เนื้อหาดูได้ที่: English (อังกฤษ) Indonesia (อินโดนีเซีย) Melayu (Malay) Tiếng Việt (เวียดนาม) Philipino (ฟิลิปปินส์)
ความสามารถในการซึมผ่านของลำไส้เป็นปัจจัยสำคัญที่กำหนดการดูดซึมสารอาหารและการขจัดสารที่ไม่พึงประสงค์ออกจากเซลล์ เช่น แบคทีเรียและสารพิษจากภายนอก รวมถึงสารที่ไม่ได้ถูกย่อยอย่างเหมาะสม ดังนั้น สุขภาพของลำไส้จึงมีบทบาทสำคัญในการเกิดโรคต่างๆ ที่สัมพันธ์กับลำไส้
ลักษณะการซึมผ่านของลำไส้ได้รับการควบคุมจากจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในลำไส้ รวมถึงการหลั่งสารย่อยอาหารและอุปสรรคทางกายภาพ เช่น มูซิน เซลล์เยื่อบุลำไส้ และการเชื่อมต่อที่แน่นหนา รวมไปถึงสารเคมีต่างๆ เช่น ไซโตไคน์ ที่มีส่วนเกี่ยวข้องในการรักษาสมดุลของลำไส้ด้วย
การเปลี่ยนแปลงจุลินทรีย์ในลำไส้
ภายใต้ภาวะปกติ ความสัมพันธ์ระหว่างจุลินทรีย์ในลำไส้กับร่างกายของผู้เป็นเจ้าบ้านมีความสำคัญอย่างยิ่งในการกำหนดสุขภาพของระบบดังกล่าว อย่างไรก็ตาม เมื่อมีการรบกวนจากปัจจัยภายนอกหรือภายใน จุลินทรีย์เหล่านี้อาจเกิดภาวะไม่สมดุลที่เรียกว่า “ดิสไบโอซิส”
- หลายปัจจัยสามารถทำให้เกิดการรบกวนนี้ เช่น คุณสมบัติที่เป็นอันตรายในอาหาร เช่น โลหะหนัก สารพิษ หรือสารพิษจากแบคทีเรีย รวมถึงการใช้ยาฆ่าหญ้าและยาปฏิชีวนะ ซึ่งทั้งหมดนี้สามารถส่งผลกระทบเชิงลบต่อจุลินทรีย์ในลำไส้ได้
- ผลลัพธ์อาจนำไปสู่การอักเสบเฉพาะที่ การติดเชื้อที่รุนแรง หรือแม้กระทั่ง การเกิดภาวะการเป็นพิษในร่างกาย
- นอกจากนี้ เยื่อบุลำไส้ยังมีโครงสร้างที่แน่นแฟ้น ซึ่งทำหน้าที่เป็นอุปสรรคทางชีวภาพ ควบคุมการขนส่งของสารต่างๆ อย่างเช่น ไอออน สารละลาย และน้ำ
- ขณะเดียวกันมันยังทำหน้าที่เป็นแท่งกั้นที่ป้องกันแบคทีเรียจากภายนอก แอนติเจน และสารพิษต่างๆ ที่อาจเป็นอันตรายต่อสุขภาพได้
การทำลายอุปสรรคของลำไส้
อุปสรรคของลำไส้ที่เสื่อมสภาพ หรือที่มักเรียกกันว่า “ลำไส้รั่ว” เป็นสภาวะที่เกิดจากความเสียหายของเยื่อบุลำไส้เล็ก ส่งผลทำให้สิ่งต่างๆ ภายในลำไส้ เช่น แบคทีเรีย สารพิษ และส่วนประกอบอื่นๆ สามารถรั่วไหลผ่านเซลล์ของเยื่อบุลำไส้ได้
- เมื่อเกิดสภาวะนี้ขึ้น จะนำมาซึ่งความเสียหายของเซลล์และการอักเสบของลำไส้ ซึ่งมักมีลักษณะเป็นการเพิ่มขึ้นของระดับเอนโดท็อกซินจากแบคทีเรียในเลือด
- กระบวนการอักเสบดังกล่าวทำให้การใช้สารอาหารมีประสิทธิภาพลดลง และท้ายที่สุดส่งผลกระทบต่อการทำงานทางเมตาบอ ลิซึม โดยเฉพาะอย่างยิ่งการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันและการเผาผลาญของฮอร์โมน
- ผลลัพธ์คือความสามารถในการทำงานของสัตว์ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ สร้างอุปสรรคในการเจริญเติบโตและสุขภาพโดยรวม
นอกจากนี้ การศึกษาภาคสนามในทวีปยุโรปได้เผยให้เห็นว่า อุตสาหกรรมการเลี้ยงสัตว์ปีกเผชิญกับความท้าทายมากมายหลังจากมีการห้ามใช้สารส่งเสริมการเจริญเติบโตที่มาจากยาปฏิชีวนะ (AGPs) โดยปัญหาที่เกิดขึ้นนั้นรวมถึงผลกระทบเชิงลบต่อประสิทธิภาพการผลิต สวัสดิภาพของสัตว์ รวมถึงปัญหาสุขภาพโดยรวมของอุตสาหกรรมนี้ด้วย
