Những năm gần đây, các nhà khoa học đã công bố một loạt thông tin về mối liên quan giữa hệ gen vi sinh vật đường ruột microbiome và sức khỏe con người. Gần đây, một nghiên cứu đăng tải trên tạp chí Cell cũng chỉ ra vai trò quan trọng của hệ vi sinh vật này tới căn bệnh Parkinson.
Mục lục
Nhóm tác giả khẳng định: sự thay đổi hệ gen vi sinh vật đường ruột của các chuột bị Parkinson đã dẫn tới những bất thường ở não bộ và các đặc điểm giảm khả năng vận động.
Phát hiện này có thể giúp chúng ta sớm tìm ra phương pháp điều trị bệnh Parkinson – một rối loạn vận động tiến triển đang ảnh hưởng tới khoảng 1 triệu người Mỹ.
Trưởng nhóm nghiên cứu, ông Sarkis Mazmanian, Viện nghiên cứu Công nghệ California ở Pasadena nói: “Chúng tôi đã lần đầu tiên tìm ra mối liên hệ sinh học giữa hệ gen vi sinh vật đường ruột và bệnh Parkinson”.
“Tổng quát hơn, nghiên cứu này đã hé lộ rằng bệnh thoái hóa thần kinh có thể bắt nguồn từ trong ruột, không chỉ từ não bộ như chúng ta đã biết trước đó.”
Hệ gen vi sinh vật đường ruột và sức khỏe
Trong ruột của chúng ta đang có hàng chục nghìn tỷ vi sinh vật sinh sống, với tối thiểu 1,000 loài vi khuẩn đã biết và hơn 3 triệu gen.
Trong khi một phần ba số vi khuẩn trong ruột thường gặp ở hầu hết mọi người, hai phần ba còn lại là đặc trưng riêng của mỗi cá thể. Chúng phát triển cùng con người từ bé tới lớn. Chúng phụ thuộc vào chế độ dinh dưỡng, lối sống và sự tiếp xúc môi trường của mỗi người.
Thú vị hơn, các nhà khoa học đang tìm hiểu xem sự thay đổi hệ gen vi sinh vật đường ruột microbiome tác động gì tới sức khỏe và các nguy cơ bệnh tật của con người. Nhiều nghiên cứu đã cho thấy mối liên hệ giữa những thay đổi này tới bệnh béo phì, ung thư, thậm chí là các bệnh tâm thần như tự kỷ, lo âu và trầm cảm.
Mazmanian và cộng sự đã củng cố thêm mối liên hệ giữa ruột và não bộ bằng nghiên cứu mới này của họ.
Nghiên cứu trước đó của nhóm đã chỉ ra rằng hệ gen vi sinh vật đường ruột bị biến đổi ở các bệnh nhân Parkinson. Những bệnh nhân này thường bị táo bón và gặp các vấn đề đường tiêu hóa khác nhiều năm trước khi khởi phát các triệu chứng về vận động.
Ông Mazmanian nói: “Đáng chú ý là, 70% neron trong hệ thần kinh ngoại biên không nằm ở não hay tủy sống mà là ở đường ruột. Và hệ thống thần kinh ruột lại được kết nối trực tiếp tới hệ thần kinh trung ương thông qua dây thần kinh phế vị.”
“Những vấn đề đường tiêu hóa thường xuất hiện trước các triệu chứng về vận động nhiều năm, và phần lớn các ca Parkinson có nguyên nhân từ môi trường. Vì vậy, chúng tôi đặt ra giả thuyết rằng vi khuẩn trong dạ dày có thể liên quan tới căn bệnh Parkinson này.”
Chuột vô khuẩn bị Parkinson thể hiện khả năng vận động tốt hơn
Để kiểm chứng giả thuyết, Mazmanian và các cộng sự đã sử dụng chuột bị biến đối gen để biểu hiện quá mức protein alpha-synuclein, loại protein có thể liên quan tới sự phát triển của bệnh Parkinson.
Kết quả là các con chuột đã xuất hiện những triệu chứng vận động và tổng hợp alpha-synuclein, những đặc điểm của căn bệnh Parkinson.
Có 2 nhóm chuột được thí nghiệm: chuột vô khuẩn – được nuôi trong môi trường hoàn toàn tiệt trùng do vậy bị thiếu hụt vi khuẩn đường ruột, và chuột thường – nuôi trong môi trường thường và hệ vi khuẩn đường ruột rất đa dạng.
Khi cả 2 nhóm chuột được kiểm tra khả năng vận động – như chạy trên máy chạy bộ và băng qua cầu –chuột vô khuẩn đã có kết quả tốt hơn chuột bình thường.
