Ảnh hưởng của stress đến chức năng miễn dịch, sức khỏe và năng suất (1/2)

Với định nghĩa phổ biến nhất, stress là một hiện tượng sinh học bao gồm các phản ứng của cơ thể trước những kích thích quá mức về thể chất hoặc tinh thần. Stress kích hoạt hội chứng thích ứng toàn thân (General Adaptation Syndrome: GAS), được đặc trưng bởi hoạt động nội tiết tố đặc hiệu và những thay đổi bệnh lý. Dấu hiệu chính của đáp ứng stress là sự gia tăng sản sinh glycosteroid từ vỏ thượng thận.

Trong chăn nuôi heo công nghiệp, stress có thể xảy ra do những xáo trộn, chẳng hạn như những vấn đề liên quan đến mật độ chăn nuôi quá cao, phải di chuyển thường xuyên hoặc thời gian vận chuyển quá lâu, làm xáo trộn sự cân bằng giữa môi trường và vật nuôi (Nawroth và cộng sự, 2019). Do mối liên hệ giữa các cơ chế sinh lý khác nhau, stress có thể ảnh hưởng tiêu cực không chỉ đến khả năng miễn dịch và sức khỏe mà trên hết còn ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng sinh sản (Dobson và cộng sự, 2000).

Có hai đáp ứng đối với stress, tùy thuộc vào hành vi của cá thể bị ảnh hưởng: đáp ứng chủ động, là phản ứng chống trả hoặc bỏ chạy, và đáp ứng ứng thụ động, bao gồm tình trạng đông cứng và trầm cảm khi stress kéo dài (Henry và Stephens, 2013). Hiện tượng adrenaline và noradrenaline tăng nhanh là đặc trưng của đáp ứng chủ động. Trong đáp ứng ứng thụ động, thường quan sát thấy nồng độ corticosteroid tăng lên (Menash, 2013).

Ảnh hưởng của stress đến đáp ứng miễn dịch

Các cơ chế liên quan đến stress quyết định cách tác động của stress đến hệ thống miễn dịch vẫn chưa được hiểu đầy đủ. Tuy nhiên, phần lớn các ảnh hưởng lẫn nhau của hệ thống thần kinh và miễn dịch đã được biết đến. Các con đường chính liên quan đến các tương tác này là trục hệ thần kinh giao cảm (SNS) và trục vùng dưới đồi-tuyến yên-tuyến thượng thận (HPA). Các hệ thống này giao tiếp với nhau thông qua hai trục. Trục SNS liên quan đến hệ thần kinh giao cảm và tuyến thượng thận tủy bên trong (adrenal medulla). Hệ thống thần kinh giao cảm là một phần của hệ thống thần kinh tự chủ, có chức năng kích hoạt các cơ quan trong cơ thể và chịu trách nhiệm về phản ứng chống trả hoặc bỏ chạy (Tindle và Tadi, 2022).

Hình 1 minh họa phản ứng ở heo khi hệ giao cảm bị kích thích bởi một yếu tố gây stress cấp tính. Sự kích hoạt hệ thống giao cảm ở heo có thể được đo bằng Chromogranin A (CgA), một loại protein hòa tan có tính axit thuộc họ granins (Escribano và cộng sự, 2013).

Trục còn lại, HPA, được kích hoạt vài phút hoặc vài giờ sau khi xảy ra stress (Lightman, 2008), được minh họa trong Hình 2. Cortisol được tạo ra bởi đáp ứng stress đã được sử dụng rộng rãi như một dấu hiệu của stress ở heo, cũng như là một chỉ tiêu của xét nghiệm không xâm nhập vào bên trong với nước bọt. (Hillman và cộng sự, 2008; Ruis và cộng sự, 1997; Valros và cộng sự, 2013).

Glicocorticoids có tác động tiêu cực đến hệ thống miễn dịch. Chúng có thể có tác động lên đáp ứng miễn dịch bẩm sinh, làm giảm số lượng bạch cầu đơn nhân tuần hoàn trong máu và do đó cũng làm giảm số lượng các cytokine tiền viêm. Glucocorticoids ức chế sự lưu thông của bạch cầu và do đó ngăn chặn sự tiếp cận của bạch cầu đến vị trí viêm (Strehl và cộng sự, 2019). Stress nặng và kéo dài sẽ ức chế đáp ứng dịch thể và tế bào của hệ thống miễn dịch, dẫn đến tình trạng “suy giảm khả năng thích ứng của tuyến thượng thận” (hyperadaptosis), thường dẫn đến biểu hiện của bệnh (Wrona - Polanska, 2008). Chi tiết về các tác động được nêu trong Hình 3. Trong khi đó, một stress tâm lý ngắn hạn, chẳng hạn như sự cô lập xã hội ở heo con, gây ra tình trạng kháng cortisol trong các tế bào miễn dịch trong máu, có thể là một sự thích nghi nhằm duy trì các đáp ứng miễn dịch tế bào trong ngắn hạn (Escribano và cộng sự, 2013).

