Microbiome – “bộ gen thứ hai” của con người

Điều thú vị là, “bộ gen thứ hai” này tác động lên sức khỏe của con người, nhưng lại không phải gen người.

Vậy microbiome là gì?

Ở mọi nơi trên cơ thể người, có một hệ sinh thái với hàng ngàn tỷ vi sinh vật gồm vi khuẩn, vi rút, động vật nguyên sinh, nấm… đang cư ngụ và sinh sống. Chúng sống trên da, mũi, miệng…, nhưng nhiều nhất là ở ruột già với khoảng 1.000 loài. Đa số chúng là những loài hữu ích hoặc hoàn toàn vô hại. Chúng được gọi chung là hệ vi sinh vật microbiota.

Khái niệm “microbiome” được đưa ra vào năm 1990 bởi bác sĩ David Relman từ Đại học Standford. Theo các nghiên cứu ước lượng, số tế bào người là khoảng 10 ngàn tỉ và chứa khoảng 23.000 gen khác nhau. Trong khi trên cơ thể có hơn 100 ngàn tỷ vi sinh vật với hơn 3 triệu gen “không người” khác nhau. Và toàn bộ hệ gen của các vi sinh vật đang cư ngụ ở bên ngoài và bên trong cơ thể người này được gọi là “microbiome”.

Tổng trọng lượng microbiome ở một người trưởng thành khoảng 1.5 kg, xấp xỉ trọng lượng bộ não. Số gen của microbiome chiếm tới 90% gen người đang có. Vậy nên, có thể nói “con người chính là microbiome” hay “microbiome tạo nên con người”. Đây là chiếc chìa khóa làm nên những ảnh hưởng to lớn của những vi sinh vật này trong y học.

Vai trò “bộ gene thứ hai” của con người

Mặc dù được biết đến từ lâu, nhưng những tác động của microbiome chỉ mới được chú ý vài năm gần đây.

Con người và các vi sinh vật tạo nên microbiome đều cần đến nhau. Những vi sinh vật này coi cơ thể người là “nhà”. Tại “nhà”, chúng sẽ giúp con người tiêu hóa thức ăn, hấp thụ được vitamin, khoáng chất và tăng cường hệ miễn dịch cơ thể.

Những vi khuẩn tạo nên microbiome tập trung phần lớn tại ruột. Ở đây, microbiome đặc biệt quan trọng trong quá trình “huấn luyện” hệ miễn dịch nhận biết nhằm bảo vệ loài vi sinh vật có ích và tiêu diệt loài có hại.

Với hướng tiếp cận từ microbiome, nhiều nghiên cứu về các bệnh tự miễn như bệnh dạ dày, bệnh Crohn (một bệnh viêm ruột chưa xác định rõ nguyên nhân), thấp khớp, tim mạch… cũng đều có thể được thực hiện. Như vậy trong tương lai, chỉ bằng chế độ ăn uống, chúng ta có thể thay đổi các vi sinh vật trong đường ruột và cải thiện khả năng miễn dịch của chính mình.

Thú vị hơn, khi đào sâu về cách thức microbiome giao tiếp với hệ thần kinh và hệ nội tiết, nhiều nghiên cứu còn cho thấy microbiome thậm chí còn ảnh hưởng tới tâm trạng, mức độ lo âu, căng thẳng và trầm cảm của chúng ta. Vậy nếu bạn đang cảm thấy vui vẻ? Rất có khả năng là do hoạt động của các vi sinh vật tạo nên microbiome bên trong bạn đó.

Microbiome thực sự ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe con người, thậm chí còn hơn cả những đặc điểm di truyền mà ta thừa hưởng được từ gen bố mẹ. Vậy nên khoa học còn gọi microbiome là “bộ gen thứ hai của con người”. Cùng với cách gọi này, những nghiên cứu tiếp theo về microbiome thực sự đang định nghĩa lại khái niệm “chăm sóc sức khỏe” theo một cách hoàn toàn mới.

Chăm sóc sức khỏe hay “Chăm sóc microbiome”

Trong lúc chào đời, mỗi người được tiếp xúc với các vi sinh vật từ cơ thể người mẹ. Những vi sinh vật này chính là món quà vĩ đại mà mẹ trao tặng cho chúng ta, bởi đó là nguồn microbiome đầu tiên bảo vệ con người trong những ngày đầu tiên tiếp xúc thế giới.

Suốt cuộc đời mỗi người, microbiome sẽ liên tục được xây dựng và ngày càng hoàn thiện thông qua các yếu tố môi trường và sinh lý như không khí, chế độ ăn uống, đối tượng giao tiếp, tình trạng nhiễm bệnh… Khi con người tiếp xúc với vi sinh vật mới, microbiome của chúng ta cũng phát triển, và các hệ thống miễn dịch, thần kinh, nội tiết… cũng nhờ đó mà phát triển theo. Vì vậy, trong khi các gen di truyền của người là cố định thì “bộ gen thứ hai” này lại có thể thay đổi.

