển khắp cơ thể, nơi họ thực hiện các chức năng quan trọng khác. [8][10] Hình 2.3: Sự tác động của prebiotic đến hệ vi sinh vật có lợi trong đường ruột.[8] Cơ chế tác động của GOS và FOS lên hệ vi khuẩn có lợi ở đường ruột Hình 2.4. Đường đi của prebiotic trong cơ thể người Các prebiotic sau khi đi vào cơ thể qua đường ăn uống, sẽ được chuyển đến ruột già một cách nguyên vẹn do chúng không bị tiêu hóa ở dạ dày và ruột non.[4] Chỉ có một phần nhỏ Oligosaccharides được thủy phân tại dạ dày cho ra các đường đơn và hấp thu tại ruột non. Một phần các đường đơn này sẽ được tiêu thụ ngay tại đường ruột như là nguồn năng lượng để duy trì và tái tạo các tế bào ruột.[5] Phần lớn Oligosaccharides được đưa xuống ruột già và lên men tại đây, thực hiện các vai trò sinh lý đặc hiệu của Oligosaccharide[5] Trong ruột già, quá trình bẻ gẫy và phân nhỏ các phân tử prebiotic bởi các enzym, như enzym ß fructosidase và ß galactosidase (quá trình lên men), quyết định việc tạo ra các sản phẩm cuối cùng của quá trình lên men, như axit lactic, các axit béo chuỗi ngắn (SCFA), acetate, propionate và butyrate. Những chất này có tác dụng làm giảm độ pH trong thành ruột, qua đó trực tiếp kiềm chế sự gia tăng về số lượng cũng như hoạt động của các vi khuẩn có hại, góp phần vào việc kích thích sự phát triển của vi khuẩn Bifidobacteria. Loại vi khuẩn này sẽ hoạt động cạnh tranh về nguồn thức ăn và diện tích sinh sống (bám dính trên thành ruột già) với những loại vi khuẩn gây bệnh khác, qua đó kìm hãm sự phát triển của những vi khuẩn có hại.[2] Các xơ chất GOS và FOS có nhiều tác dụng tích cực đối với cơ thể, trong đó được biết đến nhiều nhất là vai trò cung cấp lương thực cho quá trình sinh trưởng và phát triển của các vi khuẩn có ích ở ruột già như bifidobacteria và lactobacilli. Hệ vi khuẩn có lợi ở đường ruột này có các tác dụng tích cực như hoạt hóa hệ miễn dịch ở đường ruột, ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh do sự thu hẹp về môi trường sống, tăng cường tổng hợp vitamin và khoáng chất, giảm độ pH của môi trường, tổng hợp men tiêu hóa, bảo vệ chống nhiễm trùng ruột trong giai đoạn hệ miễn dịch chưa trưởng thành…[4] Cơ chế tác động của GOS và FOS lên hệ vi khuẩn có lợi ở đường ruột có thể được tóm lược qua các bước sau: Hình 2.5. Cơ chế tác động của GOS và FOS lên hệ vi khuẩn có lợi ở đường ruột Thêm vào đó, các prebiotic này còn vai trò như một cái bẫy đối vi khuẩn gây hại ở đường ruột, góp phần vào quá trình ức chế sự phát triển của chúng. Nhiều vi khuẩn gây hại có cơ chế sử dụng thụ thể (receptor) có bản chất đường chuỗi ngắn oligosaccharide trong ruột nhằm liên kết với bề mặt niêm mạc ruột và gây nên các bệnh về dạ dày. Khi đó, các prebiotic với cấu tạo tương tự như các thụ thể ở ruột đánh lừa các vi khuẩn gây hại, làm các vi khuẩn này liên kết với prebiotic, thay vì bám vào bề mặt niêm mạc ruột. 2.10. Tác động tốt đến đại tràng Phần dưới của ruột, đại tràng, đã được xác định là một cơ quan quan trọng ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Sự tăng trưởng và sự trao đổi chất của các loài vi