Probiotic Bacillus spp – Sức mạnh vi sinh cho cuộc sống xanh và bền vững

1. Lịch sử phát triển của probiotic

Theo WHO/ FAO (2001), Probiotic – là các vi sinh vật sống (vi khuẩn, nấm men), khi được sử dụng với một lượng đầy đủ, mang lại lợi ích sức khỏe cho vật chủ. Trong số đó, các chủng vi khuẩn thuộc chi Bacillus spp. (như Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, B. creus, B. coagulans…) nổi bật như những “siêu lợi khuẩn” nhờ đặc tính độc đáo là khả năng tạo bào tử.

Sự phát triển của probiotic gắn liền với nghiên cứu về vi sinh vật đường ruột và sức khỏe con người.

Năm 1857: Louis Pasteur lần đầu mô tả vai trò của vi khuẩn trong quá trình lên men acid lactic.

Năm 1930: Nhật Bản là nước đầu tiên thương mại hóa sản phẩm probiotic – do Minoru Shirota phát triển (Lactobacillus casei Shirota). Đây là sản phẩm probiotic đầu tiên trên thế giới, đánh dấu bước chuyển từ nghiên cứu sang ứng dụng thương mại.

Từ năm 2000 đến nay: Với sự phát triển của sinh học phân tử, giải trình tự gene, và hệ gen metagenomics đã làm thay đổi sâu sắc nghiên cứu và ứng dụng probiotic.

Các nghiên cứu không chỉ dừng lại ở nhóm vi khuẩn Lactic mà mở rộng sang các loài sinh bào tử như Bacillus subtilis, B. coagulans, B. clausii, B. velezensis.

Probiotic có thể phát huy vai trò tích cực đối với cơ thể con người thông qua cơ chế: Cạnh tranh, ức chế các vi sinh vật gây bệnh (cạnh tranh dinh dưỡng, vị trí xâm nhập), tăng cường chức năng hàng rào biểu mô ruột của probiotic bằng cách sản xuất các chất ức chế vi khuẩn gây bệnh như bacterocin, axit hữu cơ, kích thích sản xuất mucin ở tế bào biẻu mô…. Điều hòa miễn dịch trong cơ thể vật chủ và sản xuất các chất dẫn truyền thần kinh.

Cơ chế tác động của probiotic

Probiotics cũng điều hòa đáp ứng miễn dịch bẩm sinh và thích nghi, điều hòa đại thực bào lympho B và T. Làm tăng sản xuất cytokine chống viêm khi tương tác với tế bào biểu mô ruột và thu hút các đại thực bào và tế bào đơn nhân. Probiotics có thể sản xuất các chất dẫn truyền thần kinh trong ruột thông qua trục ruột-não, điều hòa nồng độ serotonin, axit gamma-aminobutyric (GABA) và dopamine, ảnh hưởng đến tâm trạng, hành vi, nhu động ruột và các con đường liên quan đến căng thẳng

2. Vai trò của probiotic

Vai trò chống dị ứng của Probiotic

Probiotic có khả năng điều chỉnh cân bằng Th1/Th2 và tăng hoạt tính của các tế bào T điều hoà. Kích hoạt tế bào dendritic (DCs) theo hướng dung nạp, tạo môi trường chống viêm tại niêm mạc ruột.

Ở mức cơ thể, điều này biểu hiện bằng giảm triệu chứng viêm da cơ địa, dị ứng thức ăn và viêm mũi dị ứng. Nhiều thử nghiệm lâm sàng ghi nhận giảm 30–40% mức IgE huyết thanh ở trẻ sơ sinh dùng probiotic trong 6 tháng đầu đời.

Vai trò ức chế ung của Probiotic

Nhiều nghiên cứu in vivo và in vitro đã khẳng định tác dụng ức chế sinh ung của probiotic thông qua các cơ chế:

Giảm các enzyme gây đột biến gen (β-glucuronidase, nitroreductase, azoreductase) – các enzyme này thường được vi khuẩn yếm khí sinh ra trong đại tràng, thúc đẩy quá trình tạo carcinogen từ hợp chất nitro-aromatic.

Sản xuất SCFA, đặc biệt là butyrate, có khả năng gây apoptosis ở tế bào ung thư đại tràng (HCT116, HT29) và ức chế chu kỳ tế bào tại pha G1/S.

Cạnh tranh bám dính với vi sinh vật sinh độc tố (Clostridium difficile, Helicobacter pylori), đồng thời giảm viêm vi mô qua tăng IL-10 và TGF-β, giảm TNF-α và IL-6.

Một số chủng Bacillus spp có khả năng giải độc chất gây ung thư (aflatoxin B₁) và tăng hoạt tính enzyme giải độc glutathione S-transferase ở gan.

Nhiều nghiên cứu cho thấy probiotic có thể ức chế giai đoạn khởi phát và tiến triển của ung thư, đặc biệt trong ung thư ruột kết, gan và K-vú.

Vai trò hạ cholesterol của Probiotic

Probiotic có thể giảm cholesterol huyết thanh 10–30% qua các con đường

Thuỷ phân muối mật làm giảm hấp thu cholesterol, hoặc chúng có khả năng hấp thu cholesterol làm nguồn dinh dưỡng, điều hoà gen chuyển hoá lipit, thúc đẩy chu trình β-oxi hoá lipit.

Vai trò probiotic với hệ vi sinh đường ruột

Đường ruột đóng vai trò then chốt trong việc tiêu hóa và hấp thụ chất dinh dưỡng, đồng thời duy trì tính toàn vẹn của hàng rào niêm mạc. Trong đường tiêu hóa của con người nhiều vi khuẩn cộng sinh cư trú, tạo thành một cộng đồng hoạt động mạnh mẽ, ảnh hưởng lớn đến sinh lý con người. Sự thay đổi hệ vi sinh đường ruột sau khi sử dụng kháng sinh, các chất kích thích, sau điều trị bệnh có thể phục hồi bằng cách sử dụng probiotic, prebiotic, synbiotic.

Các hoạt động trao đổi chất của hệ vi sinh vật đường ruột ảnh hưởng đến sức khỏe của vật chủ, cả theo hướng có lợi và bất lợi. Sự cân bằng chính xác trong hệ vi sinh vật đường ruột (eubiosis), khi bị xáo trộn, sẽ dẫn đến các rối loạn lâm sàng cấp tính và mãn tính như tiêu chảy liên quan đến kháng sinh, loét, bệnh viêm ruột và hội chứng ruột kích thích. Việc khôi phục hệ vi sinh vật đường ruột khỏe mạnh có thể được xem như một phương pháp tiếp cận thực tế để kiểm soát các bệnh đường ruột. Probiotic có vai trò trung tâm trong việc duy trì cân bằng hệ vi sinh (microbial homeostasis), ức chế sự phát triển của vi sinh vật gây bệnh, đồng thời tăng cường vi khuẩn có lợi. Nhờ đó, probiotic có thể làm giảm các bệnh đường ruột.

Vai trò điều hòa toàn thân

Các chất chuyển hóa từ probiotic như SCFA, indole, GABA, serotonin có thể tác động đến trục ruột–não (gut–brain axis), làm giảm stress, viêm thần kinh, và cải thiện giấc ngủ. Đồng thời, probiotic còn giảm tín hiệu viêm toàn thân và tăng chất chống oxy hóa nội sinh (glutathione, SOD), góp phần ngăn ngừa bệnh mạn tính và lão hóa sớm.