Bảng 1. Có hai đáp ứng đối với stress: đáp ứng chủ động, tức là phản ứng chống trả hoặc bỏ chạy, và đáp ứng thụ động, bao gồm tình trạng đông cứng và trầm cảm khi bị stress kéo dài.

Stress ngắn: đáp ứng chủ động	Stress kéo dài: đáp ứng thụ động
Stress tâm lý ngắn hạn gây ra tình trạng kháng cortisol ở các tế bào miễn dịch trong máu.	Glucocorticoids có tác động tiêu cực đến hệ thống miễn dịch:
↑ Tế bào lympho CD8+ ↓ tỷ lệ CD4+/CD8+	↓ Bạch cầu đơn nhân tuần hoàn ↓ Các cytokine tiền viêm IL-2, IL-6, TNF-α và IL-12 ↓ Sự biệt hóa tế bào lympho Th1 ↓ Tế bào T ↓ IL-2 (cần thiết cho tế bào T) ↓ bạch cầu lưu thông ↓ đáp ứng dịch thể ↓ đáp ứng tế bào ↓ khả năng phản ứng của tế bào lympho ↓ sản xuất tế bào lympho (đôi khi thậm chí còn kích hoạt quá trình các tế bào này tự chết theo chương trình đã định)

Có một số dấu ấn sinh học miễn dịch thay đổi ngay sau khi bị stress và do đó có thể dễ dàng được sử dụng làm dấu ấn sinh học của tình trạng stress cấp tính (Puppe và cộng sự, 1997). Bao gồm:

• tăng tỷ lệ bạch cầu trung tính/tế bào lympho (tỷ lệ N:L)
• Amyloid A trong nước bọt, huyết thanh
• Globulin miễn dịch (Ig A)
• IL-18

Stress cấp tính thường liên quan đến phản ứng tiền viêm, điều này có thể hữu ích trong việc thiết lập hệ thống miễn dịch để chống trả và chữa lành (Dhabhar và cộng sự, 1995). Nói chung, stress mãn tính hoặc lặp đi lặp lại làm giảm đáp ứng miễn dịch, trong khi nếu chỉ tiếp xúc với một stress ngắn sẽ tăng cường khả năng miễn dịch (Dhabhar, 2009). Điều này cũng được chứng minh bởi các nghiên cứu về khả năng miễn dịch bẩm sinh ở heo. Tuy nhiên, tác động cuối cùng của tác nhân gây stress cũng phụ thuộc vào các yếu tố gây stress. Bảng 2 trình bày danh sách các yếu tố gây stress cấp tính và mãn tính cũng như phản ứng của chúng ở heo. Bảng này cũng cho thấy tác động của stress lên đáp ứng miễn dịch cũng có thể ảnh hưởng đến các cá thể bào thai trong tử cung.

Bảng 2. Đáp ứng stress phụ thuộc vào yếu tố gây stress.

