VAI TRÒ CỦA CHẤT SẮT ĐỐI VỚI MIỄN DỊCH HEO CON

ĐẶC ĐIỂM SINH LÝ HEO CON

Thời điểm sau sinh là giai đoạn đặc biệt quan trọng hình thành hệ vi sinh vật (VSV) đường ruột và phát triển cơ quan tiêu hóa của heo con.

Hệ VSV đường ruột có 3 vai trò thiết yếu: hàng rào bảo vệ, trao đổi chất và dinh dưỡng. Các VSV hoạt động như một rào cản chống lại sinh vật gây bệnh bằng cách cạnh tranh loại trừ; rồi chúng hỗ trợ tiêu hóa và trao đổi chất của sữa đầu (colostrum) và sữa thường (milk), giúp khử độc tố và thuốc, tổng hợp vitamin và hấp thụ ion; sau đó, góp phần vào sự phát triển và biệt hóa các tế bào biểu mô lót trong lòng ruột, hỗ trợ cân bằng nội môi của hệ miễn dịch.

Heo con sinh ra có dự trữ năng lượng tương đối thấp, hệ miễn dịch chưa hoàn thiện, việc bú sữa đầu ngay sau khi sinh là mục tiêu sống còn của heo con. Sữa đầu không chỉ cung cấp năng lượng và khả năng miễn dịch, còn giúp hình thành VSV cộng sinh. Khả năng bú sữa đầu phần lớn phụ thuộc vào trọng lượng sơ sinh của heo con. Heo con nhẹ cân không dễ dàng tìm thấy vú heo mẹ và giảm khả năng cạnh tranh giành vú. Lượng sữa đầu được khuyến cáo nhằm đảm bảo sự sống còn của heo con là 280g/kg thể trọng. Heo con chuyển hóa năng lượng rất tốt, 59% chất béo và 100% đường lactose được tiêu hóa; tuy nhiên, sữa non chỉ cung cấp 60% năng lượng cần thiết cho quá trình sinh nhiệt. Vì vậy, vào ngày đầu tiên sau sinh, việc sử dụng các dự trữ glycogen là điều cần thiết duy trì cân bằng nhiệt lượng để giữ ấm cơ thể.

Cơ quan tiêu hóa heo con phát triển rất nhanh trong suốt tuần tuổi đầu tiên. Giai đoạn bú sữa, tá tràng sẽ thay đổi về hình dạng và cấu trúc, chiều cao của vi nhung mao tăng lên, độ sâu khe tuyến gia tăng và độ dày của thành ruột cũng tăng. Nếu thiếu sắt, nhung mao của heo con phát triển kém (do sự ngăn chặn sự phát triển và thay mới của các tế bào ruột non). Điều này rất quan trọng vì ảnh hưởng đến tiêu hóa và hấp thu dinh dưỡng, tác động đáng kể đến tăng trưởng heo con. Hơn nữa, heo con có tốc độ tăng trưởng đặc biệt nhanh, sau một tuần tăng gấp đôi trọng lượng lúc sinh, sau 21 ngày là gấp 4 lần và sau 42 ngày là gấp 10 lần trọng lượng ban đầu (Szudzik, 2018).

ĐẶC ĐIỂM MIỄN DỊCH HEO CON

Miễn dịch thụ động:

Kháng thể và tế bào miễn dịch không thể đi qua biểu mô nhau thai, do đó, sức sống của heo sơ sinh phụ thuộc rất nhiều vào việc hấp thụ kháng thể mẹ truyền (MDA). Tác động quan trọng này trên heo con mới sinh: (1) giúp bảo vệ tại chỗ và toàn thân, (2) nhận các tế bào miễn dịch từ nái mẹ, (3) giúp phát triển hệ miễn dịch cục bộ và miễn dịch toàn thân, (4) nhận được các hormone (prolactin và cortisol để điều hòa phát triển tế bào biểu mô ruột), protein kháng khuẩn (bổ thể, lactoferrin, lysozyme, lactoperoxidase,…), cytokine và các yếu tố tăng trưởng.

