Chống nóng cho vật nuôi từ bên trong: vai trò của dinh dưỡng

1. Giới thiệu

Biến đổi khí hậu toàn cầu đang làm gia tăng tần suất và cường độ của các đợt nắng nóng, đặt ra những thách thức nghiêm trọng cho ngành chăn nuôi (St-Pierre, Cobanov, & Schnitkey, 2003). Stress nhiệt xảy ra khi tổng lượng nhiệt mà vật nuôi nhận được từ môi trường và quá trình trao đổi chất nội sinh vượt quá khả năng thải nhiệt của cơ thể. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến phúc lợi động vật mà còn gây ra những thiệt hại kinh tế đáng kể do giảm tăng trưởng, giảm sản lượng sữa, giảm khả năng sinh sản và tăng tỷ lệ mắc bệnh cũng như tỷ lệ tử vong (Lacetera, 2019).

Trong bối cảnh đó, việc tìm kiếm các giải pháp hiệu quả để giảm thiểu tác động của stress nhiệt là vô cùng cấp thiết. Bên cạnh các biện pháp quản lý chuồng trại và môi trường, can thiệp dinh dưỡng nổi lên như một công cụ mạnh mẽ và linh hoạt. Bằng cách điều chỉnh thành phần khẩu phần ăn, chúng ta có thể tác động trực tiếp đến các quá trình sinh lý nội tại của vật nuôi, giúp chúng đối phó tốt hơn với điều kiện nhiệt độ cao. Bài viết này sẽ tập trung phân tích các cơ chế sinh lý của stress nhiệt và khám phá các chiến lược dinh dưỡng dựa trên bằng chứng khoa học nhằm nâng cao khả năng chống chịu nhiệt của vật nuôi.

2. Cơ Chế Sinh Lý Của Stress Nhiệt Ở Vật Nuôi

Khi vật nuôi phải đối mặt với nhiệt độ môi trường vượt ngưỡng thoải mái nhiệt, một loạt các phản ứng sinh lý và hành vi được kích hoạt nhằm cố gắng duy trì thân nhiệt ổn định (homeothermy). Tuy nhiên, nếu tình trạng stress nhiệt kéo dài hoặc nghiêm trọng, các cơ chế điều hòa này có thể bị quá tải, dẫn đến những rối loạn sinh lý sâu sắc.

2.1. Stress Oxy hóa

Một trong những hậu quả tế bào nghiêm trọng nhất của stress nhiệt là sự gia tăng sản xuất các loại phân tử oxy phản ứng (Reactive Oxygen Species – ROS) như gốc superoxide (O2⋅−​), gốc hydroxyl (⋅OH) và hydrogen peroxide (H2​O2​) (Beltagy, 2021). Sự gia tăng ROS này là do tăng tốc độ trao đổi chất và rối loạn chức năng của chuỗi chuyền điện tử trong ty thể. Khi lượng ROS vượt quá khả năng trung hòa của hệ thống chống oxy hóa nội sinh (ví dụ: enzyme superoxide dismutase, catalase, glutathione peroxidase), tình trạng stress oxy hóa sẽ xảy ra. Điều này dẫn đến tổn thương các đại phân tử sinh học quan trọng như lipid (peroxy hóa lipid màng tế bào), protein (biến tính protein) và DNA (đột biến gen), làm suy giảm chức năng tế bào và mô (Lykkesfeldt & Svendsen, 2007).

2.2. Mất Cân Bằng Điện Giải và Nước

Để tăng cường thải nhiệt, vật nuôi bị stress nhiệt thường tăng tần số hô hấp (thở nhanh, thở hổn hển) và tăng tiết mồ hôi (ở một số loài). Quá trình này dẫn đến mất một lượng đáng kể nước và các chất điện giải quan trọng như Kali (K+), Natri (Na+) và Clo (Cl−) (Abeni & Galli, 2017). Thở nhanh kéo dài cũng có thể dẫn đến nhiễm kiềm hô hấp do mất quá nhiều carbon dioxide (CO2​), làm thay đổi pH máu và ảnh hưởng đến hoạt động của nhiều enzyme cũng như chức năng vận chuyển oxy của hemoglobin. Sự mất cân bằng điện giải và nước làm suy giảm chức năng thần kinh cơ, giảm lượng máu lưu thông và ảnh hưởng tiêu cực đến chức năng thận.

