Tác dụng có lợi của men vi sinh trong nhiễm trùng đường hô hấp trên và cơ chế của chúng để chống lại mầm bệnh

Khi kháng sinh được phát hiện vào giữa thế kỷ 20, được hứa hẹn sẽ là phương pháp điều trị hiệu quả và tiết kiệm tiền cho các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn và thậm chí có khả năng loại bỏ các bệnh truyền nhiễm. Tuy nhiên, các mầm bệnh đã tìm ra cách để tồn tại bằng cách kháng nhiều loại kháng sinh. Điều này không chỉ làm cho việc điều trị bệnh trở nên khó khăn hơn mà còn là mối đe dọa nghiêm trọng đối với những người bệnh bị suy giảm miễn dịch. Một trong các phương pháp tiếp cận thay thế kháng sinh đang được nghiên cứu và phát triển là men vi sinh (probiotic) đã thu hút được sự quan tâm đặc biệt trong những năm qua.

Theo định nghĩa mới nhất của Tổ chức Y tế Thế giới, men vi sinh là những vi sinh vật sống khi được sử dụng với liều lượng thích hợp sẽ mang lại lợi ích sức khỏe cho vật chủ [1]. Điều trị bằng men vi sinh nhằm mục đích điều chỉnh thành phần của hệ vi sinh vật có khả năng gây hại thành một hệ vi sinh vật cân bằng có lợi cho vật chủ. Probiotic có thể được sử dụng như một phương thức phòng ngừa bằng cách giảm nguy cơ phát triển quá mức của vi khuẩn gây bệnh tiềm ẩn, do đó ngăn chặn sự xâm nhập của vi khuẩn gây bệnh [2].

Chúng cũng nhằm mục đích khôi phục vi khuẩn bị mất hoặc các hoạt động trao đổi chất trong các cơ quan bị xâm lấn hoặc để kích thích phản ứng miễn dịch [3].

 Probiotic đã được chứng minh là có lợi ở các vị trí khác nhau của cơ thể con người – khoang miệng, đường hô hấp, đường tiêu hóa và đường niệu sinh dục. Chúng có tác dụng tích cực trong điều trị tiêu chảy, bao gồm tiêu chảy liên quan đến kháng sinh và tiêu chảy do du lịch, viêm âm đạo và rối loạn chức năng đường tiêu hóa [4,5]. 

Ngày nay, các chủng lợi khuẩn khác nhau đã được thương mại hóa với mục đích ngăn ngừa hoặc điều trị các loại bệnh này. Các thử nghiệm lâm sàng trên người và nghiên cứu trên động vật đã chỉ ra rằng chế phẩm sinh học có thể có ứng dụng rộng rãi hơn và chúng cũng có thể được sử dụng để ngăn ngừa, điều trị hoặc làm giảm các triệu chứng trong trường hợp sâu răng, viêm nha chu, dị ứng, bệnh dị ứng, nhiễm trùng đường hô hấp, viêm tai giữa, bệnh viêm ruột, bệnh Crohn, ung thư đại trực tràng, viêm dạ dày ruột cấp tính, không dung nạp đường sữa và viêm bàng quang [6].

Các nghiên cứu về tiềm năng của men vi sinh đối với các bệnh nhiễm trùng về đường hô hấp trong mô hình in-vitro và in-vivo đã làm sáng tỏ một số đặc tính và cơ chế hoạt động của các vi sinh vật có ích này. Tác dụng của chúng có thể hướng vào vật chủ, mầm bệnh hoặc cả hai. Probiotic có thể điều chỉnh phản ứng miễn dịch bẩm sinh hoặc thu được của vật chủ bằng các sản phẩm như chất chuyển hóa, thành phần thành tế bào và DNA hoặc chúng có thể làm tăng sản xuất chất nhầy trong ruột [7]. 

Chúng có thể tạo ra các chất ức chế mầm bệnh – các chất có trọng lượng phân tử thấp, bacteriocin có trọng lượng phân tử thấp và cao, kháng sinh và microcin [8]. Những vi khuẩn có lợi này cũng có thể tác động trực tiếp, cơ học lên mầm bệnh. Những đặc tính cơ học này cho phép chúng đối kháng và cạnh tranh mà không ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất của vật chủ cũng như mầm bệnh. Cạnh tranh liên quan đến độ bám dính của men vi sinh trên bề mặt biểu mô có thể ngăn chặn sự gắn kết của virus do cản chở steric, che phủ các vị trí thụ thể một cách không đặc hiệu, vị trí liên kết, chất dinh dưỡng và không gian [9].