เพื่อตอบสนองต่อการห้ามใช้สารส่งเสริมการเจริญเติบโตจากยาปฏิชีวนะ (AGP) ทางเลือกหลายประการที่ไม่ใช้ยาปฏิชีวนะ เช่น โปรไบโอติกส์ พรีไบโอติกส์ และสารพฤกษเคมี ได้ถูกพัฒนาขึ้น มีการทดสอบและประเมินผลอย่างละเอียด และได้เริ่มนำมาใช้ในการผลิตไก่และไก่งวงมากขึ้นอย่างต่อเนื่อง
ในรีวิวนี้ เราจะสำรวจถึงบทบาทของจุลินทรีย์เหล่านี้ในการรักษาฟังก์ชันและสุขภาพของลำไส้ โดยจะเน้นที่การปรับสมดุลของจุลินทรีย์ในลำไส้ และผลกระทบที่เป็นประโยชน์ต่อสุขภาพและคุณภาพชีวิตของสัตว์ปีกอย่างเป็นระบบ
จุลินทรีย์ในลำไส้ของสัตว์ปีก
จุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในระบบทางเดินอาหาร (GIT) ของสัตว์ปีกถือเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่สำคัญของแบคทีเรียที่มีประโยชน์ในร่างกาย โดยทั่วไปแล้ว ระบบทางเดินอาหารเป็นแหล่งที่อยู่อาศัยของชุมชนจุลินทรีย์ที่มีความหลากหลายและจำนวนมาก ซึ่งจะทำหน้าที่สำคัญในการสนับสนุนการทำงานและการพัฒนาของสัตว์เหล่านี้
ผลกระทบต่อการพัฒนาและการทำงานของลำไส้
แม้ว่าจุลินทรีย์จะถูกส่งต่อไปยังลำไส้ตั้งแต่ช่วงชีวิตแรกเริ่ม หรือจากการฟักไข่ แต่เรากลับมีความรู้ที่จำกัดเกี่ยวกับผลกระทบของจุลินทรีย์เหล่านี้ต่อการพัฒนาและการทำงานที่ดีของลำไส้
- จุลินทรีย์ในระบบทางเดินอาหารมีความหนาแน่นสูงมากเมื่อเปรียบเทียบกับอวัยวะอื่น ๆ ในร่างกาย
- สัตว์ได้พัฒนาให้มีความสามารถในการอยู่ร่วมกับชุมชนจุลินทรีย์ที่มีความซับซ้อน ซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงตามวงจรชีวิตของพวกมันตลอดหลายล้านปีที่ผ่านมา
- ผลแห่งการพัฒนานี้ทำให้เราเข้าใจถึงบทบาทของชุมชนจุลินทรีย์พื้นเมืองเหล่านี้ ที่ส่งผลต่อการเจริญเติบโตและการทำงานของร่างกายของสัตว์ในวัยผู้ใหญ่ ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญในการศึกษาเกี่ยวกับชีววิทยาของสัตว์มีกระดูกสันหลัง
- ปัจจัยต่างๆ เช่น ชนิดของสัตว์, สายพันธุ์, อายุ, อาหารที่บริโภค, สิ่งแวดล้อม, รูปแบบการเลี้ยง, ความหนาแน่นในการเลี้ยง, ความเครียด รวมถึงการใช้ยา ล้วนมีอิทธิพลต่อองค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนของจุลินทรีย์ในลำไส้ และปัจจัยเหล่านี้ที่มีผลกระทบต่อองค์ประกอบของจุลินทรีย์ในลำไส้ได้แสดงไว้ในรูปที่ 1
จุลินทรีย์ในลำไส้ส่วนใหญ่ไม่สามารถเพาะเลี้ยงได้เมื่อถูกนำออกจากที่อยู่อาศัยตามธรรมชาติ ซึ่งเป็นสถานการณ์ที่พบได้บ่อยในระบบนิเวศที่ซับซ้อนเช่นนี้
การตั้งถิ่นฐานของจุลินทรีย์ในลำไส้ของไก่นั้นสามารถเริ่มต้นได้ตั้งแต่ช่วงระยะเวลาในขณะที่ตัวอ่อนได้กำเนิด และจะดำเนินต่อไปเรื่อย ๆ จนก่อเกิดเป็นชุมชนจุลินทรีย์ที่มีความซับซ้อน ซึ่งจะเปลี่ยนแปลงไปตามระยะเวลา