2.3. Thay đổi Chuyển hóa

Stress nhiệt gây ra những thay đổi phức tạp trong chuyển hóa năng lượng, protein và lipid.

Chuyển hóa năng lượng: Vật nuôi có xu hướng giảm lượng thức ăn thu nhận (Dry Matter Intake – DMI) để giảm lượng nhiệt sinh ra từ quá trình tiêu hóa và trao đổi chất (nhiệt gia tăng sau ăn – heat increment). Tuy nhiên, nhu cầu năng lượng cho duy trì lại tăng lên do các nỗ lực sinh lý để giải nhiệt (ví dụ, tăng tần số hô hấp, tăng lưu lượng máu ngoại biên). Điều này có thể dẫn đến cân bằng năng lượng âm, đặc biệt ở những động vật có năng suất cao (Baumgard & Rhoads, 2013). Hơn nữa, stress nhiệt có thể làm giảm hiệu quả sử dụng năng lượng do thay đổi hoạt động của các hormone liên quan đến chuyển hóa như insulin và cortisol.

Chuyển hóa protein: Stress nhiệt có thể làm tăng dị hóa protein cơ bắp để cung cấp axit amin cho quá trình tổng hợp glucose (gluconeogenesis) và các protein phản ứng giai đoạn cấp. Đồng thời, quá trình tổng hợp protein, đặc biệt là ở các mô sản xuất (ví dụ: cơ bắp, tuyến vú), có thể bị suy giảm (Sanz Fernandez et al., 2015).

Chuyển hóa lipid: Tình trạng huy động mỡ cơ thể có thể tăng lên để đáp ứng nhu cầu năng lượng, dẫn đến tăng nồng độ axit béo không ester hóa (NEFA) trong máu. Tuy nhiên, khả năng oxy hóa NEFA ở gan có thể bị hạn chế, làm tăng nguy cơ gan nhiễm mỡ, đặc biệt ở bò sữa.

2.4. Rối Loạn Chức Năng Đường Ruột

Stress nhiệt làm giảm lưu lượng máu đến các cơ quan nội tạng, bao gồm cả đường tiêu hóa, do máu được ưu tiên chuyển đến ngoại biên để tăng cường thải nhiệt. Tình trạng thiếu máu cục bộ này, kết hợp với stress oxy hóa, có thể làm tổn thương hàng rào biểu mô ruột, tăng tính thấm của ruột (hội chứng “rò rỉ ruột” – leaky gut) (Gabler et al., 2018). Điều này cho phép nội độc tố (lipopolysaccharide – LPS) từ vi khuẩn Gram âm trong lòng ruột xâm nhập vào hệ tuần hoàn, kích hoạt phản ứng viêm toàn thân, làm trầm trọng thêm các tác động tiêu cực của stress nhiệt.

3. Can Thiệp Dinh Dưỡng Giảm Thiểu Stress Nhiệt

Các chiến lược dinh dưỡng nhằm giảm thiểu stress nhiệt tập trung vào việc hỗ trợ các cơ chế sinh lý tự nhiên của cơ thể, bù đắp những thiếu hụt do stress gây ra và tăng cường khả năng chống chịu của vật nuôi.

3.1. Cung Cấp Chất Chống Oxy Hóa

Bổ sung các chất chống oxy hóa ngoại sinh là một chiến lược quan trọng để đối phó với stress oxy hóa do nhiệt.

