Ruột chữa bệnh và gây bệnh như thế nào

Nuôi dưỡng hệ vi sinh vật đường ruột giúp ngăn hàng loạt bệnh tật (Phần 2)

Trong loạt bài “Nuôi dưỡng hệ vi sinh vật đường ruột giúp ngăn ngừa bệnh tật” này chúng tôi sẽ chia sẻ về cách mà những phát triển mới nhất trong lĩnh vực vi sinh y học đang thay đổi phương pháp chúng ta tiếp cận với bệnh tật và đưa ra các chiến lược mới để chữa và ngăn ngừa bệnh.

Virus, nấm và vi khuẩn sống trong và trên cơ thể rất cần thiết cho các chức năng quan trọng trong cơ thể chúng ta. Ví dụ, vi khuẩn trong miệng giúp tạo ra oxit nitric góp phần ngăn ngừa bệnh tim bằng cách đảm bảo máu lưu thông trơn tru. Cộng đồng vi sinh vật hay hệ vi sinh vật của chúng ta hầu như chưa được hiểu rõ nhưng những gì chúng ta biết cho thấy đây là chìa khóa giúp ngăn ngừa và chữa trị nhiều bệnh. Không nơi nào trong hệ vi sinh vật của sự sống vi mô này quan trọng hơn trong ruột của chúng ta.

Sức khỏe đường ruột quan trọng hơn nhiều so với hệ tiêu hóa cơ bản. Các lợi khuẩn sống trong ruột giúp chúng ta tiêu hóa thức ăn trong ruột già và biến chất dinh dưỡng thành các chất chuyển hóa có ảnh hưởng đến cả sức khỏe thể chất và tinh thần của chúng ta.

Các chất chuyển hóa thường là các phân tử nhỏ được tạo ra thông qua quá trình trao đổi chất. Quá trình trao đổi chất có thể do tế bào hoặc vi khuẩn trong cơ thể thực hiện. Cùng với các nghiên cứu khác thì một đánh giá nghiên cứu được công bố trên tạp chí Tiêu hóa học và viêm gan (Nature Reviews: Gastroenterology & Hepatology) cho rằng: “Các chất do vi sinh vật chuyển hóa ảnh hưởng đến sự miễn dịch chính xác, cân bằng nội môi miễn dịch, chuyển hóa năng lượng và duy trì tính toàn vẹn của niêm mạc.” Một nghiên cứu đăng trên tạp chí Nature thì cho rằng: “Một số vi khuẩn tạo ra chất dẫn truyền thần kinh có hoạt tính sinh học.” Vi khuẩn trong ruột đóng góp acid amin, chất béo và đường cho các quá trình như tiêu hóa và tuần hoàn. Các chất chuyển hóa cũng tham gia vào việc tổng hợp hormone.

Hệ vi sinh vật đường ruột là một môi trường năng động với hàng nghìn tỷ vi khuẩn liên tục tương tác với chúng ta và với nhau. Vi khuẩn có tuổi thọ ngắn nhưng chúng thích nghi nhanh chóng và có thể sinh sôi nảy nở nhanh chóng để cải thiện đáng kể sức khỏe của chúng ta—hoặc gây hại cho sức khỏe theo cách mà các nhà nghiên cứu không thể hiểu được.

Một loại thuốc mới

Hệ vi sinh vật của con người là vấn đề nan giải của y học hiện đại mà nhiều nhà khoa học và nhà nghiên cứu mong đợi tìm ra lời giải thích—và có lẽ là phương pháp điều trị—cho số lượng bệnh tự miễn đang gia tăng. Khi cơ thể con người ngày càng suy yếu thì nhu cầu về các phương pháp điều trị, phương pháp chữa trị và câu trả lời mới ngày càng trở nên cấp thiết hơn.

Thành phần và sự thay đổi giữa các hệ vi sinh vật đường ruột có liên quan đến các bệnh từ đường tiêu hóa, viêm nhiễm và gây ra các bệnh về thần kinh, tim mạch và hô hấp.