- ตามหลักการที่ได้รับการศึกษาและชี้แจงในประวัติศาสตร์ของสัตว์ การมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างจุลินทรีย์กับจุลินทรีย์ และระหว่างเจ้าบ้านกับจุลินทรีย์อย่างหลากหลายและกว้างขวางนั้น มีแนวโน้มที่จะมีบทบาทสำคัญในการกำหนดโครงสร้างของจุลินทรีย์ในลำไส้
การเปรียบเทียบระหว่างหนูที่มีการเลี้ยงดูในสภาพแวดล้อมที่ปราศจากจุลินทรีย์ กับหนูที่มีการสะสมจุลินทรีย์ตั้งแต่กำเนิด หรือหนูที่มีการตั้งถิ่นฐานของจุลินทรีย์ในช่วงหรือหลังกระบวนการพัฒนาหลังคลอด เปิดเผยให้เห็นถึงความแตกต่างในฟังก์ชันต่างๆ ของเจ้าบ้าน ซึ่งพบว่ามีอิทธิพลอย่างมากจากชุมชนจุลินทรีย์พื้นเมืองที่อาศัยอยู่ในร่างกายของหนูเหล่านั้น
จุลินทรีย์ในลำไส้ เช่น:
- กำหนดการก่อตัวของเนื้อเยื่อเม็ดเลือดขาวที่เกี่ยวข้องกับลำไส้
- ช่วยในการฝึกฝนระบบภูมิคุ้มกัน
- มีผลต่อความสมบูรณ์ของอุปสรรคเยื่อเมือกในลำไส้
- ปรับการเจริญเติบโตและการแบ่งตัวของเซลล์เยื่อบุ
- ควบคุมการเกิดเส้นเลือดใหม่ (angiogenesis)
- เปลี่ยนแปลงการทำงานของระบบประสาทลำไส้
- มีบทบาทสำคัญในการสกัดและประมวลผลสารอาหารที่บริโภค
นอกจากนี้ โปรตีนและผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการย่อยโปรตีน รวมถึงสารประกอบที่มีซัลเฟอร์ และไกลโคโปรตีน ทั้งที่ผลิตขึ้นในร่างกายและที่มาจากภายนอก สามารถถูกจุลินทรีย์ในลำไส้ย่อยสลายได้
- บางสายพันธุ์ของแบคทีเรียสามารถใช้ผลิตภัณฑ์จากการหมักของตัวเองหรือสารกลางเช่น H2, แลคเตต, ซัคซิเนต, ฟอร์เมต, และเอทานอล แล้วเปลี่ยนแปลงสิ่งเหล่านี้ให้กลายเป็นผลิตภัณฑ์สุดท้าย ซึ่งจะถูกขับออกไปยังช่องลำไส้ เช่น กรดไขมันสายสั้น (SCFA) กระบวนการนี้มีผลโดยตรงต่อการทำงานและสุขภาพของลำไส้ของเรา.
ในลำไส้ของมนุษย์และสัตว์ต่าง ๆ มีจุลินทรีย์ที่มีความสำคัญอย่างมาก โดยมากกว่า 90% ของพวกมันอยู่ในกลุ่มฟีลา Bacteroidetes, Firmicutes และ Actinobacteria ขณะที่กลุ่มอื่น ๆ เช่น Fusobacteria, Proteobacteria, Verrucomicrobia และ Cyanobacteria ก็มีอยู่ในลำไส้ด้วย
ในไก่ ฟีลา Bacteroidetes และ Firmicutes ถือเป็นกลุ่มจุลินทรีย์ที่พบได้มากที่สุดและมีความสำคัญมาก ในมนุษย์และสัตว์หลายชนิด สัดส่วนระหว่าง Firmicutes และ Bacteroidetes ถือเป็นดัชนีที่บ่งบอกถึงสุขภาพและกระบวนการเผาผลาญอาหาร
- สายพันธุ์ของ Firmicutes มีบทบาทในการย่อยพอลิแซ็กคาไรด์และผลิตสารบิวเตรต (butyrate)
- ขณะที่สายพันธุ์ของ Bacteroidetes จะมุ่งเน้นไปที่การย่อยสลายคาร์โบไฮเดรตที่ซับซ้อนและผลิตโพรพิโอนิท (propionate) เป็นหลัก
- อย่างไรก็ตาม กลไกที่จุลินทรีย์เหล่านี้มีผลต่อระบบทางเดินอาหารยังไม่ชัดเจน แต่การปรับเปลี่ยนหรือกระตุ้นพวกมันถือเป็นแนวทางที่น่าสนใจและมีแนวโน้มว่าจะส่งเสริมสุขภาพและประสิทธิภาพที่ดีขึ้นได้ในอนาคต
อาหารบำรุงสุขภาพ หรือที่เรียกว่า Nutraceuticals