Vitamin E và Selen (Se): Vitamin E là một chất chống oxy hóa tan trong lipid, có vai trò bảo vệ màng tế bào khỏi quá trình peroxy hóa lipid. Selen là thành phần thiết yếu của enzyme glutathione peroxidase (GSH-Px), một enzyme quan trọng trong hệ thống phòng thủ chống oxy hóa nội sinh. Sự kết hợp giữa vitamin E và Se thường mang lại hiệu quả hiệp đồng (Sahin et al., 2002).

Vitamin C (Axit Ascorbic): Vitamin C là một chất chống oxy hóa tan trong nước, có khả năng tái tạo vitamin E và trực tiếp trung hòa các gốc tự do. Mặc dù hầu hết các loài vật nuôi có thể tự tổng hợp vitamin C, nhưng trong điều kiện stress nhiệt, khả năng tổng hợp này có thể không đủ đáp ứng nhu cầu gia tăng (McKee & Harrison, 1995).

Các khoáng chất vi lượng khác: Kẽm (Zn), Đồng (Cu) và Mangan (Mn) là đồng yếu tố của các enzyme chống oxy hóa quan trọng khác như superoxide dismutase (SOD).

Chất chống oxy hóa từ thực vật (Phytochemicals): Nhiều hợp chất có nguồn gốc thực vật như polyphenol (ví dụ: flavonoid, tannin), carotenoid (ví dụ: β-carotene, lycopene) đã được chứng minh có hoạt tính chống oxy hóa mạnh và có thể cải thiện khả năng chống chịu stress nhiệt ở vật nuôi (Akbarian et al., 2016).

3.2. Bổ Sung Chất Điện Giải và Chất Thẩm Thấu

Để bù đắp lượng điện giải mất đi qua mồ hôi và thở nhanh, việc bổ sung các chất điện giải vào khẩu phần hoặc nước uống là cần thiết.

Kali (K+), Natri (Na+) và Clo (Cl−): Tăng cường cung cấp các cation này giúp duy trì cân bằng điện giải, áp suất thẩm thấu và chức năng thần kinh cơ. Đặc biệt, K+ rất quan trọng vì nó là cation nội bào chính và bị mất nhiều trong điều kiện stress nhiệt (Sanchez et al., 1994). Cần điều chỉnh cân bằng cation-anion trong khẩu phần (Dietary Cation-Anion Difference – DCAD) để tối ưu hóa pH máu và giảm nguy cơ nhiễm kiềm hô hấp.

Betaine: Betaine là một osmolyte hữu cơ, giúp duy trì thể tích tế bào và cân bằng nước trong điều kiện stress thẩm thấu. Nó cũng có vai trò là một chất cho methyl, tham gia vào quá trình tổng hợp các hợp chất quan trọng như carnitine và creatine, có thể cải thiện chuyển hóa năng lượng (Attia et al., 2009).

3.3. Điều Chỉnh Năng Lượng và Protein Trong Khẩu Phần

Giảm nhiệt gia tăng sau ăn (Heat Increment): Ưu tiên sử dụng các nguồn năng lượng dễ tiêu hóa và có nhiệt gia tăng thấp. Ví dụ, bổ sung chất béo (có nhiệt gia tăng thấp hơn carbohydrate và protein) có thể là một chiến lược hiệu quả để tăng mật độ năng lượng của khẩu phần mà không làm tăng đáng kể gánh nặng nhiệt cho cơ thể (Palmquist & Jenkins, 2017). Tuy nhiên, cần tránh bổ sung quá nhiều chất béo để không ảnh hưởng đến quá trình tiêu hóa xơ.

Tăng mật độ dinh dưỡng: Do lượng thức ăn thu nhận giảm, việc tăng mật độ các chất dinh dưỡng thiết yếu (năng lượng, protein, vitamin, khoáng) trong khẩu phần là cần thiết để đảm bảo vật nuôi vẫn nhận đủ nhu cầu hàng ngày.

