Polyphenol từ nho trong dinh dưỡng vật nuôi: tăng cường khả năng chống chịu stress oxy hóa và duy trì năng suất ổn định

1. Giới thiệu

Ngành chăn nuôi hiện đại đã đạt được hiệu quả sản xuất ngày càng cao nhờ cải tiến di truyền, tối ưu hóa dinh dưỡng và quản lý thâm canh. Tuy nhiên, những tiến bộ này cũng làm tăng nhu cầu chuyển hóa và sự hình thành các dạng oxy phản ứng (ROS) tại các mô hoạt động mạnh như gan, ruột, cơ và hệ sinh sản.Mặc dù ROS tham gia vào các quá trình sinh lý tế bào bình thường, stress oxy hóa xảy ra khi lượng ROS vượt quá năng lực chống oxy hóa của cơ thể. Đây là một thách thức âm thầm nhưng có ảnh hưởng rộng, có thể làm suy giảm chức năng tế bào, hiệu quả chuyển hóa, đáp ứng miễn dịch, chất lượng sản phẩm và sự ổn định của năng suất.

2. Polyphenol từ nho: chiến lược chống oxy hóa đa cơ chế

Polyphenol là các hợp chất có hoạt tính sinh học hiện diện trong nhiều nguồn thực vật. Trong số đó, các polyphenol có trong chiết xuất nho (Vitis vinifera) đặc biệt được quan tâm nhờ hoạt tính chống oxy hóa cao và khả năng tác động lên nhiều hệ thống bảo vệ tế bào liên quan đến stress oxy hóa và viêm. Khác với các chất chống oxy hóa chuyên biệt hơn, như vitamin E hoặc selen, polyphenol từ nho có cơ chế tác động rộng hơn. Vitamin E chủ yếu hoạt động như một chất chống oxy hóa lipid cắt đứt chuỗi phản ứng, bảo vệ màng tế bào và lipoprotein 

khỏi sự lan truyền của quá trình peroxy hóa lipid. Trong khi đó, selen thực hiện chức năng của mình thông qua các selenoprotein như glutathione peroxidase (GPx) hoặc thioredoxin reductase (TrxR), tham gia vào quá trình khử độc các peroxide và duy trì cân bằng oxy hóa khử nội bào. Ngược lại, polyphenol từ nho kết hợp tác dụng chống oxy hóa trực tiếp với các cơ chế điều hòa tế bào rộng hơn.

Một trong những cơ chế chính của polyphenol từ nho là trung hòa trực tiếp các dạng oxy phản ứng nhờ khả năng cho electron hoặc nguyên tử hydro, từ đó ổn định các gốc tự do. Hoạt động này giúp hạn chế sự lan truyền của các phản ứng oxy hóa trong màng tế bào, lipid tuần hoàn và các mô có hoạt động chuyển hóa cao.Ngoài ra, polyphenol từ nho có khả năng tạo phức với các ion kim loại chuyển tiếp như sắt và đồng. Các ion này có thể xúc tác các phản ứng thúc đẩy oxy hóa, chẳng hạn như phản ứng Fenton, làm hình thành các gốc hydroxyl có hoạt tính cao. Bằng cách làm giảm hoạt tính xúc tác của các ion kim loại, polyphenol giúp hạn chế sự hình thành ROS ngay từ giai đoạn đầu của quá trình oxy hóa.Một khía cạnh quan trọng khác là khả năng điều hòa các con đường tín hiệu oxy hóa khử. Trong số đó, con đường Nrf2/ARE nổi bật và được xem là một trong những hệ thống đáp ứng chống oxy hóa nội sinh quan trọng nhất của tế bào. Việc hoạt hóa Nrf2 thúc đẩy sự biểu hiện của các enzyme chống oxy hóa và giải độc, như superoxide dismutase, catalase, glutathione peroxidase, heme oxygenase-1 và các enzyme liên quan đến chuyển hóa glutathione. Theo cách này, polyphenol không chỉ hoạt động như các chất chống oxy hóa ngoại sinh mà còn có thể góp phần tăng cường khả năng chống oxy hóa nội sinh của chính cơ thể vật nuôi.