มีการสันนิษฐานว่าหลักการทางโมเลกุลที่ช่วยในการปรับปรุงและรักษาการทำงานทางสรีรวิทยาปกติของจุลินทรีย์ในลำไส้ส่วนใหญ่จะมาจากอาหารและอาหารเสริม เช่น อาหารบำรุงสุขภาพ (Nutraceuticals)
อาหารบำรุงสุขภาพสามารถรวมถึงทุกอย่าง เช่น
- สารอาหารที่แยกออกมา (วิตามิน แร่ธาตุ กรดอะมิโน กรดไขมัน)
- ผลิตภัณฑ์สมุนไพร (ฟีโนลิก, สมุนไพร, เครื่องเทศ)
- อาหารเสริม (โพรไบโอติกส์, พรีไบโอติกส์, ซินไบโอติกส์, กรดอินทรีย์, สารต้านอนุมูลอิสระ, เอนไซม์)
- อาหารที่ดัดแปลงพันธุกรรม
อาหารบำรุงสุขภาพเหล่านี้ยังช่วยในการป้องกันโรคติดเชื้อของโฮสต์
นอกจากนี้ยังมีแบคทีเรียที่ดื้อต่อยาปฏิชีวนะหลายสายพันธุ์ที่เกิดขึ้น ซึ่งทำให้วิกฤตนี้กลายเป็นปัญหาระดับโลก
การใช้สารอาหารบำรุงสุขภาพจะมีความจำเป็นในการลดการใช้ยาปฏิชีวนะ
แบคทีเรียกรดแล็กติก เป็นสิ่งมีชีวิตที่มีบทบาทสำคัญในด้านโภชนาการสัตว์ มาตั้งแต่ยุคก่อนประวัติศาสตร์ เมื่อมีการบริโภคนมหมัก
- หัวข้อนี้เพิ่งได้รับการศึกษาอย่างจริงจังในศตวรรษที่ผ่านมา โดยมีนักวิทยาศาสตร์ชื่อดัง อีลี เมทช์นิโคฟฟ์ (Eli Metchnikoff) ซึ่งทำงานที่สถาบันปาสเตอร์ในกรุงปารีส เขาได้ค้นพบความเชื่อมโยงระหว่างความยืนยาวของชีวิตมนุษย์กับความสำคัญของการรักษาสมดุลระหว่างจุลินทรีย์ที่เป็นประโยชน์และจุลินทรีย์ที่ก่อโรคในระบบทางเดินอาหาร
- ด้วยความก้าวหน้าของวิทยาศาสตร์แบคทีเรียและการเข้าถึงสัตว์ปลอดเชื้อ ส่งผลให้สามารถศึกษาและประเมินผลกระทบของจุลินทรีย์ในลำไส้ที่เพิ่งค้นพบต่อสุขภาพของโฮสต์ได้อย่างละเอียด
- จากการวิจัยพบว่า Lactobacillus acidophilus ไม่ใช่สายพันธุ์เดียวที่มีอยู่ในลำไส้ แต่ยังมีสายพันธุ์อื่นๆ ที่ได้รับการศึกษา ซึ่งภายหลังได้นำมารวมในสูตรโพรไบโอติก
- ในระหว่างการศึกษา เมทช์นิโคฟฟ์และทีมงานของเขายังได้ค้นพบ “บาซิลลัสบัลแกเรีย” (Bulgarian bacillus) ซึ่งเชื่อว่าเป็น Lactobacillus bulgaricus ที่ถูกนำมาใช้ในการวิจัยต่อไปในภายหลัง
- ปัจจุบันจุลินทรีย์ชนิดนี้รู้จักกันในชื่อ Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus ซึ่งเป็นหนึ่งในแบคทีเรียที่ใช้ในการหมักนมและทำโยเกิร์ต หลังจากการเสียชีวิตของเมทช์นิโคฟฟ์ในปี 1916 การทำงานในสาขานี้ได้ย้ายไปยังสหรัฐอเมริกา
- ในช่วงปลายทศวรรษที่ 1940 พบว่า การเติมยาปฏิชีวนะลงในฟีดสำหรับสัตว์เลี้ยงช่วยเสริมการเจริญเติบโตของสัตว์ การต้องการเข้าใจกลไกที่อยู่เบื้องหลังผลกระทบนี้ ทำให้เกิดการวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับองค์ประกอบของจุลินทรีย์ในลำไส้และวิธีที่มันสามารถส่งผลต่อสุขภาพของสัตว์โฮสต์
ความก้าวหน้าทางจุลชีววิทยาและความสะดวกในการเข้าถึงสัตว์ที่ปราศจากเชื้อช่วยให้สามารถประเมินผลกระทบของจุลินทรีย์ที่เพิ่งถูกระบุใหม่ในลำไส้ต่อโฮสต์ได้
- จากการศึกษาดังกล่าว ทำให้ชัดเจนว่า Lactobacillus acidophilus ไม่ใช่แค่ Lactobacillus เพียงชนิดเดียวในลำไส้ และมีการศึกษาชนิดอื่น ๆ ที่หลากหลายซึ่งในที่สุดได้ถูกรวมเข้าไปในสูตรของโพรไบโอติก.