Vi khuẩn trong cơ thể chúng ta cũng có tác động đáng kể đến các vi khuẩn gây bệnh khác. Ví dụ, mỗi hệ vi sinh vật có phản ứng khác nhau khi bị mầm bệnh virus tấn công. Điều này có thể giúp giải thích tại sao các gia đình có thể có người mắc các bệnh như COVID-19 và cúm trong khi những người khác thì không.

Đối với các bác sĩ và nhà nghiên cứu, đây là một câu đố phức tạp đầy thú vị.

Tiến sĩ Neil Stollman là chủ tịch khoa tiêu hóa tại Trung tâm Y tế Alta Bates Summit cho biết tại Hội nghị Hệ vi sinh vật Malibu gần đây rằng: “Tất nhiên, chúng ta quan tâm đến quần thể vi sinh vật bởi vì hy vọng rằng con người có thể tăng cường sức khỏe bằng cách thay đổi hoặc can thiệp vào quần thể vi sinh vật và đó là vấn đề trọng tâm cần giải đáp.” 

Nói chung, các phương pháp điều trị cá thể hoá dựa trên hệ vi sinh vật phức tạp riêng lẻ của từng người vẫn còn phải mất nhiều năm, thậm chí nhiều thập kỷ nữa. Nhưng bức tranh về vai trò của hệ vi sinh vật đối với bệnh tật trở nên ít mờ mịt hơn nhiều so với một thập kỷ trước.

Vi khuẩn và bệnh tật

Một bài đánh giá về vi sinh vật vào năm 2019 đã xem xét một số nghiên cứu về cách mà hệ sinh thái của quần xã vi sinh vật ở người thay đổi khi chúng ta lớn lên. Nghiên cứu này đã tìm cách ghi lại cách thức hệ vi sinh vật thay đổi để đáp ứng với thói quen, chế độ ăn uống, tập thể dục và bệnh tật. Kết luận đơn giản là sự cân bằng lành mạnh của các vi sinh vật cho phép cơ thể thực hiện các chức năng trao đổi chất và miễn dịch để ngăn ngừa bệnh tật phát triển.

Nếu mất đi sự cân bằng lành mạnh thì có thể giống như một hệ sinh thái đã mất đi quá nhiều loài thực vật hoặc động vật quan trọng và đối mặt với sự sụp đổ, hoặc không thể đối phó với một loài xâm lấn gây ra sự tàn phá về sau. Khi điều này xảy ra với hệ vi sinh vật thì được gọi là “rối loạn hệ vi sinh vật”.

Rối loạn hệ vi sinh vật có liên quan đến nhiều bệnh từ đường tiêu hóa đến rối loạn chuyển hóa và rối loạn thần kinh. Theo một bài báo năm 2021 đăng trên Tạp chí Dinh dưỡng lâm sàng châu Âu cho thấy hệ vi sinh vật đường ruột có liên quan đến bệnh tim mạch, hen suyễn, dị ứng, bệnh chàm và bệnh gan nhiễm mỡ không do rượu.

Việc bệnh tật gây ra sự mất cân bằng hay sự mất cân bằng gây ra bệnh tật cần phải kiểm tra kỹ hơn. Số lượng các rối loạn có thể xảy ra cũng là một lĩnh vực nghiên cứu đang phát triển.

Vi khuẩn và virus

“Vi khuẩn cộng sinh hiệu chỉnh ngưỡng kích hoạt của khả năng miễn dịch chống virus bẩm sinh,” là tiêu đề của một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Miễn dịch (Immunity) vào năm 2012. Nói cách khác, những vi khuẩn này giúp hệ miễn dịch bảo vệ cơ thể khỏi sự nhân lên của virus, bệnh nặng và cái chết. Nghiên cứu chỉ ra rằng việc mất vi khuẩn cộng sinh có liên quan đến việc bệnh trở nặng và gây tử vong ở bệnh cúm và việc điều trị bằng men vi sinh có hiệu quả đối với bệnh viêm dạ dày ruột do virus và bệnh nhiễm trùng đường hô hấp do virus.

