Vi khuẩn có phải là một tên gọi mà đa số mọi người đều không có thiện cảm? Nhiều bệnh lý do vi khuẩn gây ra có thể giết chết một người trong thời gian ngắn như “sét đánh”. Một số loài vi khuẩn có khả năng giết chết con người bằng ngoại độc tố (tức độc tố do vi khuẩn tiết ra) hoặc bằng nội độc tố (tức khi vi khuẩn bị hủy diệt thì chất độc trong vi khuẩn mới tiết ra) hoặc có cả 2 loại độc tố. Vi khuẩn bệnh tả, vi khuẩn bệnh dịch hạch cũng đã từng gây ra những vụ đại dịch làm chết người hàng loạt, kéo dài gây hoang mang trên thế giới, làm đau đầu nhiều nhà khoa học và mất nhiều công sức mới tìm ra và tiêu diệt được nó. Vì vậy, nói đến vi khuẩn, hầu như làm cho mọi người nghĩ đến bệnh hoạn và chết chóc! Thế nhưng, ít ai biết được rằng có những vi khuẩn làm “hiệp sĩ thầm lặng” sống trong đường ruột con người, tham gia quá trình tiêu hóa, giúp ích cho con người, có lợi cho sức khỏe. Ngoài ra, còn có những sinh vật cực kỳ nhỏ bé, chỉ bằng 1/10 đến 1/100 của tế bào ở khắp nơi trong cơ thể con người, miệt mài, làm việc cật lực để giúp đỡ con người tồn tại trong thế giới tự nhiên chúng ta đang sống.
Trong cơ thể con người đều có những vùng vi sinh (microbiota), chiếm khoảng 1% - 2% trọng lượng cơ thể (khoảng 1kg – 1,5kg ở người trưởng thành). Các vùng này giữ vai trò quan trọng trong việc duy trì sức khỏe của chúng ta. Cứ mỗi tế bào có khoảng 10 vi khuẩn đơn bào. Như vậy, trong cơ thể có ít nhất khoảng 10 triệu tỷ đơn bào. Chúng ở trong ruột, niệu đạo, trên da, ẩn náu trong các hốc tự nhiên như miệng và mũi của chúng ta – là một hệ sinh thái gồm nấm, động vật nguyên sinh, vi khuẩn, thực khuẩn thể và virus, còn gọi là microbiome. 90% hệ gene của cơ thể là microbiome. Bởi thế, microbiome còn được cho là bộ gene thứ 2 của con người! Khi một người bước vào nhà trong vòng 60 phút, người đó có thể “đóng góp thêm 37 triệu vi sinh vật vào không khí. Chúng cũng thực hiện chu trình ăn uống, hít thở, phát triển, sản sinh, và chết. Các microbiome này không phải là những kẻ xâm hại mà có ích và thiếu chúng thì con người không thể tồn tại.
Vi khuẩn sống trong cơ thể người đã tiến hành các hoạt động trao đổi chất để lấy nguyên liệu thô và trú ngụ trên cơ thể người, cung cấp thức ăn và bảo vệ chủ nhà (con người) theo thứ tự “tiên chủ, hậu khách”, đồng thời giữ vai trò đóng góp không thể thiếu trong quá trình sinh trưởng của chủ nhà. Một khi chịu một tác động nào đó, thứ tự ưu tiên bị đảo ngược, microbiome hoạt động rối loạn lập tức sẽ gây ra bệnh tật.
Nếu như thuốc thang của thế kỷ 20 có thể dễ dàng điều trị những bệnh nhiễm trùng cấp tính, thì ngày nay vấn đề bệnh mạn tính như béo phì, tiểu đường, bệnh tim, hen suyễn, đa xơ cứng và bệnh tâm thần mới là mối quan tâm chính của y học hiện đại, và đặc biệt người ta đang chú ý đến vai trò quan trọng của microbiome.
Microbiome được xem là một bộ phận trên cơ thể con người như bao bộ phận khác. Nó không có cấu trúc cố định như tim, gan, thận, phổi mà thực sự không có hình dạng cố định. Giới sinh vật học đã đếm được có khoảng 100 nhóm tế bào lớn, gọi là ngành, mỗi ngành có năng lực hóa sinh khác nhau. Microbiome người gồm có 4 ngành chủ yếu: Actibobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes và Proteobacteria.