- ตัวแทนหลักในจุลินทรีย์ของลำไส้ของไก่ได้ถูกสรุปไว้ในรูปที่ 2 การเข้าใจวิธีที่ลำไส้เจริญเติบโตและพัฒนาในไก่ และวิธีที่อาหารเสริมช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของลำไส้ จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ฟีด การเจริญเติบโต และสุขภาพโดยรวมของไก่
เกราะป้องกันลำไส้และการเชื่อมต่อแน่น (Tight Junctions)
- เอนเทอโรไซต์ (Enterocytes) เป็นองค์ประกอบหลักของชั้นเมือกในลำไส้ที่ปกป้องโฮสต์จากสภาพแวดล้อมภายนอก แผนภาพของเกราะป้องกันลำไส้และการปฏิสัมพันธ์บางประการกับจุลินทรีย์ในลำไส้แสดงในรูปที่ 3
- เอนเทอโรไซต์เชื่อมต่อกันด้วย การเชื่อมต่อแน่น (tight junctions, TJs) ซึ่งเป็นแถบติดต่อกันอย่างต่อเนื่องที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการประกอบตัวของโปรตีนทรานส์เมมเบรนที่สำคัญ (occludin, claudins, junctional adhesion molecules (JAMs), และ tricellulin) รวมถึงโปรตีนที่อยู่ในเยื่อหุ้มส่วนขอบ (zonula occludens-1 (ZO-1), ZO-2, และ ZO-3)
- โปรตีนของการเชื่อมต่อแน่นจะอยู่ระหว่างเอนเทอโรไซต์ที่อยู่ใกล้กัน ปิดกั้นช่องว่างระหว่างเซลล์และควบคุมความสามารถในการซึมผ่านของเกราะป้องกันลำไส้
ดังนั้น โปรตีนเหล่านี้จึงป้องกันการเคลื่อนที่ของจุลินทรีย์ สารพิษ และแอนติเจนอื่นๆ จากโพรงลำไส้เข้าสู่การหมุนเวียนในกระแสเลือด
- การก่อตัวและการทำงานของการเชื่อมต่อแน่น (Tight Junctions) ถูกควบคุมโดยเส้นทางการส่งสัญญาณภายในเซลล์:
- เส้นทางการส่งสัญญาณของ โปรตีนคินาเอสซี (PKC), โปรตีนคินาเอสเอ (PKA), และ โปรตีนคินาเอสจี (PKG),
- ฟอสฟาเทส-โร, ไมโอซินไลท์เชน (MLC) คินาเอส (MLCK),
การส่งสัญญาณของ MAPK, และ - เส้นทาง PI3K/Akthe
การทำลายการเชื่อมต่อแน่นโดยปัจจัยจากแบคทีเรียสามารถเกิดขึ้นได้ในขั้นตอนต่อไปนี้:
- ไลโปโพลีแซ็กคาไรด์จากแบคทีเรีย (LPS) กระตุ้นเซลล์เยื่อบุลำไส้และมาโครฟาจ;
- เซลล์เหล่านี้ปล่อยไซโตไคน์ที่ก่อให้เกิดการอักเสบ เช่น IL-1ß; และ
- IL-1ß กระตุ้นเซลล์เหล่านี้เพิ่มเติมและกระตุ้นสัญญาณภายในเซลล์ เช่น p38 MAP kinase ซึ่งจะกระตุ้น MLCK ต่อไป ในที่สุด กระบวนการเหล่านี้นำไปสู่การเพิ่มความสามารถในการซึมผ่านของลำไส้
สุดท้าย กระบวนการเหล่านี้จะนำไปสู่การเพิ่มความสามารถในการซึมผ่านของลำไส้ ซึ่งทำให้เกิดภาวะลำไส้รั่ว (leaky gut syndrome) เป็นการตอบสนองต่อเชื้อโรค การขาดอาหาร และความเครียด
ตัวบ่งชี้ชีวภาพที่เกี่ยวข้องกับสุขภาพลำไส้ของสัตว์