 

Hình 1: Cơ chế kháng virus của men vi sinh (Nguồn: Lehtoranta L và cộng sự 2012)

Khả năng bám dính trên bề mặt của tế bào biểu mô hoặc chất nhầy cho phép men vi sinh tạo thành một lớp bảo vệ, do đó ngăn chặn sự tiếp xúc giữa mầm bệnh và tế bào chủ. Khả năng bám dính cũng cho phép men vi sinh cạnh tranh với các vi khuẩn gây bệnh cho các vị trí gắn kết [9]. Nếu chúng liên kết với cùng một thụ thể và ái lực của lợi khuẩn cao hơn, nó có khả năng thay thế mầm bệnh. Hơn nữa, các lợi khuẩn kết dính ngăn chặn sự tiếp cận của mầm bệnh mới đến biểu mô và do đó gây ra sự loại trừ cạnh tranh [10]. Kích thước của vi khuẩn cũng có thể là một yếu tố quan trọng. 

Vi khuẩn probiotic kích thước lớn có thể loại trừ mầm bệnh cạnh tranh tốt hơn so với vi khuẩn kích thước nhỏ bằng cách che dấu các vị trí thụ thể cụ thể đối với vi sinh vật gây bệnh trên bề mặt tế bào bằng cản trở không gian [8] [11]. Probiotic và mầm bệnh cũng cạnh tranh không gian cần thiết cho sự nhân lên của tất cả các vi sinh vật [12].

Tất cả các đặc tính và cơ chế hoạt động có thể liên quan đến tác dụng có lợi do men vi sinh gây ra. Các đặc tính và cơ chế hoạt động khác nhau giữa các chế phẩm sinh học và đặc trưng cho từng chủng. Do đó, một chủng men vi sinh duy nhất không thể là phương pháp chữa trị cho tất cả các bệnh [8]. Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc lựa chọn chủng thích hợp cho một điều kiện nhất định.

Nhiễm trùng đường hô hấp trên (URTI) đại diện cho bệnh cấp tính phổ biến nhất ở bệnh nhân, và chúng chiếm 9% tổng số các bệnh nhân [13]. URTI bao gồm viêm mũi, viêm xoang mũi, viêm mũi họng, còn được gọi là cảm lạnh thông thường, viêm họng, viêm nắp thanh quản và viêm thanh quản, chúng cũng bao gồm cả viêm tai giữa. Mặc dù viêm tai giữa không ảnh hưởng đến đường hô hấp, nhiễm trùng đường hô hấp trên có thể lan đến tai thông qua ống Eustachian. URTI có thể có nguồn gốc gây bệnh từ virus hoặc vi khuẩn. Các loại vi-rút phổ biến nhất gây ra URTI là RSV, vi-rút corona, vi-rút  cúm A và B.

 Trong số các vi khuẩn gây URTI, tác nhân gây bệnh thường gặp nhất là liên cầu khuẩn nhóm A, Mycoplasma pneumoniae, Chlamydia pneumoniae, Corynebacterium diphtheriae, Staphylococcus aureus và Streptococcus pneumoniae [13]. Trong trường hợp viêm họng, nguồn gốc của nhiễm trùng là do virus chiếm 15–40% trường hợp ở trẻ em và 30–60% trường hợp ở người lớn. Nguồn gốc vi khuẩn chiếm 38–40% trường hợp ở trẻ em và 5–10% trường hợp ở người lớn [14]. URTI có nguồn gốc vi khuẩn thường được điều trị bằng kháng sinh. Tuy nhiên, như đã đề cập trước đó, liệu pháp kháng sinh có những nhược điểm, đặc biệt là sự xuất hiện của vi khuẩn kháng thuốc. Một phương pháp thay thế để điều trị URTI có thể là sử dụng men vi sinh [15].

Đến nay, có rất nhiều nghiên cứu trên thế giới chứng minh vai trò của probiotic trong việc hỗ trợ điều trị bệnh lý đường hô hấp nói chung và bệnh lý do nhiễm virus nói riêng bằng cả mô hình thí nghiệm trên động vật và nhiều thử nghiệm lâm sàng trên người từ đối tượng trẻ em đến người già [16]. 

Trên thị trường hiện nay có sản phẩm probiotic LiveSpo® Navax được bào chế dưới dạng hỗn dịch chứa bào tử sống của hai chủng vi khuẩn Bacillus subtilis ANA4 và Bacillus clausii ANA39. Hai chủng lợi khuẩn này được phân lập lần lượt từ ruột tôm và ruột gà, có hiệu suất tạo bào tử và khả năng tạo biofilm vượt trội, nhờ đó tăng cường khả năng gắn bám lên niêm mạc mũi và cạnh tranh môi trường sống với các vi sinh vật gây bệnh ở đường hô hấp.