Năm 2006, Tiến sĩ Gordon đã quan sát quần thể vi khuẩn sống trong đường ruột của người Mỹ béo và gầy, phát hiện ra rằng ở người béo có nhiều vi khuẩn Firmicutes hơn và ít vi khuẩn Bacteroides hơn. Nếu người béo ăn kiêng để cơ thể gầy trở lại, thì quần thể vi khuẩn trong người này thay đổi.
Tiến sĩ Jeremy Nicholson đã quan sát thấy tổng dư lượng axit formic trong nước tiểu lại liên quan đến huyết áp. Vì nguồn axit formic dồi dào trong vi khuẩn đường ruột, nên tiến sĩ Nicholson cho rằng nhiều vi khuẩn hòa trộn lẫn nhau là nguyên nhân gây ra bệnh huyết áp. Tương tự, bệnh tiểu đường type 2 cũng được cho là bệnh do vi khuẩn gây ra, bởi nguyên nhân gây bệnh là do các tế bào cơ thể không nhạy cảm với insulin, rất có thể có vai trò của microbiome làm nên.
Một số bệnh tự miễn dịch, những căn bệnh do hệ thống miễn dịch của cơ thể tấn công những tế bào khỏe mạnh. Bình thường, những tế bào của hệ miễn dịch phân biệt được những vi khuẩn có ích và tiêu diệt những vi khuẩn gây hại nhằm bảo vệ con người, nhưng khi xuất hiện sự tương đồng giữa vi khuẩn và tế bào người làm cho hệ miễn dịch tấn công tế bào khỏe mạnh.
Từ lâu, người ta đã biết bệnh nhân tâm thần thường có những bệnh về đường ruột. Những người này thường có microbiome dị thường. Đặc biệt, trong đường ruột của họ chứa nhiều vi khuẩn Clostridia. Vi khuẩn Clostridia cạnh tranh giết chết những vi khuẩn có công thức hóa học là phenol. Cơ thể phải sử dụng sulphur để kết hợp phenol làm giảm độc, do đó nó bị rút cạn trong cơ thể người. Trong khi đó, sulphur để phát triển trí não. Nếu đường ruột sử dụng quá nhiều sulphur thì trí não có thể phát triển dị thường.
Thậm chi gần đây, vi khuẩn Helicobacter Pylori được kết tội gây ung bướu và liên quan các chứng ung thư dạ dày, nhưng H. Pylori lại có thể “đẩy lùi” hen suyễn. Nhà nghiên cứu Martin Blaser và một nhóm khoa học gia, thuộc Trung tâm Y khoa Langone tại ĐH New York, đã thấy rằng những người không có vi khuẩn H. Pylori có thể đã bị hen suyễn từ hồi nhỏ. Ngẫu nhiên chăng? Năm 2011, các khoa học gia Thụy Sĩ cho nhóm chuột thứ nhất nhiễm vi khuẩn này, nhóm chuột thứ nhì không cho nhiễm. Nhóm chuột nhiễm H. Pylori thì vẫn khỏe, còn nhóm kia bị viêm nhiễm, có triệu chứng hen suyễn. Vi khuẩn H. Pylori có thể ngăn ngừa hen suyễn bằng cách nào thì vẫn là điều bí ẩn, nhưng các nhà nghiên cứu đã có tiến bộ trong việc hiểu được mối liên hệ giữa các “vùng vi sinh” với các chứng bệnh khác.
Các vi sinh trong cơ thể – đặc biệt là một số vi sinh trong 10.000 loại vi khuẩn – thực sự dính líu tới các chứng rối loạn khác nhau như chứng béo phì, bệnh Crohn, hen suyễn, bệnh tim, viêm xoang, chứng đa xơ cứng, thấp khớp và kể cả các rối loạn tâm tính. Các vi sinh này có thể ảnh hưởng sự ngon miệng và thèm ăn. Chúng tổng hợp các vitamin và ảnh hưởng mức độ chuyển hóa các thuốc. Vùng vi sinh còn có thể phát ra những tín hiệu “thông báo” cho chúng ta biết sức khỏe yếu kém hoặc bị bệnh.