Sau khi tiếp nhận sữa đầu, các immunoglobulin của heo mẹ (IgG, IgM và IgA) sẽ đi qua các tế bào ruột và vào máu nhờ tính thấm hoàn toàn của ruột. Các kháng thể này được hấp thu nhờ hai yếu tố thuận lợi: (1) protease tại dạ dày chủ yếu là chymosin (đông vón sữa), (2) sữa đầu chứa các chất ức chế protease (ức chế trypsin) tránh tiêu hóa các protein miễn dịch, cho phép vận chuyển chúng đến ruột non. Sự hấp thu kháng thể sẽ bị hạn chế từ sau khi sinh ra đến thời điểm đóng cửa niêm mạc ruột do sự đóng chặt các liên kết chéo ở tế bào biểu mô ruột non.

Bên cạnh kháng thể, các chất tiết từ tuyến vú chứa các chất kháng khuẩn hoặc điều hòa miễn dịch không đặc hiệu; trong đó, lactoferrin là một protein liên kết với sắt và giữ sắt ở mức sinh lý thấp hơn cho sự phát triển của một số vi khuẩn, làm tăng chức năng gây độc tế bào của tế bào NK và tế bào lympho T. Các cytokine được hấp thu cao nhất trong 1-2 ngày sau sinh.

Sữa đầu còn chứa một lượng đáng kể các tế bào: lympho T và B, BC trung tính, đại thực bào và tế bào biểu mô. Trong đó, BC trung tính có thể đến 70%; các BC đơn nhân/ đại thực bào biến động từ 1 – 35%. Tế bào lympho chiếm 15 – 25%, trong đó chủ yếu là lympho T (70 – 90 %).

Miễn dịch chủ động trên heo con

Sau khi sinh, hệ miễn dịch heo con còn kém phát triển (hầu hết các tế bào miễn dịch đều chưa trưởng thành) và dần dần hoàn thiện trong giai đoạn trước và sau cai sữa.

Trong suốt những ngày đầu mới sinh, BC đơn nhân trong máu bám vào nội mô mao mạch phổi và biệt hóa thành đại thực bào. Hệ thống bổ thể cũng tăng nhanh chóng trên heo con sau khi sinh và hoàn thiện sau 14 ngày.

Khi mới sinh, tế bào T chưa trưởng thành (CD4+) được duy trì ở mức cao hơn tế bào CD8+ cho đến khi cai sữa; trong khi tế bào lympho T trợ giúp CD4+/CD8+ (T nhớ) và tế bào lympho CD8+ gây độc tế bào chỉ tăng sau giai đoạn cai sữa. Ngược lại, các tế bào T dạng γδ (chiếm đại đa số ở màng nhầy niêm mạc ruột) hiện diện trước cai sữa. Lympho B tăng số lượng dần đến 4 tuần tuổi, nhưng đạt đa dạng và trữ lượng kháng thể phải sau 4 tuần tuổi.

Sự phát triển của miễn dịch bẩm sinh trên heo con chậm, do sự kích thích kháng nguyên bị hạn chế đến khi cai sữa, phần khác là do tác động can thiệp của kháng thể mẹ truyền. Hơn nữa, các yếu tố stress môi trường, tiêm phòng, hệ vi sinh vật, có thể ảnh hưởng tích cực hoặc tiêu cực đến sự phát triển về chất và lượng của phản ứng miễn dịch điển hình của heo con.

CHẤT SẮT ẢNH HƯỞNG MIỄN DỊCH HEO CON

Sắt và cân bằng nội mô của chất sắt có liên quan chặt chẽ đến sự phát triển hệ thống miễn dịch thông qua 2 cơ chế: (1) thúc đẩy tăng sinh các tế bào miễn dịch, (2) can thiệp các phản ứng miễn dịch qua trung gian tế bào và các hoạt động của cytokine.