khuẩn sống ở đại tràng phụ thuộc chủ yếu vào các chất nền có sẵn cho chúng, hầu hết trong số đó đến từ chế độ ăn uống. Thành phần β glucans trong yến mạch(prebiotic) rất khó tiêu hóa trong ruột non nhưng được lên men bằng vi khuẩn trong ruột kết. Prebiotics là các thành phần thực phẩm nondigestible có chọn lọc kích thích sự tăng trưởng, hoạt động của vi khuẩn trong ruột kết. Các vi sinh vật có lợi ảnh hưởng đến một loạt các chức năng đường ruột theo cơ cấu, thành phần điều chỉnh, và hoạt động trao đổi chất của niêm mạc do vi sinh ở đại tràng. Các sản phẩm tạo ra từ quá trình lên men tiền sinh ở đại tràng là những axit béo chuỗi ngắn, ví dụ, axit butyric, đóng vai trò là chất dinh dưỡng cho các tế bào niêm mạc. Quá trình lên men phân xuất hiện ở các ngũ cốc giàu β glucan cũng có ảnh hưởng đến các chức năng liên quan đến sức khỏe của đại tràng. Như vậy, việc sử dụng cám yến mạch(prebiotic) trong chế độ ăn uống cho các bệnh nhân bị viêm loét đại tràng mang lại những tác dụng giảm bệnh đáng kể, đặc biệt giảm đau bụng và trào ngược của thức ăn.[7] Hình 2.6. Bộ máy tiêu hóa của người Các vi sinh vật đường ruột là rất quan trọng cho sức khỏe con người. Chất nền ngoại sinh và nội sinh do hệ vi sinh vật đường ruột sản xuất sẽ cải thiện chức năng sinh lý khác nhau của cơ thể của con người. Chức năng miễn dịch và các bộ phận bên ngoài đại tràng được coi như chịu ảnh hưởng bởi các vi sinh vật đường ruột. Các ứng dụng của prebiotics để cung cấp các chất dinh dưỡng cho các nhóm vi khuẩn khác nhau và các phần khác nhau của ruột. Hình 2.7. Sơ đồ thể hiện các cơ chế hoạt động có thể có của prebiotic. Dòng liền chỉ ra tương đối trong các phương thức hành động. Dòng ngắt quãng cho thấy chế độ hành động ít hoặc ban đầu của prebiotic.[6] Hình 2.8. Cơ chế theo đó các chất nền trong chế độ ăn uống trở nên có sẵn cho các cấu tạo siêu nhỏ trong niêm mạc của ruột già. [10] 2.11. Những lợi ích khác Prebiotic cũng có tác dụng tích cực đối với lượng glucose trong máu : Các oligosaccarit có thể kéo dài thời gian tiêu hóa trong dạ dày và rút ngắn thời gian trung chuyển qua ruột già nhờ các axit béo ngắn mạch.[3] Chống sâu răng: Các nghiên cứu đã chỉ ra tác dụng của Prebiotic trong việc phòng chống sâu răng. Đó là do prebiotic ức chế hoạt động của các vi khuẩn sâu răng trong miệng.[3] Giảm cholesterol trong máu: Prebiotics có thể gián tiếp ảnh hưởng đến mức cholesterol trong máu bằng cách thúc đẩy sự phát triển của vi khuẩn axit lactic. Vi khuẩn này có thể làm giảm giảm mật độ cholesterol trong máu.[3] Prebiotic có tác dụng làm giảm mức độ triglycerit (là este của axit béo với glycerin), cholesterol (là sterol của người và động vật hay đơn giản là lipid động vật) và LDH – cholesterol.[3] Propionat, một sản phẩm của quá trình lên men oligosaccarit trong ruột có thể ức chế enzyme HMG – CoA rất quan trọng trong quá trình tổng hợp cholesterol.