Sự phổ biến của bệnh béo phì, các rối loạn liên quan như hội chứng chuyển hóa và đái tháo đường typ 2 đã tăng lên trên toàn thế giới. Béo phì làm tăng nguy cơ mắc nhiều bệnh khác như xơ vữa động mạch, bệnh gan nhiễm mỡ không do rượu và ung thư. Những hiểu biết gần đây đã tạo ra một góc nhìn hoàn toàn mới cho thấy microbiome có thể được tham gia vào sự phát triển của chứng bệnh này. Thành phần chế độ ăn uống và lượng calo xuất hiện để nhanh chóng điều chỉnh thành phần vi khuẩn đường ruột và chức năng. Như hầu hết các kết quả nghiên cứu trong lĩnh vực nghiên cứu được dựa trên nghiên cứu ở chuột, sự liên quan đến sinh học của con người đòi hỏi phải tiếp tục điều tra.
Nghiên cứu quan trọng về mối quan hệ của hệ vi khuẩn đường ruột ở người béo phì đã phát hiện ra những thay đổi sâu sắc trong các thành phần và chuyển hóa chức năng của hệ vi sinh vật đường ruột ở người béo phì, trong đó xuất hiện để kích hoạt "vi sinh vật béo phì" để trích xuất nhiều năng lượng hơn từ chế độ ăn uống. Hơn nữa, các nghiên cứu đã chứng minh rằng các hệ vi sinh vật đường ruột tương tác với các tế bào biểu mô chủ nhà để gián tiếp kiểm soát chi phí năng lượng và bảo quản.
Các vi sinh vật đường ruột có lợi cho chủ nhà trong nhiều cách, trong đó có đóng góp khả năng trích xuất calo từ polysaccharides chung nếu không tiêu hóa được trong chế độ ăn uống thông qua enzyme như hydrolases glycoside và những người khác mà không được mã hóa trong hệ gen của con người. Các nghiên cứu vi khuẩn ở chuột cho thấy hệ vi sinh vật đường ruột tăng béo phì chủ yếu do khai thác năng lượng từ thức ăn và tăng bằng cách điều tiết lưu trữ chất béo, và chuột không có vi khuẩn được bảo vệ khỏi bệnh béo phì và hội chứng chuyển hóa.
Trong nghiên cứu chuyển sang một chế độ ăn giàu chất béo dẫn đến sự sụt giảm trong Bacteroidetes, trong khi con số của Firmicutes và Proteobacteria tăng. Không nghi ngờ gì, chế độ ăn uống ảnh hưởng lớn đến các microbiome ruột, thay đổi xảy ra rất nhanh chóng, và béo phì có thể được tạo được bằng cách cấy phân.
Các vi sinh vật đường ruột của trẻ em ăn theo chế độ ăn uống kiểu phương Tây hiện đại và một chế độ ăn uống nông thôn châu Phi có thể khác nhau trên cùng cơ sở đồng dạng dữ liệu. Trẻ em từ Burkina Faso đã cho thấy nhóm vi khuẩn Bacteroidetes phong phú đáng kể và nhóm Firmicutes suy giảm rõ rệt, với một sự tăng đáng kể các vi khuẩn thuộc chi Prevotella và Xylanibacter có chức năng thủy phân cellulose và xylan. Những trẻ em châu Phi thực sự đã chứng minh vi sinh vật đường ruột có thể tối đa hóa năng lượng nạp vào từ sợi xơ, đồng thời chống viêm và nhiễm trùng. Yếu tố di truyền và môi trường có thể cũng đã góp phần đáng kể vào sự khác biệt đáng kể trong thành phần microbiome trong ruột ở những đứa trẻ này.