Lĩnh vực di truyền học trong tương lai chắc chắn sẽ tập trung vào việc sử dụng microbiome làm cơ sở để đánh giá nguy cơ, chăm sóc y tế và điều trị bệnh. Các nhà khoa học đang cố gắng tìm ra mối liên hệ giữa microbiome và một vài bệnh thường gặp như bệnh tự miễn, rối loạn chuyển hóa, béo phì, tiểu đường… Việc giải mã dần microbiome sẽ hỗ trợ tích cực cho các phương pháp điều trị đang có, cũng như giúp cải thiện việc chăm sóc sức khỏe con người.

Một ví dụ, các chuyên gia đã khám phá ra rằng trong ruột của người Nhật có một vài chủng vi sinh vật rất đặc trưng mà người phương Tây không có. Các vi sinh vật này được hình thành từ chế độ ăn giàu tảo biển. Và nhờ có chúng, hệ miễn dịch của người dân xứ hoa anh đào luôn khỏe mạnh, và họ có được tuổi thọ trung bình cao nhất thế giới.

Trong nghiên cứu khác, những người béo phì lại có nồng độ vi khuẩn Enterobacter cloacae cao trong ruột. Vi khuẩn enterobacter vốn được biết đến với khả năng sinh độc tố và gây rối loạn quá trình trao đổi chất. Theo hướng này, nếu kiểm soát thực phẩm và môi trường sống giúp hạ nồng độ enterobacter trong ruột, một người béo phì có thể giảm thể trọng đáng kể mà không cần quá khắt khe trong chế độ tập luyện và ăn kiêng.

Như vậy, chúng ta có thể cải thiện sức khỏe bằng việc thay đổi microbiome. Nhưng điều này lại tạo ra thách thức khác cho các chuyên gia: thế nào là một microbiome khỏe mạnh, và làm sao để đạt được điều đó?

Làm sao để xác định microbiome khỏe mạnh?

Xác định microbiome khỏe mạnh rõ ràng không phải việc đơn giản. Để dễ hiểu, chúng ta có thể biết rõ tác dụng của hai loại thực phẩm A và B, nhưng khó có thể dự đoán được điều gì sẽ xảy ra khi những chất dinh dưỡng trong hai loại đó được kết hợp với các vi sinh vật đường ruột. Đó là nguyên nhân tại sao một số người dùng rất nhiều thực phẩm bổ dưỡng nhưng cơ thể họ vẫn không cải thiện.

Để xác định microbiome khỏe mạnh hay không, các nhà khoa học cần dựa trên nhiều yếu tố như thành phần, số lượng và cách thức các vi sinh vật trong microbiome tương tác với tế bào, cũng như kết hợp các yếu tố di truyền, môi trường sống, văn hóa…

Trước đây, nghiên cứu microbiome rất khó khăn bởi chúng không phải là thứ có thể nuôi cấy trong phòng thí nghiệm. Nhưng các công nghệ hiện nay đã cho phép các nhà khoa học có thể phân lập và nghiên cứu các vật liệu di truyền cùng hệ vi sinh vật. Một số dự án nghiên cứu về microbiome đã và đang được triển khai, trong đó có những dự án quy mô lớn như “The American Gut Project” hay “The Human Microbiome Project”.

Một số nghiên cứu cho thấy chế độ ăn kiêng Paleo cũng có thể góp phần hình thành microbiome khỏe mạnh. Chế độ ăn kiêng Paleo học theo người tiền sử, loại ngũ cốc, muối, đậu, thức ăn chế biến sẵn, sữa và đường tinh chế khỏi thực đơn và chỉ ăn thịt cá, rau củ và trái cây. Tuy nhiên, theo những bằng chứng mới nhất, giống như ADN, microbiome của mỗi người là độc nhất vô nhị, nên chế độ ăn thích hợp cho mỗi người và mỗi microbiome của họ cũng sẽ khác nhau tương ứng.

Vậy làm sao để hiểu rõ “bản đồ microbiome” phù hợp với mỗi người và làm thế nào để điều chỉnh chế độ ăn uống, sinh hoạt, môi trường để tạo nên microbiome khỏe mạnh vẫn còn là một thách thức với chúng ta. Trong khi chờ đợi các nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu, trước tiên hãy nghe theo lời khuyên của các chuyên gia: ăn nhiều chất xơ, các loại rau củ, đa dạng dinh dưỡng và không quá lạm dụng kháng sinh để bảo vệ các vi sinh vật có ích tạo nên microbiome.