การปฏิสัมพันธ์ระหว่างการทำงานของเกราะป้องกันเยื่อบุลำไส้ การอักเสบในลำไส้ และสิ่งแวดล้อมของจุลินทรีย์มีผลต่อสุขภาพของลำไส้ ดังนั้น การค้นพบตัวบ่งชี้ชีวภาพที่เชื่อถือได้และแพร่หลายเพื่อวัดการอักเสบในลำไส้และการทำงานของเกราะป้องกันจึงเป็นพื้นที่วิจัยที่สำคัญและกำลังดำเนินการอยู่ บทสรุปของตัวบ่งชี้ชีวภาพที่รู้จักบางตัวที่เกี่ยวข้องกับสุขภาพของลำไส้ได้ถูกนำเสนอใน ตารางที่ 1
- ในการศึกษาสุขภาพของลำไส้ สิ่งสำคัญคือต้องพัฒนารูปแบบการอักเสบของลำไส้ภายใต้สภาวะท้าทายที่แตกต่างกัน (ปัจจัยต่อต้านโภชนาการ, เชื้อโรค, สารพิษ และตัวกระตุ้นจากสิ่งแวดล้อม)
การอักเสบยังสามารถเชื่อมโยงกับความเครียดจากออกซิเจนและการเปลี่ยนแปลงในการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับความเครียดจากออกซิเจน ซึ่งบ่งชี้ว่าความเครียดจากออกซิเจนอาจมีบทบาทสำคัญในกระบวนการทำงานทางสรีรวิทยาของลำไส้
เทคนิคเชิงปริมาณที่ใช้ในการประเมินความสมบูรณ์ของโปรตีนการเชื่อมต่อแน่นในชั้นเซลล์เยื่อบุคือการวัดความต้านทานไฟฟ้าข้ามเยื่อบุ (TEER) การหายใจของไมโตคอนเดรียมีความจำเป็นในการรักษา TEER ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการออกซิเดชันมีบทบาทสำคัญในการรักษาความเสถียรของการเชื่อมต่อแน่นในเซลล์ Caco-2
ตามที่ Janssen-Duijghuijsen et al. ระบุ การลดการผลิต ATP ในไมโตคอนเดรียส่งผลให้การซึมผ่านของลำไส้ลดลง และทำให้การแสดงออกของยีน occludin และ claudin-1 เพิ่มขึ้น แต่การแสดงออกของยีน claudin-2 และ claudin-7 ลดลง
- ดังนั้น ได้มีการเชื่อมโยงโดยตรงระหว่างการทำงานของไมโตคอนเดรีย สถานะพลังงานในเซลล์ และความสมบูรณ์ของลำไส้
ตัวบ่งชี้ชีวภาพของความเครียดจากออกซิเจน
โดยปกติแล้ว ความเครียดจากออกซิเจนจะถูกวัดจากการตรวจสอบสารเมตาบอลิทที่เกิดขึ้นระหว่างหรือหลังจากกระบวนการออกซิเดชัน
- เอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระที่ช่วยกำจัดผลพลอยได้ที่เป็นพิษจากกระบวนการเมตาบอไลซึม และมักจะถูกวัดเป็นตัวบ่งชี้ชีวภาพ ได้แก่ ซูเปอร์ออกไซด์ดิสมิวเทส (SOD)
- ตัวบ่งชี้ชีวภาพอื่นๆ ที่สามารถใช้เพื่อวัดกิจกรรมต้านอนุมูลอิสระ ได้แก่ สารที่ทำปฏิกิริยากับกรดไธโอคาร์บูติก (TBARS) ซึ่งเป็นสารเมตาบอลิทที่เกิดขึ้นระหว่างการออกซิเดชัน, ความสามารถต้านอนุมูลอิสระรวม (Total Antioxidant Capacity), และ การทดสอบ Griess ซึ่งใช้การสลายตัวของไนไตรท์และไนเตรตเพื่อวัดความเข้มข้นของไนตริกออกไซด์ภายในเซลล์
ดัดแปลงจาก Chen et al. และ Baxter et al.