Sắt và hoạt động thực bào

BC trung tính và đại thực bào là tuyến phòng thủ đầu tiên của hệ miễn dịch chống lại sự nhiễm trùng thông qua hoạt động thực bào. Khi thiếu sắt, BC trung tính và đại thực bào giảm hoạt động tiêu diệt mầm bệnh.

BC trung tính có một loại enzyme phụ thuộc sắt là myeloperoxidase (MPO) có trong hạt nội bào. MPO là một hemoprotein và trạng thái oxy hóa khử Fe³⁺ /Fe²⁺ có tác dụng kháng khuẩn rất quan trọng, và là ‘protein xanh’ làm cho mủ và đờm có màu xanh lục. BC trung tính còn sản xuất một lượng lớn calprotectin và lactoferrin, cả hai đều có vai trò giúp loại bỏ sắt, do đó ức chế vi khuẩn sinh sôi. Thêm vào đó, lactoferrin còn thúc đẩy sự trưởng thành, dịch chuyển và tăng sinh của nhiều tế bào miễn dịch bao gồm đại thực bào và BC đơn nhân.

BC ái toan chứa enzym eosinophil peroxidase (EPX), có độ tương đồng 70% với MPO về axit amin. BC ái toan giải phóng các hạt chứa EPX ra bên ngoài tế bào để tiêu diệt ký sinh trùng.

Sắt và đại thực bào

Ngoài chức năng thực bào và trình diện kháng nguyên, đại thực bào có vai trò cân bằng nội môi thiết yếu của cơ thể.

Sự phát triển hồng cầu (chứa hemoglobin Hb) đòi hỏi một lượng lớn sắt. Đại thực bào giúp thúc đẩy hồng cầu trưởng thành, cùng với tế bào Kupffer loại bỏ nhân heme độc hại và Hb từ các hồng cầu già hoặc hư hỏng, giải phóng chất sắt (Fe²⁺) ngược trở lại dòng máu hoặc lưu trữ trong ferritin nội bào. Điều thú vị, nhân heme thúc đẩy biệt hóa BC đơn nhân thành đại thực bào tái sử dụng sắt. Quá trình này bị chặn bởi hepcidin trong thời gian nhiễm trùng để ngăn giải phóng sắt vào máu nhằm chặn các mầm bệnh ngoại bào phát triển. Trường hợp nhiễm trùng nội bào, đại thực bào bị nhiễm sẽ tái lập trình chuyển hóa sắt nhằm hạn chế mầm bệnh dùng sắt sẵn có trong tế bào.

Sự cân bằng sắt trong tế bào có thể điều chỉnh sự phân cực của đại thực bào thành M1 (tiền viêm) và M2 (chống viêm, làm lành mô). M2 thúc đẩy tuần hoàn sắt và hỗ trợ chữa lành mô, đòi hỏi một lượng lớn sắt để xây dựng lại các mô bị hư hỏng. Ngược lại, đại thực bào M1 tăng cường hấp thụ và lưu trữ sắt trong tế bào, giải phóng sắt yếu, đã được chứng minh là tăng cường hiệu ứng kháng khuẩn.

Sắt và tế bào lympho T

Quá trình tăng sinh và biệt hóa tế bào T tốn kém năng lượng đòi hỏi sắt cho nhiều phản ứng chuyển hóa và oxy hóa khử, các enzyme chứa heme và Fe-S cũng không thể thiếu cho quá trình phân chia tế bào và sản xuất cytokine.

KẾT LUẬN

Các tế bào miễn dịch khác nhau sử dụng sắt cho các chức năng khác nhau, từ sự thực bào bởi BC trung tính, đại thực bào tiêu diệt mầm bệnh nội bào, tế bào T điều chỉnh sự trao đổi sắt cần thiết để tăng sinh hiệu quả. Sự cạnh tranh sắt giữa vật chủ và mầm bệnh làm ảnh hưởng quá trình lây nhiễm và thay đổi cân bằng nội môi của sắt, từ đó có thể làm suy giảm tạo hồng cầu dẫn đến thiếu máu.