Chúng ta đều biết, hệ vi sinh vật đường ruột của con người rất đa dạng. Nếu tính đa dạng này bị giảm sút, hay trong ruột gia tăng quá nhiều các chủng vi khuẩn gây hại thì cấu trúc hệ vi sinh vật sẽ bị mất cân bằng và dẫn tới nhiều rối loạn sinh lý. Đây chính là cơ chế mà các nhà khoa học đang vô cùng quan tâm, vì nó liên quan tới các bệnh chuyển hóa rất quen thuộc với con người ngày nay: béo phì và tiểu đường tuýp 2.
Mục lục
Dưới đây là những bằng chứng cho thấy mối liên quan đặc biệt giữa hệ vi sinh vật đường ruột và tiểu đường tuýp 2, cũng như những hướng điều trị tiềm năng dựa trên mối quan hệ này.
Mối liên quan giữa hệ vi sinh vật đường ruột với bệnh tiểu đường tuýp 2
Một hệ sinh thái với nguồn gen khỏe mạnh được định nghĩa bởi tính đa dạng và số lượng vi khuẩn. Hệ vi sinh vật đường ruột phần lớn bao gồm: Firmicutes (64%), Bacteroidetes (23%), Proteobacteria (8%) và Actinobacteria (3%). Sự phân bố thành phần các chủng vi khuẩn này bị ảnh hưởng rất nhiều bởi chế độ ăn, chủng Bacteroides sẽ thống trị trong ruột những người ăn nhiều chất béo động vật, trong khi chủng Prevotella sẽ có xu hướng thống trị nhiều hơn trong ruột những người ăn nhiều cacbonhydrat.
Hệ gen của các vi sinh vật đường ruột trong những bệnh nhân tiểu đường tuýp 2 đã cho thấy sự giảm sút các chủng Firmicutes, Clostridia và tăng tỷ lệ Bacteroidetes : Firmicutes (tỷ lệ liên quan tới nồng độ glucose trong huyết tương).
Lượng vi khuẩn sinh butyrat trong hệ vi sinh vật đường ruột cũng giảm ở các bệnh nhân tiểu đường tuýp 2. Butyrat, acetat, và propionat là những acid béo mạch ngắn được lên men trong ruột già từ chất xơ. Những acid béo mạch ngắn này đóng vai trò quan trọng trong chuyển hóa năng lượng, cần thiết cho việc điều hòa đáp ứng miễn dịch và ngăn khối u bên trong ruột.
Riêng butyrat còn cung cấp năng lượng cho các tế bào biểu mô ruột. Nhờ nuôi dưỡng các tế bào này, butyrat sẽ giúp đảm bảo sự toàn vẹn của ruột và giảm nguy cơ di chuyển các vi khuẩn gram âm qua các lumen ruột, gây ra nội độc tố. Nội độc tố khơi mào cho các đáp ứng viêm cấp thấp, và các đáp ứng viêm này được cho là nguyên nhân tiềm tàng của bệnh tiểu đường tuýp 2.
Kháng sinh
Kháng sinh rất có ích trong việc tiêu diệt các vi khuẩn gây bệnh, nhưng chúng cũng có thể tiêu diệt cả các đồng minh có ích tại đường ruột của chúng ta. Kháng sinh đã được sử dụng sai mục đích điều trị bệnh suốt 50 năm qua để làm tăng sản lượng và sinh trưởng nhanh ở vật nuôi. Qua các nghiên cứu trên chuột, những hoạt động đó đã cho thấy tác động tiêu cực lên các chuỗi chuyển hóa, trong đó có những chuyển hóa dẫn tới bệnh tiểu đường.
Những dữ liệu gần đây trên người cũng đã liên hệ việc sử dụng kháng sinh trên trẻ sơ sinh sẽ dẫn tới những ảnh hưởng lâu dài tới hệ vi sinh vật đường ruột và liên quan tới bệnh béo phì trẻ em. Tương tự, việc sử dụng lâu dài vancomycin đường tiêm ở người lớn cũng đã cho thấy mối liên hệ tới nguy cơ béo phì. Nhưng không chỉ dùng hoặc gián tiếp dùng kháng sinh dài hạn mới dẫn tới nguy cơ này, mà kể cả những đợt dùng kháng sinh ngắn hạn cũng có thể gây ra những ảnh hưởng không thể hồi phục và rộng khắp lên hệ vi sinh vật đường ruột.
Ví dụ, dùng vancomycin đường uống ngắn ngày đã cho thấy mức độ nhạy cảm với insulin ngoại vi đã giảm xuống ở nam giới bị hội chứng chuyển hóa. Điều này là do vancomycin đã làm thay đổi hệ vi sinh vật đường ruột của các bệnh nhân, trong khi amoxicillin không gây ra tác động này.
Chế phẩm prebiotic và probiotic
Chế phẩm prebiotic là các cacbonhydrat không tiêu hóa được, có tác dụng kích thích sự sinh trưởng và hoạt động của các vi sinh vật đường ruột. Sau khi uống, chế phẩm này sẽ tới ruột non, bị lên men để sinh ra các acid béo mạch ngắn và kích thích sự sinh sản của các vi khuẩn sống tại đây. Các chế phẩm prebiotic có thể lấy từ nhiều nguồn thức ăn đa dạng, như măng tây, lúa mạch, tỏi, hành và cám lúa mì. Dưa chua và các thực phẩm lên men (kimchi, sữa chua, đậu tương lên men) đều là những nguồn cung cấp prebiotic và probiotic rất tốt.