Thậm chí gần đây hơn, mối quan hệ giữa vi khuẩn và COVID-19 đã cho thấy khả năng vi khuẩn tạo ra khả năng miễn dịch bảo vệ chống lại việc nhiễm virus.

Tiến sĩ Sabine Hazan là một nhà nghiên cứu và bác sĩ chuyên khoa tiêu hóa đã giải thích tại Hội nghị Hệ vi sinh vật Malibu gần đây rằng những phát hiện nghiên cứu của bà cho thấy lợi khuẩn Bifidobacteria ở mức cao dường như tạo ra một yếu tố bảo vệ chống lại COVID-19.

Nghiên cứu “Các vi khuẩn bị mất của COVID-19” do tiến sĩ Hazan đứng đầu đã xem xét các phản ứng khác nhau đối với COVID-19 trong các gia đình có tiếp xúc gần và kết luận rằng mức độ lợi khuẩn Bifidobacterium thấp hơn có liên quan đến việc nhiễm virus COVID-19. Một điều chưa biết là liệu mức lợi khuẩn Bifidobacterium thấp hơn là do nhiễm COVID-19 hay do các đối tượng có mức lợi khuẩn Bifidobacterium thấp trước đó khiến họ dễ bị nhiễm COVID-19 hơn.

Vì virus được biết là có thể xâm nhập vào một quần thể vi sinh vật đã bị thay đổi nên tiến sĩ Hazan cho rằng sự phổ biến của tình trạng mất cân bằng quần thể vi sinh vật ở Mỹ có thể giải thích tại sao COVID-19 lại tấn công mạnh mẽ ở đây như vậy.

Tiến sĩ Hazan phát biểu: “Có thể do lợi khuẩn bị mất nên khiến chúng ta dễ bị nhiễm COVID. Chúng ta đã mất đi lợi khuẩn bifidobacteria và chúng ta cần bổ sung các lợi khuẩn này. Hệ vi sinh vật có vai trò quan trọng trong việc này. Đây chính là pháp y của y học.”

Một nghiên cứu năm 2020 trên tạp chí Tế bào (Cell) cho thấy các nghiên cứu trong tương lai có thể xác định loại vi khuẩn cộng sinh nào có thể được sử dụng trong việc điều trị tăng cường khả năng kháng virus tự nhiên. Các nhà nghiên cứu hình dung một tương lai mà người ta sử dụng hệ vi sinh vật không chỉ như một công cụ chẩn đoán mà còn can thiệp để đạt được các tác dụng chữa bệnh mong muốn.

Vi khuẩn và sức khỏe

Tất nhiên, khi các nhà nghiên cứu hướng tới một tương lai thú vị với đầy những khả năng thì họ cũng nhận ra tầm quan trọng của việc tìm ra cách thức vi sinh vật trở nên rối loạn sinh học. Nhiều nhà nghiên cứu đang đặt câu hỏi liệu chúng ta có thể áp dụng những bài học nào để ngăn ngừa bệnh tật ngay từ đầu.

Ngày nay chúng ta biết rằng quá trình hình thành hệ vi sinh vật bắt đầu từ khi sinh, khi trẻ sơ sinh nhận được vi khuẩn từ mẹ giúp trẻ ngăn chặn việc vi khuẩn có hại lợi dụng cơ hội xâm nhập vào hệ vi sinh vật của trẻ. Và khi lớn lên, chúng ta thu nhận vi khuẩn theo hai cách: theo chiều dọc (từ cha mẹ) hoặc theo chiều ngang (từ môi trường, bao gồm cả thực phẩm).

Sự hình thành theo chiều dọc của hệ vi sinh vật của chúng ta có thể bắt đầu từ trong bụng mẹ, mặc dù nghiên cứu này mới chỉ là sơ bộ. Nói cách khác, chúng ta nhận được một số vi khuẩn từ mẹ trước khi được sinh ra. Một số nghiên cứu cho thấy con người cũng thu thập các vi khuẩn khác khi đi qua ống âm đạo lúc được sinh nở, mặc dù những phát hiện gần đây đã bác bỏ điều này. Sự gần gũi của chúng ta với cha mẹ, cũng như việc bú sữa mẹ, cũng tạo ra vi khuẩn.