Điều phối nghiên cứu, tiến sỹ sinh học và công nghệ sinh học Timothy Sampson tại Viện nghiên cứu Công nghệ California nói: “Đây là khoảnh khắc “eureka” tuyệt vời của chúng tôi.”
“Những con chuột này có đặc điểm gen giống nhau, cả 2 nhóm chuột đều sản sinh quá nhiều alpha-synuclein. Sự khác biệt duy nhất là có hay không có hệ vi sinh vật đường ruột. Khi không có gen vi sinh vật đường ruột, những con chuột này có khả năng vận động bình thường dù cơ thể vẫn sản sinh quá nhiều alpha-synuclein.
“Giờ chúng tôi có thể tự tin khẳng định rằng hệ vi khuẩn đường ruột điều hòa và thậm chí là yếu tố cần có để biểu hiện triệu chứng bệnh Parkinson.”
Hệ vi khuẩn đường ruột ở bệnh nhân Parkinson làm khởi phát các triệu chứng tương tự ở chuột
Sau đó, các nhà khoa học đã cấy vi khuẩn đường ruột (được phân lập từ mẫu phân) của những bệnh nhân Parkinson hoặc người khỏe mạnh vào chuột vô khuẩn.
Những con chuột được nhận vi khuẩn ruột từ bệnh nhân Parkinson bắt đầu biểu hiện các triệu chứng tương tự, bao gồm vấn đề về vận động, tăng sinh alpha-synuclein và viêm. Trong khi đó, những chuột nhận vi khuẩn ruột từ người khỏe mạnh vẫn bình thường.
Thêm vào đó, nhóm nghiên cứu còn thấy rằng những chuột vô khuẩn có triệu chứng Parkinson cũng có nồng độ acid béo chuỗi ngắn cao hơn trong phân.
Nhiều nghiên cứu trước đó đã cho thấy acid béo chuỗi ngắn (short-chain fatty acid) có thể khởi phát những đáp ứng miễn dịch trong não. Như vậy, nhóm tác giả suy đoán rằng sự mất cân bằng acid béo chuỗi ngắn gây ra viêm não. Điều này dẫn tới tổn thương và gây chết tế bào thần kinh, từ đó gây ra biểu hiện bệnh Parkinson.
Sau tất cả, phát hiện này chỉ ra rằng hệ gen vi sinh vật đường ruột rất có thể đóng vai trò tối quan trọng trong căn bệnh Parkinson. Nó hoàn toàn thay đổi niềm tin vốn có trước đây rằng căn bệnh này chỉ hoàn toàn liên quan tới những biến đổi trong não bộ.
“Những phát hiện của chúng tôi cung cấp một mô hình mới về các yếu tố tự nhiên ảnh hưởng tới bệnh Parkinson và rất có thể cả những bệnh thoái hóa thần kinh khác. Khái niệm rằng không chỉ não mà bệnh sinh trong đường ruột cũng có thể tác động tới những bệnh này là một hướng đi cấp tiến. Nó khác biệt hẳn với các nghiên cứu truyền thống trong lĩnh vực thần kinh học.
Bệnh Parkinson rất phức tạp. Cũng có nhiều khuynh hướng di truyền, nguy cơ từ môi trường có thể có vai trò sinh bệnh, nhưng chúng tôi tin rằng những phát hiện của mình đã tìm ra một mảnh ghép quan trong và chưa từng được ghi nhận trong toàn bộ bức tranh về căn bệnh này.”
Những liệu pháp điều trị mới cho bệnh Parkinson
Nghiên cứu này có thể là tiền đề cho những phương pháp điều trị bệnh Parkinson trong tương lai, có thể dưới dạng chế phẩm probiotic và prebiotic.
Mặc dù vậy, trước khi được công nhận, các nhà khoa học vẫn cần xác định chính xác những chủng vi khuẩn nào có liên quan tới Parkinson.
“Chúng ta vẫn chưa có dữ liệu để biết rằng những chủng nào có tác động tốt hoặc xấu lên bệnh Parkinson.”
“Cần phải nhấn mạnh rằng hiện không có kháng sinh hay liệu pháp vi khuẩn nào trên người có thể tạo ra hiệu quả tương tự như những gì chúng tôi đã quan sát thấy trên chuột.”
“Mặc dù vậy, bước tiếp theo chúng tôi sẽ định danh những chủng vi khuẩn cụ thể có thể làm gia tăng tình trạng bệnh Parkinson. Chúng có thể trở thành những dấu ấn sinh học để xác định sớm các bệnh nhân có nguy cơ. Thêm vào đó, những phát hiện này cũng tạo ra nhiều hướng điều trị mới lạ nhằm tránh biến chứng thường gặp khi vận chuyển thuốc điều trị Parkinson tới não, thậm chí có thể an toàn và hiệu quả hơn.”