Bifidobacteria và lactobacilli là những chủng thường dùng nhất trong các sản phẩm bổ sung probiotic. Các chủng vi khuẩn này mang lại những thay đổi đặc trưng cho thành phần và hoạt động của hệ vi sinh vật đường ruột: chúng tiết ra chất kháng khuẩn, cạnh tranh với các vi khuẩn gây hại khác, củng cố hàng rào bảo vệ tại ruột, và điều hòa hệ miễn dịch. Những nghiên cứu trên mô hình người và động vật cho thấy việc sử dụng các chế phẩm probiotic có thể giúp chế ngự căn bệnh tiểu đường.
Điều chỉnh chế độ ăn
Những thay đổi trong chế độ ăn đã cho thấy khả năng điều chỉnh hoạt động chuyển hóa của vi khuẩn trong ruột người. Trong một nghiên cứu, các bệnh nhân béo phì bị tiểu đường tuýp 2 được yêu cầu theo chế độ ăn giảm chất béo hoặc giảm cacbonhydrat. Kết quả cho thấy lượng chủng Bacteroidetes tăng còn Firmicutes đã giảm xuống ở những người này.
Trong một nghiên cứu khác, những bệnh nhân tiểu đường tuýp 2 được duy trì một trong hai chế độ kiểm soát calo: chế độ thực dưỡng giàu chất xơ và chế độ ăn vùng Địa trung hải (mẫu chứng). Chế độ ăn thực dưỡng có nhiều cacbonhydrat, hạt đậu, các sản phẩm lên men, muối biển, trà xanh và không có protein động vật, chất béo hay đường thêm vào.
Cả hai chế độ đều có hiệu quả trong việc cải thiện tình trạng rối loạn sinh lý – tăng sự đa dạng trong hệ vi sinh vật đường ruột, và tăng các vi khuẩn chuyển hóa acid béo mạch ngắn. Mặc dù vậy, chế độ ăn thực dưỡng cho thấy hiệu quả hơn chế độ ăn Địa trung hải trong việc giảm glucose lúc đói và sau ăn, A1C, cholesterol huyết thanh, mức độ kháng insulin, BMI và số đo vòng eo và hông. Chỉ có chế độ ăn thực dưỡng mới chống lại nhóm vi khuẩn tăng sinh phản ứng viêm.
Metformin
Metformin có các tác động điều trị lên thành phần hệ vi sinh vật đường ruột và quá trình tổng hợp các acid béo mạch ngắn. Trong một nghiên cứu so sánh gen hệ vi sinh vật, các bệnh nhân tiểu đường tuýp 2 được điều trị bằng metformin đã có nhiều vi khuẩn sinh butyrat hơn những người không dùng. Dùng metformin còn có xu hướng làm tăng chủng Lactobacillus khi tình trạng tiểu đường tuýp 2 cải thiện. Các nhà khoa học cũng có thể nói rằng bệnh nhân nào đã được điều trị bằng metformin dựa trên đặc trưng phân loại microbiome ở ruột của họ.
Cấy phân vi sinh
Cấy phân vi sinh hay liệu pháp vi khuẩn, là quá trình chuyển các vi khuẩn trong phân của một người khỏe mạnh sang người bệnh. Liệu pháp này đã được sử dụng cho những bệnh nhân bị viêm đại tràng do Clostridium difficile tái phát để bổ sung các vi khuẩn có lợi vào đường ruột sau khi dùng kháng sinh phổ rộng. Trong một thử nghiệm ngẫu nhiên mù đôi có đối chứng, những bệnh nhân nam kháng insulin được nhận mẫu tự ghép autologous (truyền lại từ các mẫu phân của chính người đó) hoặc dị ghép allogenic (các mẫu phân từ một người khác hiến tặng). Mẫu dị ghép cho thấy mức độ đa dạng của các chủng vi sinh vật và các chủng sinh butyrat tăng lên, do đó cải thiện sự nhạy cảm của cơ ngoại vi với insulin rõ rệt hơn.
Phẫu thuật giảm cân Bariatric Surgery
Phẩu thuật giảm cân, đặc biệt là phương pháp nối tắt dạ dày kiểu Roux-en-Y, là một công cụ đắc lực để chữa bệnh béo phì. Sáu bệnh nhân (5 trong số đó bị tiểu đường) được điều trị bằng phương pháp này đã thay đổi đáng kể hệ vi sinh vật đường ruột sau 3 tháng phẫu thuật. BMI của họ đã giảm 15 – 32%, protein phản ứng C giảm xuống ở 5 trong số 6 bệnh nhân, và tình trạng tiểu đường tuýp 2 giảm ở tất cả các bệnh nhân này. Sau phẫu thuật, hệ vi sinh vật đường ruột thay đổi đáng kinh ngạc, với lượng vi khuẩn Proteobacteria tăng lên, trong khi lượng Firmicutes và Bacteroides giảm xuống. So với nhóm đối chứng, các bệnh nhân nhóm phẫu thuật có một số chủng vi khuẩn trong ruột tăng lên rõ rệt hơn.
Như vậy, những thay đổi này là do việc phẫu thuật ở ruột chứ không phải do trọng lượng cơ thể của họ giảm xuống.
Kết luận
Chúng ta mới đang tìm hiểu về hệ gen vi sinh vật đường ruột và mối liên hệ của nó với sức khỏe và bệnh tật ở người. Với các bệnh nhân bị tiểu đường tuýp 2, rất nhiều can thiệp có thể thực hiện để đưa hệ vi sinh vật này về trạng thái khỏe mạnh. Can thiệp bằng chế độ ăn, prebiotic hoặc probiotic, cấy phân và phẫu thuật cơ sở có thể tác động tới thành phần vi khuẩn trong ruột, nhằm mục đích ngăn ngừa và/hoặc chữa bệnh. Trong tương lai, các đặc trưng vi sinh vật đường ruột của mỗi người sẽ có thể là những dấu hiệu chẩn đoán bệnh từ sớm.
Benh.vn