	Yếu tố gây stress	Đáp ứng	Nghiên cứu
	Vận chuyển ngắn (20 phút)	↑ một số protein giai đoạn cấp tính (APP), haptoglobin và CRP ↑ tỷ lệ bạch cầu trung tính/tế bào lympho	Dhabhar, 2009; Puppe và cộng sự, 1997
	Vận chuyển kéo dài (hơn 6 tiếng)	↑ các cytokine gây viêm (IL-2, IL-6, IL-12, IL-1β và IFN-γ) ↓ cytokine IL-4 chống viêm	De và cộng sự, 2021
	Stress gây tình trạng đông cứng cấp tính	Kích thích SNS ↑ IL-18 trong nước bọt	Piñeiro và cộng sự, 2007
	Cách ly heo con	↑ IL-6 mRNA ở vùng dưới đồi	Tuchscherer và cộng sự, 2004
	Cách ly xã hội lặp đi lặp lại ở heo con	↑ cytokines (IL-1β)	Kanitz và cộng sự, 2004; Tuchscherer và cộng sự, 2004
	Stress xã hội	Trong môi trường stress xã hội, các cá thể đầu đàn (dominant) thường xảy ra ức chế đáp ứng miễn dịch đối với vắc-xin vi-rút từ đó làm suy yếu khả năng bảo vệ chống lại các chủng công cường độc nhiều hơn so với những cá thể phục tùng (subordinate)	Groot và cộng sự, 2001
	Stress xã hội mãn tính	Ảnh hưởng ức chế miễn dịch Điều chỉnh giảm đáng kể các cytokine gây viêm (TNF-α, IL-1β và IL-8) có thể là do sự điều chỉnh tăng mạnh biểu hiện IL-10 ở hồi tràng và kết tràng	Bennett và cộng sự, 2015
	Stress kéo dài liên quan đến gián đoạn trong việc tiêu thụ thức ăn	↑ APP, đặc biệt là ở heo đực	Muneta và cộng sự, 2011
	Stress nhiệt ở bào thai (trong tử cung)	↑ Phản ứng của cytokine (TNF-α, IL-1β và IL-6) với lipopolysaccharide (LPS) ở bào thai trong tử cung so với những bào thai không bị stress nhiệt, có thể do thay đổi phản ứng chuyển hóa và cortisol	Johnson và cộng sự, 2020
	Stress nhiệt mãn tính	Không có ảnh hưởng lên sự tăng sinh tế bào lympho	Bonnette và cộng sự, 1990; Morrow-Tesch và cộng sự, 1994
	Tiếp xúc với stress do nhiệt độ và mật độ đông trong 14 ngày	↑ tăng sinh tế bào T và tế bào NK gây độc Không ảnh hưởng đến tổng nồng độ IgG	Sutherland và cộng sự, 2006
	Stress do lạnh kéo dài 4 ngày	↓ Hoạt động NK ↓ Tăng sinh tế bào T ↓ Tổng nồng độ IgG trong huyết tương	Salak-Johnson và cộng sự, 2018
	Stress mẹ truyền	↓ Nồng độ IgG huyết thanh ở heo con theo mẹ và ức chế miễn dịch tăng sinh tế bào B và T Không có thay đổi về tế bào NK gây độc ↓ trọng lượng tuyến ức	Tuchscherer và cộng sự, 2002

Có vẻ như tác động cuối cùng của stress lên hệ thống miễn dịch không chỉ phụ thuộc vào thời gian stress và các yếu tố gây stress mà còn phụ thuộc vào cá thể tiếp xúc với stress. Trong môi trường stress xã hội, dường như các cá thể đầu đàn (dominant) thường xảy ra ức chế đáp ứng miễn dịch đối với vắc-xin vi-rút từ đó làm suy yếu khả năng bảo vệ chống lại các chủng công cường độc nhiều hơn so với những cá thể phục tùng (subordinate) (Groot và cộng sự, 2001). Nhìn chung, những con đầu đàn và phục tùng về mặt xã hội cho thấy sự thay đổi về chức năng miễn dịch (số lượng bạch cầu trung tính tăng và sản xuất kháng thể giảm) so với những con trung lập. Stress nhiệt và stress xã hội tương tác với nhau gây tác động lên hệ thống miễn dịch của heo và gây ức chế miễn dịch ở những con trung lập, mặc dù những con đầu đàn về mặt miễn dịch cũng bị ảnh hưởng ít nhiều (Mc Kim và cộng sự, 2018).

Stress cũng liên quan đến các hành vi rập khuôn và thậm chí là các rối loạn mang tính hủy hoại, chẳng hạn như cắn đuôi, có thể được giải quyết bằng cách làm đa dạng môi trường sống (D'Eath và cộng sự, 2004). Điều thú vị là việc làm đa dạng môi trường sống cũng có thể ảnh hưởng đến một số thành phần nhất định của hệ thống miễn dịch (Luo và cộng sự, 2017; Manciocco và cộng sự, 2011; Reimert và cộng sự, 2014; Scollo và cộng sự, 2013; Scott và cộng sự, 2006). Một số dữ liệu cho thấy tỷ lệ N:L và hàm lượng haptoglobin thấp hơn ở heo được nuôi trong môi trường sống đa dạng, điều này cho thấy chúng ít bị stress hơn và ít kích thích hệ thống miễn dịch của chúng hơn (Beattie và cộng sự, 2000). Những kết quả này xác nhận mối liên hệ của stress với hệ thống miễn dịch, cũng như tác dụng có lợi của việc làm đa dạng môi trường sống đối với hành vi và phúc lợi của heo. Cần nhấn mạnh rằng việc kích thích hệ thống miễn dịch và phản ứng chống viêm trong thời gian ngắn có thể có lợi, thế nhưng nếu bị kích thích kéo dài thì sẽ có tác động tiêu cực.