ตัวบ่งชี้ชีวภาพของสุขภาพลำไส้
ตัวบ่งชี้ชีวภาพสำหรับการประเมินสุขภาพลำไส้ยังสามารถเกี่ยวข้องกับการติดตามการทำงานของลำไส้
- ซิตรูลีน เป็นผลพลอยได้ที่มีไนโตรเจนจากการเผาผลาญของกลูตามีน ซึ่งสามารถแปลงเป็น อาร์จีนีน และผลิตขึ้นโดยเอนเทอโรไซต์ของลำไส้เล็กเป็นหลัก
- ระดับซิตรูลีนในพลาสมาถูกเชื่อมโยงกับการดูดซึมในลำไส้ของสารบ่งชี้ เช่น มานนิทอล ในลูกหมูที่ยังไม่ได้หย่านม ซึ่งบ่งชี้ว่า ซิตรูลีนอาจใช้ในการติดตามการทำงานของลำไส้
- เอ็กซ์ตราเซลลูลาร์ซิกนัลรีกูเลตเต็ดคินาเอส (ERK) เป็นตัวบ่งชี้ชีวภาพอีกตัวที่สามารถพิจารณาได้เนื่องจากมันทำหน้าที่เป็นเส้นทางสัญญาณที่สำคัญสำหรับการขยายตัวของเยื่อบุลำไส้และการสมานแผลของเนื้อเยื่อ
- ดังนั้น กิจกรรมของ ERK ในซีรัมสามารถสะท้อนถึงการเสียหายของลำไส้ที่เกิดจากความเครียด
ตัวบ่งชี้ชีวภาพที่เกี่ยวข้องกับกิจกรรมของระบบภูมิคุ้มกัน
ในกรณีของตัวบ่งชี้ชีวภาพที่เกี่ยวข้องกับกิจกรรมของระบบภูมิคุ้มกันซึ่งสามารถมีผลต่อสุขภาพของลำไส้,
- Secretory IgA (SIgA) เป็นส่วนประกอบสำคัญของระบบภูมิคุ้มกันแบบฮิวมอรัลและเป็นอิมมูโนโกลบูลินหลักที่มีปฏิสัมพันธ์กับเชื้อโรคบนพื้นผิวเยื่อเมือก ดังนั้น มันจึงมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับการควบคุมสมดุลของสภาพแวดล้อมในลำไส้
- อินเตอร์เฟอรอน กัมมา (INF-γ) เป็นไซโตไคน์ที่มีคุณสมบัติในการกระตุ้นและปรับการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกัน ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเอนโดไซโตซิสของโปรตีนการเชื่อมต่อแน่น
- ดังนั้น มันมีผลกระทบที่เป็นไปได้ต่อความสามารถในการซึมผ่านของลำไส้
ในที่สุด, ทั้งการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันแต่กำเนิดและภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวมีแนวโน้มที่จะเป็นตัวบ่งชี้ชีวภาพที่ใช้ประเมินสุขภาพของลำไส้ได้
การวิเคราะห์ฮิสโตมอร์ฟอโลยี
การวิเคราะห์ฮิสโตมอร์ฟอโลยีเป็นอีกประเภทหนึ่งของการประเมินที่ได้รับอิทธิพลอย่างใกล้ชิดจากการสมดุลที่เหมาะสมของสภาพแวดล้อมในลำไส้
- ความสูงของวิลลัส, ความลึกของคริปต์, และอัตราส่วนระหว่างความสูงของวิลลัสกับความลึกของคริปต์เป็นพารามิเตอร์ที่สามารถใช้ในการคำนวณพื้นที่การดูดซึมในส่วนต่างๆ ของลำไส้ และในขณะเดียวกันก็สามารถบ่งชี้ถึงการหมุนเวียนของเซลล์เยื่อบุในเกราะป้องกันลำไส้
ตัวบ่งชี้ชีวภาพที่เกี่ยวข้องกับกิจกรรมของระบบภูมิคุ้มกัน
ในกรณีของตัวบ่งชี้ชีวภาพที่เกี่ยวข้องกับกิจกรรมของระบบภูมิคุ้มกันซึ่งสามารถมีผลต่อสุขภาพของลำไส้,
- Secretory IgA (SIgA) เป็นส่วนประกอบสำคัญของระบบภูมิคุ้มกันแบบฮิวมอรัลและเป็นอิมมูโนโกลบูลินหลักที่มีปฏิสัมพันธ์กับเชื้อโรคบนพื้นผิวเยื่อเมือก
ดังนั้น มันจึงมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับการควบคุมสมดุลของสภาพแวดล้อมในลำไส้ - อินเตอร์เฟอรอน กัมมา (INF-γ) เป็นไซโตไคน์ที่มีคุณสมบัติในการกระตุ้นและปรับการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกัน ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเอนโดไซโตซิสของโปรตีนการเชื่อมต่อแน่น