[3] Tóm lại, các loại prebiotic tự nhiên hay tổng hợp đều có thể thúc đẩy sự phát triển và hoạt động của các chủng probiotic và vi sinh vật đường ruột mà có lợi cho sức khỏe của con người hay động vật sử dụng nó. Chúng là những polysaccharide có khả năng kháng axit và sự phân giải của enzyme tiêu hóa trong ruột non. Và có thể được lên men bởi các chủng probiotic trong ruột già để tạo nên các axit béo chuỗi ngắn, các vitamin và các hợp chất khác, từ đó giúp cải thiển nhu động của ruột, gia tăng đáp ứng miễn dịch chống lại bệnh, ngăn ngừa ung thư, cải thiện sự hấp thu khoáng và hạ cholesterol.[9] 2.12. Những tác động tiêu cực của prebiotic Prebiotic chỉ tác động tích cực khi cơ thể đã có sẵn các vi sinh vật hữu ích, bản thân prebiotic không sản sinh ra các vi sinh vật này. Các mặt hạn chế của prebiotic như sau :[3] Tiêu thụ một lượng lớn (> 20g) inulin mỗi ngày có thể gây tình trạng nhuận tràng. Những người tham gia thử nghiệm sử dụng prebiotic đi vệ sinh thường xuyên hơn và phân nhiều hơn. Các loại đường có nguồn gốc từ FOS có thể kích thích sự tăng trưởng của vi khuẩn Klebsiella là một vi khuẩn gây bệnh ở đường ruột. Tiêu thụ prebiotic làm tăng vi khuẩn tạo khí gas trong hệ tiêu hóa, do đó các sản phẩm mới phát triển gần đây thường hướng tới việc đẩy mạnh sự phát triển của vi khuẩn không tạo khí. Prebiotic có tác dụng khác nhau lên các đối tượng khác nhau. Ví dụ FOS không ảnh hưởng đến sự hấp thu canxi ở thanh niên nhưng lại kích thích sự hấp thu này ở thiếu niên. Đa số sản phẩm có chứa prebiotic trên thị trường là sản phẩm sữa bao gồm sữa bột, sữa nước, sữa chua uống. Prebiotic còn hiện diện trong bánh kẹo, nước chấm, thức ăn dặm, súp... Ngoài ra, một số loại dược phẩm trên thị trường cũng có chứa prebiotic như Smecphap của Công ty CP dược phẩm Viễn Đông, Lacclean Gold Lab của Công ty CP dược phẩm Đông Phương, men vi sinh Supbikiz của công ty cổ phần dược phẩm Nam Hà … Prebiotic có ích cho sức khỏe nhưng không phải là chất thiết yếu nên không có khái niệm “thiếu prebiotic” trong cơ thể. Nếu dùng quá nhiều prebiotic có thể gây ra tiêu chảy. Chế độ ăn bình thường với đầy đủ chất dinh dưỡng đảm bảo cơ thể được cung cấp đầy đủ prebiotic.[3] Các hiểu biết về những tác động trên phương diện y học của prebiotic oligosaccharide đối với người trưởng thành hiện vẫn rất hạn chế. Việc tiêu thụ fructo oligosaccharide (FOS) trong các đối tượng này, cũng như ở trẻ sơ sinh, có liên hệ tới sự gia tăng về số lượng của hệ vi khuẩn bifidobacteria trong phân và các tác động nhuận tràng, rất hữu dụng trong công tác điều trị bệnh táo bón. Tuy nhiên, các nghiên cứu trên người trưởng thành cũng chỉ ra rằng, do hiệu ứng thẩm thấu của quá trình lên men trong lòng ruột, FOS trong thực phẩm có thể dẫn tới những tác dụng phụ như đầy hơi, ợ chua, đau bụng, tiêu chảy (đặc biệt là sau khi tiêu thụ một liều lượng lớn mỗi ngày), và trào ngược thực quản.[2] Prebiotic có ích cho sức khỏe nhưng không phải là chất thiết yếu nên không có khái niệm “thiếu prebiotic” trong cơ thể. Tuy nhiên ở một số người quá nhạy cảm, một chế độ ăn nhiều chất xơ (prebiotic) có thể gây ra tình trạng đầy hơi và đi tiêu nhiều hơn 2 lần trong ngày (không phải là tiêu chảy). Chế độ ăn bình thường với đầy đủ chất dinh dưỡng đảm bảo cơ thể được cung cấp đầy đủ prebiotic.