Song song đó, polyphenol từ nho có thể điều hòa các con đường liên quan đến viêm và sự hình thành các gốc tự do, như NF-κB, iNOS và NADPH oxidase. Tác động này đặc biệt quan trọng vì trong điều kiện chăn nuôi thương mại, stress oxy hóa hiếm khi xuất hiện đơn lẻ mà thường đi kèm với viêm ruột, stress nhiệt, mất cân bằng hệ vi sinh đường ruột, tổn thương mô hoặc nhu cầu chuyển hóa cao. Do đó, việc giảm stress oxy hóa "ngay từ nguồn" có thể quan trọng không kém so với việc trung hòa các gốc tự do sau khi chúng đã được hình thành.

Hình 1. Cơ chế tác động chống oxy hóa của polyphenol từ nho.

3. Bằng chứng ở cấp độ tế bào: bảo vệ trước thách thức oxy hóa

Các mô hình in vitro cho phép đánh giá trực tiếp khả năng bảo vệ tế bào của phụ gia dinh dưỡng trong điều kiện được kiểm soát. Olivares-Ferretti và cộng sự (2024) đã đánh giá tác dụng chống oxy hóa của ENTAN—một phụ gia dựa trên chiết xuất nho—trên hai dòng tế bào: LMH, một dòng tế bào gan gà (Gallus gallus), và CHSE-214, một dòng tế bào có nguồn gốc từ phôi cá hồi Chinook (Oncorhynchus tshawytscha). Mục tiêu là đánh giá khả năng bảo vệ tế bào trước stress oxy hóa do hydrogen peroxide gây ra.Kết quả cho thấy, khi tế bào được gây stress oxy hóa bằng 0,1 mM hydrogen peroxide (H₂O₂), ENTAN giúp phục hồi khả năng sống của tế bào đến mức tương đương với nhóm đối chứng ở cả hai dòng tế bào. Đồng thời, ENTAN làm giảm nồng độ TBARS—một chỉ dấu quan trọng của quá trình peroxy hóa lipid—từ gần 5 xuống khoảng 2,5 μM MDA/mg protein khi được sử dụng ở nồng độ 0,05 hoặc 0,5 g/L, tương đương mức giảm khoảng 50%. Điểm này đặc biệt quan trọng từ góc độ sản xuất. Quá trình peroxy hóa lipid của màng tế bào làm suy giảm tính lưu động, tính toàn vẹn và chức năng của tế bào. Nếu một chiến lược dinh dưỡng có thể giảm quá trình oxy hóa màng và duy trì khả năng sống của tế bào dưới điều kiện stress oxy hóa, thì chiến lược đó có thể góp phần duy trì chức năng của các mô quan trọng ở những động vật chịu nhu cầu chuyển hóa cao.

Trong cùng nghiên cứu, các tác giả kết luận rằng sự giảm tỷ lệ chết của tế bào do stress oxy hóa gây ra cho thấy một cơ chế bảo vệ dựa trên tác dụng chống oxy hóa của hợp chất. Ngoài ra, họ cũng quan sát thấy ENTAN hạn chế sự gia tăng TBARS do nồng độ hydrogen peroxide tăng dần gây ra, cho thấy quá trình oxy hóa lipid thấp hơn và chất lượng màng tế bào tốt hơn trong điều kiện stress oxy hóa.

4. Tác động đến năng suất của việc cải thiện cân bằng oxy hóa khử

Giá trị của polyphenol từ nho không chỉ nằm ở việc giảm các chỉ dấu oxy hóa mà còn ở khả năng chuyển sự bảo vệ tế bào này thành tính ổn định sản xuất cao hơn. Bằng cách góp phần duy trì cân bằng oxy hóa khử, chúng giúp bảo tồn chức năng của các mô và cơ quan quan trọng liên quan đến năng suất, sinh sản và chất lượng sản phẩm cuối cùng, đặc biệt trong các hệ thống chăn nuôi thâm canh chịu các thách thức về chuyển hóa, môi trường hoặc viêm.