ดังนั้น มันมีผลกระทบที่เป็นไปได้ต่อความสามารถในการซึมผ่านของลำไส้
ในที่สุด, ทั้งการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันแต่กำเนิดและภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวมีแนวโน้มที่จะเป็นตัวบ่งชี้ชีวภาพที่ใช้ประเมินสุขภาพของลำไส้ได้
ตัวบ่งชี้ชีวภาพของความสามารถในการซึมผ่านของลำไส้
การย้ายถิ่นของแบคทีเรียและการแสดงออกของยีนของโปรตีนการเชื่อมต่อแน่น (Tight Junction) เช่น claudins, occludins, และ zonula occludens (ZO-1) เป็นตัวบ่งชี้ชีวภาพที่ใช้ในการประเมินสุขภาพลำไส้
การย้ายถิ่นของแบคทีเรียถูกเชื่อมโยงกับโรคต่างๆ เช่น โรคชอนดรอนีโครซิส (chondronecrosis) พร้อมกับ โรคกระดูกอักเสบ (osteomyelitis) ในไก่เนื้อและไก่เนื้อพันธุ์ ซึ่งบ่งชี้ถึงการอพยพของเชื้อโรคในลำไส้ไปยังกระดูกสันหลังส่วนอก
โปรตีนการเชื่อมต่อแน่น (Tight Junction Proteins) เช่น occludin ได้รับการยืนยันว่ามีการแสดงออกที่ลดลงในผู้ป่วยที่เป็นโรคลำไส้อักเสบ เช่น โรคโครห์น รวมถึงในไก่ที่ได้รับการทดสอบความท้าทายด้านสุขภาพลำไส้จากโภชนาการ ข้อมูลเหล่านี้ชี้ให้เห็นถึงความสำคัญของโปรตีนการเชื่อมต่อแน่นเหล่านี้ในการรักษาความสมบูรณ์ของเกราะป้องกันลำไส้ ซึ่งถือเป็นปัจจัยสำคัญในการส่งเสริมสุขภาพโดยรวมของระบบทางเดินอาหาร
ชุดตัวบ่งชี้ชีวภาพอีกชุดหนึ่งที่น่าสนใจ ได้แก่ โปรตีนจับกรดไขมัน (FABP) ซึ่งทำหน้าที่เป็นแชพเพอโรนของไขมันภายในเซลล์ ในทางการควบคุมการเผาผลาญไขมันและเส้นทางชีวเคมีที่สำคัญที่มีความไวต่อไขมันในแมโครฟาจ (macrophage) และอะดิโพไซต์ (adipocyte)
- โดยเฉพาะ FABP2 ได้รับการศึกษาอย่างละเอียดในทั้งมนุษย์และไก่ พบว่ามีการลดลงของการแสดงออกของโปรตีนนี้เมื่อเกิดบาดเจ็บในเกราะป้องกันลำไส้ ซึ่งบ่งชี้ถึงบทบาทสำคัญของมันในกระบวนการเผาผลาญอาหารและการตอบสนองต่อการบาดเจ็บในระบบทางเดินอาหาร
อีกหนึ่งตัวบ่งชี้ชีวภาพที่เป็นที่รู้จักกันดีในการประเมินความสามารถในการซึมผ่านของลำไส้ในสัตว์ปีก คือการวัดฟลูออเรสเซนต์ไอโซไธโอไซยาเนตเดกซ์ตราน (FITC-d) ในซีรัม
- เมื่อเกิดการอักเสบในลำไส้ โปรตีนที่ทำหน้าที่เชื่อมต่อแน่นจะถูกทำลาย ส่งผลให้โมเลกุลของ FITC-d สามารถแพร่กระจายเข้าสู่ระบบการหมุนเวียนได้ ซึ่งทำให้เราสามารถวัดตัวบ่งชี้นี้ได้ภายใต้สภาวะท้าทายต่างๆ เช่น การอดอาหารเป็นเวลา 24 ชั่วโมงในไก่เนื้อ
ตัวบ่งชี้ชีวภาพที่ไม่ก้าวก่าย ซึ่งกำลังอยู่ในระหว่างการสำรวจในตัวอย่างอุจจาระ โดยกลุ่มนักวิจัยต่าง ๆ ได้แก่ ฟิโบรเนกติน, คาลโพรเทคติน, และไลโปคาลิน ชี้ให้เห็นถึงผลลัพธ์ที่น่าสนใจในสัตว์ประเภทไก่ อย่างไรก็ตาม ยังมีความไม่สอดคล้องกันระหว่างการศึกษา
ในที่สุด เป้าหมายของการวิจัยนี้คือการค้นหาตัวบ่งชี้ที่สามารถสะท้อนถึงสุขภาพของลำไส้ ซึ่งสามารถวัดได้อย่างง่ายดาย โดยไม่จำเป็นต้องใช้เวลาหรือมีค่าใช้จ่ายสูงในการเตรียมตัวอย่าง