[5] Về tính an toàn cho sức khỏe của GOS và FOS đối với trẻ nhỏ: Mặc dù tính an toàn ngắn hạn và các tác động lên tổng số vi khuẩn bifidobacteria trong phân đã được công bố với tần suất cao, hiện vẫn chưa có thông tin đưa ra về lợi ích cũng như tính an toàn về lâu dài. Tác động giúp phân được mềm hơn có thể có lợi ở đối tượng trẻ bị táo bón, nhưng không ai dám chắc rằng, hiện tượng này không vô tình làm gia tăng sự mất nước ở trẻ. Nguy cơ này có thể xảy ra ở trẻ sơ sinh do chúng có cơ quan thận chưa hoàn thiện và khả năng cô đặc nước tiểu kém, cụ thể như nếu sự cân bằng nước trong những tháng đầu tiên của trẻ bị phá vỡ bởi sốt, các vấn đề về đường hô hấp, tiêu chảy do nhiễm khuẩn, nồng độ các chất hòa tan tải qua thận lớn, hay việc cơ thể trẻ sơ sinh không hấp thu lượng chất lỏng thích hợp. Những quan ngại này dường như đang đánh giá quá mức những thông tin thu được qua các thí nghiệm ở động vật trong môi trường phi sinh lý. Rất nhiều trẻ em trên toàn Châu Âu đã và đang được sử dụng các sản phẩm có bổ sung GOS và FOS và hiện vẫn chưa thấy có bất kỳ khiếu nại nào của khách hàng về các tác dụng phụ.[2] Liều lượng khuyên sử dụng: Cho đến nay vẫn chưa có một thông báo chính thức về liều lượng prebiotic chính xác cần bổ sung hằng ngày. Tuy nhiên, liều dùng từ 4 20g/ngày đã cho thấy tính hiệu quả ở đối tượng người trưởng thành. Liều dùng tối thiểu tốt nhất khuyên dùng là 4g/ngày với inulin hoặc FOS là cần thiết để có thể đẩy mạnh sự phát triển của hệ vi khuẩn bifidobacteria; tuy nhiên ở những liều dùng cao hơn (> 20g/ngày) có thể gây ra một số tác dụng phụ, như hiện tượng đầy hơi hay chướng bụng. Những tác dụng phụ này xuất hiện chủ yếu là do tác động của các chuỗi ngắn fructo oligosaccharides (FOS). Bởi vậy, inulin ở cùng hàm lượng với FOS sẽ gây ra ít những tác dụng phụ hơn. KẾT LUẬN Các loại prebiotic tự nhiên hay tổng hợp đều có thể thúc đẩy sự phát triển và hoạt động của các chủng probiotic và vi sinh vật đường ruột mà có lợi cho sức khỏe của con người hay động vật sử dụng nó. Chúng là những polysaccharide có khả năng kháng axit và sự phân giải của enzyme tiêu hóa trong ruột non. Và có thể được lên men bởi các chủng probiotic trong ruột già để tạo nên các axit béo chuỗi ngắn, các vitamin và các hợp chất khác, từ đó giúp cải thiển nhu động của ruột, gia tăng đáp ứng miễn dịch chống lại bệnh, ngăn ngừa ung thư, cải thiện sự hấp thu khoáng và hạ cholesterol….. Từ những lợi ích không thể phủ nhận từ prebiotic đem lại cho người sử dụng đã và đang góp vai trò quan trọng trong các tiêu chí và xu hướng tiêu dùng hiện nay: sản phẩm thực phẩm tốt cho sức khỏe. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Dimitris Charalampopoulos, Robert Rastall, Springerlink - Prebiotics and probiotics science and technology. Website: 2. vai tro cua prebiotic gos va fos doi voi tre so sinh.html 3. i ngu n tri th c/n n hi u ung v prebiotic.html 4. co che tac dong cua gos va fos.html 5. prebiotic la gi.html 6. 7. sof.com/gastrointestinal effects.html 8. 9. topic 10. aspects prebiotics human health review