5. Ứng dụng trong chăn nuôi gia cầm

Ở gà đẻ, quá trình sản xuất trứng liên tục đòi hỏi mức hoạt động chuyển hóa cao, đặc biệt ở gan và hệ sinh sản. Lòng đỏ trứng cũng chứa các lipid dễ bị oxy hóa, nhất là khi khẩu phần giàu axit béo không bão hòa. Trong bối cảnh này, polyphenol từ nho giúp duy trì độ ổn định oxy hóa của lipid lòng đỏ trong thời gian bảo quản, hạn chế quá trình peroxy hóa lipid và góp phần duy trì chất lượng bên trong trứng ổn định hơn.

Ở gà giống, cân bằng oxy hóa khử có ý nghĩa quyết định đối với khả năng sinh sản, chất lượng trứng giống, khả năng sống của phôi và sức sống của gà con. Giao tử và phôi ở giai đoạn đầu rất nhạy cảm với tổn thương do oxy hóa. Vì vậy, việc bổ sung chất chống oxy hóa thông qua polyphenol từ nho có thể là một chiến lược đáng quan tâm đối với các đàn gà lớn 

tuổi, trong các giai đoạn stress nhiệt hoặc khi có sự biến động về khả năng sinh sản và tỷ lệ nở.

Ở gà thịt, việc ứng dụng có thể hướng đến các giai đoạn có áp lực chuyển hóa cao, stress nhiệt, các thách thức về đường ruột hoặc khẩu phần có nguy cơ oxy hóa cao hơn. Trong những trường hợp này, việc điều hòa cân bằng oxy hóa khử có thể giúp duy trì hiệu quả sử dụng thức ăn, tính toàn vẹn của mô và độ đồng đều của đàn.

Hình 3. Ứng dụng thực tiễn của polyphenol từ nho trong chăn nuôi gia cầm.

6. Ứng dụng trong chăn nuôi lợn

Ở lợn nái, mang thai, đẻ và nuôi con là những giai đoạn có nhu cầu chuyển hóa đặc biệt cao. Stress oxy hóa có thể ảnh hưởng đến kết quả sinh sản, khối lượng sơ sinh, độ đồng đều của đàn con và sức sống của heo con. Chiến lược chống oxy hóa dựa trên polyphenol giúp duy trì cân bằng oxy hóa–khử trong các giai đoạn quan trọng này, hỗ trợ chức năng nhau thai, đáp ứng chuyển hóa và khả năng tiết sữa của lợn nái.

Ở lợn sinh trưởng - vỗ béo, tốc độ tăng trưởng nhanh, khẩu phần giàu năng lượng và các yếu tố gây stress liên quan đến quản lý có thể làm tăng sự hình thành ROS. Ngoài ra, quá trình oxy hóa lipid ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định và thời hạn bảo quản của thịt. Về mặt này, polyphenol từ nho có thể góp phần cả vào việc nâng cao hiệu quả chuyển hóa lẫn bảo tồn chất lượng thịt trong điều kiện chăn nuôi thương mại.

Hình 4. Ứng dụng thực tiễn của polyphenol từ nho trong chăn nuôi lợn.

7. Kết luận

Tóm lại, polyphenol từ chiết xuất nho là một công cụ dinh dưỡng có giá trị đối với ngành chăn nuôi hiện đại nhờ cơ chế tác động đa phương thức lên cân bằng oxy hóa khử. Cách tiếp cận này cho phép giải quyết stress oxy hóa như một yếu tố liên quan đến chuyển hóa, sinh sản, chất lượng sản phẩm cuối cùng và hiệu quả sản xuất, góp phần bảo tồn chức năng tế bào và cải thiện khả năng chống chịu trong các điều kiện thách thức.