Hội chứng chuyển hóa được cho là phát triển thông qua sự tương tác của nhiều yếu tố di truyền và môi trường. Sự tương tác phức tạp giữa các hệ vi sinh vật đường ruột và hệ thống miễn dịch bẩm sinh có thể được tham gia vào các rối loạn chức năng trao đổi chất. Hội chứng chuyển hóa, tiểu đường, béo phì được đặc trưng bởi tình trạng viêm cấp thấp, và adipokines đóng một vai trò trung tâm. Thử nghiệm ở chuột được điều trị bằng kháng sinh (norfloxacin và ampicillin) làm thay đổi cơ cấu vi sinh vật và cải thiện sức đề kháng insulin, đường huyết lúc đói, và dung nạp glucose được kiểm soát, cùng với việc giảm hệ thống gây viêm nhiễm. Chế độ ăn uống dường như là một đóng góp mạnh mẽ đáng kể làm thay đổi cấu trúc của vi sinh vật so với sự biến đổi gen trong nghiên cứu này. Ngoài tác động đến độ nhạy insulin, sự có mặt hay vắng mặt của một hệ vi khuẩn cũng có thể thay đổi quá trình trao đổi chất cholesterol. Tiểu đường týp 2 có thể được liên kết bởi sự tác động của các vi khuẩn gram âm trong ruột (Bacteroidetes), và trong thực tế giảm Bacteroides (chi Prevotella spp) đã dẫn đến cải thiện các dấu hiệu viêm ở chuột mắc bệnh tiểu đường.
Các microbiome đường ruột động vật có vú đã được nghiên cứu trong nhiều thập kỷ, và sự ra đời của công nghệ mới trong vài năm qua đã cho phép cho một bước nhảy vọt lớn về phía trước và đã tạo ra những hiểu biết mới quan trọng. Tuy nhiên, mọi việc vẫn chỉ giới hạn ở bề nổi của “tảng băng” và hiện vẫn còn được xem là cơ chế “hộp đen”. Bằng những phương pháp hiện đại đã cho thấy sự phức tạp của hệ vi sinh vật, ước tính gen vi khuẩn có khoảng 150 lần lớn hơn so với hệ gen của con người, và hầu hết các những gen này có chức năng không rõ. Không cần phải nói, chúng ta chỉ có thể tưởng tượng được những tác động chức năng của nhiều gen này rất lớn cho các mối quan hệ lẫn nhau của các microbiome với con người. Ngoài ra, chúng ta vẫn biết rất ít về các thành phần khác của thế giới microbiome đường ruột, chẳng hạn như virus và nấm có thể - tương tự như các thành phần vi khuẩn - ảnh hưởng đến sự trao đổi chất, khả năng miễn dịch, và sinh lý nói chung.
Thật là thú vị để suy đoán rằng các microbiome ruột có thể chứa một liên kết kích hoạt môi trường đường ruột quan trọng và chủ yếu trong bệnh béo phì. Cấy phân đã hé mở một kết quả đầy hứa hẹn trong điều trị nhiễm Clostridium difficile và có thể trở thành một lựa chọn thú vị để điều trị bệnh béo phì và hội chứng chuyển hóa. Thật vậy, một nghiên cứu con người đầu tiên về việc ghép phân trên những bệnh nhân có hội chứng chuyển hóa và cải thiện độ nhạy của insulin trong bệnh tiểu đưởng týp 2.
Tóm lại, việc nghiên cứu sâu hơn về vai trò của microbiome trên con người cần phải tiếp tục để khám phá những tác động trực tiếp hoặc gián tiếp của nó lên một số bệnh chuyển hóa, bệnh mạn tính, bởi hiện nay khoa học còn biết quá ít về microbiome, mặc dù nhiều nghiên cứu đã cho thấy mối liên quan mật thiết giữa microbiome và bệnh tật. Vén lên bức màn bí mật của microbiome cũng có nghĩa là chúng ta sẽ tìm ra được con đường cơ chế bệnh sinh của một số bệnh chuyển hóa, bệnh mạn tính mà hiện nay vẫn xếp vào nhóm “chưa rõ căn nguyên”! Và chính từ cơ sở hiểu biết bệnh căn và bệnh sinh, chúng ta sẽ có biện pháp phòng ngừa bệnh tật và chữa trị hữu hiệu những bệnh chứng “khó trị”, “thất thường”./.
Bs CKII Dương Văn Thấm -
Phó Chủ tịch Thường trực kiêm Tổng Thư ký Hội Y học Cần Thơ
Sưu tầm tài liệu nước ngoài
Cần Thơ, ngày 15 tháng 3 năm 2021