Cân bằng axit amin: Đảm bảo cung cấp đủ và cân đối các axit amin thiết yếu, đặc biệt là lysine và methionine, để hỗ trợ tổng hợp protein và giảm dị hóa protein cơ bắp. Việc sử dụng axit amin tổng hợp có thể giúp giảm tổng lượng protein thô trong khẩu phần, qua đó giảm nhiệt sinh ra từ quá trình chuyển hóa protein.

3.4. Sử Dụng Phụ Gia Thức Ăn

Nhiều loại phụ gia thức ăn đã được nghiên cứu về khả năng giảm thiểu tác động của stress nhiệt.

Probiotics và Prebiotics: Các vi sinh vật có lợi (probiotics) và các thành phần thức ăn không tiêu hóa được (prebiotics) giúp thúc đẩy sự phát triển của hệ vi sinh vật đường ruột có lợi, cải thiện sức khỏe đường ruột, tăng cường chức năng hàng rào biểu mô và giảm tác động của nội độc tố (Deng et al., 2012).

Axit hữu cơ: Bổ sung axit hữu cơ (ví dụ: axit citric, axit fumaric) có thể cải thiện tiêu hóa, hấp thu dinh dưỡng và điều chỉnh pH đường ruột, tạo môi trường không thuận lợi cho vi khuẩn gây bệnh.

Niacin (Vitamin B3): Niacin có vai trò trong chuyển hóa năng lượng và có thể giúp tăng cường lưu lượng máu ngoại biên, hỗ trợ quá trình thải nhiệt (Zimbelman et al., 2010).

Men (Yeast cultures): Các sản phẩm từ nấm men có thể cải thiện chức năng dạ cỏ ở động vật nhai lại, tăng cường tiêu hóa xơ và ổn định pH dạ cỏ, đặc biệt quan trọng khi lượng thức ăn thu nhận giảm do stress nhiệt.

3.5. Đảm Bảo Nguồn Nước Sạch và Mát

Nước là yếu tố dinh dưỡng quan trọng nhất, đặc biệt trong điều kiện stress nhiệt. Nhu cầu nước của vật nuôi tăng lên đáng kể. Cần đảm bảo cung cấp đủ nguồn nước sạch, mát (lý tưởng là < 25°C) và dễ tiếp cận mọi lúc.

4. Kết Luận

Stress nhiệt là một yếu tố phức tạp, ảnh hưởng đa chiều đến sinh lý và năng suất của vật nuôi. Can thiệp dinh dưỡng, dựa trên sự hiểu biết sâu sắc về các cơ chế sinh lý nội tại, đóng vai trò then chốt trong việc xây dựng các chiến lược hiệu quả để giảm thiểu những tác động tiêu cực này. Việc bổ sung các chất chống oxy hóa, điều chỉnh cân bằng điện giải, tối ưu hóa cung cấp năng lượng và protein, cùng với việc sử dụng các phụ gia thức ăn phù hợp, có thể tăng cường đáng kể khả năng chống chịu stress nhiệt của vật nuôi.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng không có một giải pháp dinh dưỡng đơn lẻ nào là hoàn hảo cho mọi tình huống. Chiến lược dinh dưỡng chính xác (precision nutrition), được điều chỉnh cho từng loài, giai đoạn sinh trưởng, mức năng suất và điều kiện môi trường cụ thể, là hướng đi cần thiết. Hơn nữa, các biện pháp can thiệp dinh dưỡng cần được tích hợp một cách hài hòa với các thực hành quản lý tốt khác như cải thiện chuồng trại, thông gió, làm mát và giảm mật độ nuôi. Sự kết hợp синерги này sẽ mang lại những giải pháp bền vững, giúp ngành chăn nuôi thích ứng hiệu quả với những thách thức của biến đổi khí hậu, đồng thời đảm bảo phúc lợi động vật và hiệu quả kinh tế. Nghiên cứu sâu hơn về tương tác giữa dinh dưỡng và gen cũng như phát triển các công cụ chẩn đoán sớm stress nhiệt sẽ tiếp tục mở ra những hướng đi mới trong tương lai.

Ecovet Team