 Chủng lợi khuẩn B. subtilis ANA4 có hoạt tính kháng khuẩn mạnh, hai chủng B. subtilis ANA4 và B. clausii ANA39 có khả năng kháng lại được một số loại kháng sinh. Hai chủng vi khuẩn B. subtilis ANA4 và B. clausii ANA39 đã được phân tích trình tự hệ gen và kết quả cho thấy cả hai chủng đều không chứa gen mã hoá độc tố hay yếu tố gây dị ứng, gen quy định tính kháng kháng sinh nằm trên nhiễm sắc thể mà không nằm trên plasmid nên không có khả năng truyền sang các chủng khác nên an toàn đối với con người [17].

Tài liệu tham khảo

⦁    FAO/WHO (2001) Report of a Joint FAO/WHO Expert Consultation on Evaluation of Health and Nutritional Properties of Probiotics in Food Including Powder Milk with Live Lactic Acid Bacteria. Cordoba: FAO/WHO. 

⦁    Ouwehand, A.C., Salminen, S. and Isolauri, E. (2002) Probiotics: an overview of beneficial effects. Antonie Van Leeuwenhoek 82, 279–289. 

⦁    Kalliomaki, M. and Isolauri, E. (2003) Role of intestinal flora in the development of allergy. Curr Opin Allergy Clin Immunol 3, 15–20.

⦁    MacPhee, R.A. , Hummelen, R. , Bisanz, J.E. , Miller, W.L. and Reid, G. (2010) Probiotic strategies for the treatment and prevention of bacterial vaginosis. Expert Opin Pharmacother 11, 2985–2995.

⦁    Girardin, M. and Seidman, E.G. (2011) Indications for the use of probiotics in gastrointestinal diseases. Dig Dis 29, 574–587. 

⦁    Stamatova, I. and Meurman, J.H. (2009b) Probiotics: health benefits in the mouth. Am J Dent 22, 329–338. 

⦁    Mack, D.R. , Michail, S. , Wei, S. , McDougall, L. and Hollingsworth, M.A. (1999) Probiotics inhibit enteropathogenic E. coli adherence in vitro by inducing intestinal mucin gene expression. Am J Physiol 276, G941–G950.

⦁    Oelschlaeger, T.A. (2010) Mechanisms of probiotic actions – a review. Int J Med Microbiol 300, 57–62.

⦁    Lepargneur, J.P. and Rousseau, V. (2002) Protective role of the Doderlein flora. J Gynecol Obstet Biol Reprod (Paris) 31, 485–494.

⦁    O'Toole, P.W. and Cooney, J.C. (2008) Probiotic bacteria influence the composition and function of the intestinal microbiota. Interdiscip Perspect Infect Dis 2008, 175285.

⦁    Merk, K. , Borelli, C. and Korting, H.C. (2005) Lactobacilli – bacteria‐host interactions with special regard to the urogenital tract. Int J Med Microbiol 295, 9–18.

⦁    Alvarez‐Olmos, M.I. and Oberhelman, R.A. (2001) Probiotic agents and infectious diseases: a modern perspective on a traditional therapy. Clin Infect Dis 32, 1567–1576. 

⦁    Bourke, S.J. (2007) Lecture Notes: Respiratory Medicine. Oxford, UK: Blackwell Publishing.

⦁    Pichichero, M. (2007) Clinical Management of Streptococcal Pharyngitis. West Islip, NY: Professional Communications, Inc.

⦁    Popova, M., Molimard, P., Courau, S., Crociani, J., Dufour, C., Le Vacon, F., & Carton, T. (2012). Beneficial effects of probiotics in upper respiratory tract infections and their mechanical actions to antagonize pathogens. Journal of Applied Microbiology, 113(6), 1305-1318.

⦁    L Lehtoranta, A Pitkäranta và R Korpela (2014), Probiotics in respiratory virus infections, Eur J Clin Microbiol Infect Dis, 33 (8), 1289-1302.

⦁    Tran DM, Tran TT, Phung TTB, Bui HT, Nguyen PTT, Vu TT, et al. Nasal-spraying Bacillus spores as an effective symptomatic treatment for children with acute respiratory syncytial virus infection. Sci Rep. 2022;12(1): 12402. doi: 10.1038/s41598-022-16136-z.