Nghiên cứu cho thấy việc trẻ sinh mổ hoặc tiếp xúc với kháng sinh sớm có nhiều khả năng mắc các bệnh viêm nhiễm và béo phì có khả năng liên quan đến chứng loạn khuẩn. “Cấy vi sinh âm đạo” là một phương pháp nhằm ngay lập tức phục hồi hệ vi sinh vật của trẻ thành một hệ sinh thái bình thường hơn (dùng cho trẻ sinh mổ), mặc dù quy trình này vẫn còn đang trong vòng nghi vấn.

Trong quy trình đơn giản này, bác sĩ sẽ đưa một miếng gạc vô trùng vào âm đạo của người mẹ trước khi sinh mổ và sau đó lau lên toàn bộ khuôn mặt và cơ thể của trẻ sơ sinh nhằm cố gắng tái tạo sự tiếp xúc với vi khuẩn giống như ca sinh thường.

Đã có một số tranh cãi liên quan đến quy trình này vì người mẹ có thể có vi khuẩn gây bệnh hoặc thậm chí là virus như COVID-19. Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ coi dịch tiết âm đạo là “vật phẩm sinh học”, theo các quy định mới về thuốc.

Các nghiên cứu đang được tiến hành để xác định xem đây có phải là một chiến lược y tế công cộng hiệu quả để cải thiện kết quả sức khỏe hay không. Điều này có khả năng mở ra cơ hội cho “liệu pháp sinh học sống”, là một sản phẩm hiến tặng tiêu chuẩn dành cho trẻ có mẹ bị nhiễm trùng hoặc bệnh tật.

Lợi khuẩn Bifidobacterium là một trong những vi khuẩn đầu tiên xâm nhập đường tiêu hóa và được cho là có nhiều tác dụng tăng cường sức khỏe. Sự đa dạng của vi khuẩn tăng lên nhanh chóng trong năm đầu đời của trẻ, chậm lại khi trẻ 3 tuổi và trở nên giống với người lớn hơn khi trẻ 5 tuổi.

Tuy nhiên, hệ vi sinh vật đường ruột của trẻ ít đa dạng hơn và khác biệt đáng kể so với hệ vi sinh vật đường ruột của người lớn khỏe mạnh. Khi lớn lên, chúng ta bắt đầu thu nhận vi khuẩn theo chiều ngang từ các nguồn môi trường như thực phẩm, người khác và động vật.

Hệ vi sinh vật của chúng ta tiếp xúc với vi khuẩn và các vi sinh vật khác giúp hình thành và củng cố nó khoẻ mạnh nhưng đồng thời cũng tiếp xúc với môi trường có thể giết chết một số hệ vi sinh vật và khiến những loài khác sinh sôi nảy nở.

Bởi vì chúng ta hiểu rất ít về hệ vi sinh vật nên thật khó để biết chính xác sự cân bằng lành mạnh của vi khuẩn trông như thế nào. Các nhà nghiên cứu đang cố gắng tìm hiểu xem liệu có một hệ vi sinh vật tiêu chuẩn vàng hay thậm chí là một hệ vi sinh vật bình thường hay không.

Bài tiếp theo: Các nhà khoa học hiện đang vật lộn với nhiệm vụ dường như bất khả thi là tạo ra một tiêu chuẩn cho hệ vi sinh vật lý tưởng. Scott Jackson từ Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia giải thích sự thiên vị của con người có thể làm việc nghiên cứu trở nên phức tạp như thế nào.

Nhiều tiến bộ y tế quan trọng nhất của những thập kỷ trước dựa trên việc ngăn chặn bệnh truyền nhiễm đe dọa con người. Thật không may, nhiều nghiên cứu gần đây đã tiết lộ cuộc chiến chống vi khuẩn cũng đang giết chết những lợi khuẩn cần thiết cho sức khỏe con người. Đọc Phần 1 – Khoa học mới về vi sinh vật: Diệt khuẩn bằng kháng sinh có thể là thiển cận