Sự ảnh hưởng của hệ vi sinh vật cư trú trong đường ruột con người đến sức khỏe ngày càng được quan tâm trong những năm gần đây.
Từ trẻ sơ sinh đến người cao tuổi, từ các bộ lạc nguyên thủy đến các xã hội hiện đại, các bằng chứng đã cho thấy mối liên hệ giữa các vai trò sinh lý quan trọng của hệ vi sinh vật đường ruột trong cơ chế bệnh sinh của nhiều loại bệnh chuyển hóa, miễn dịch và thần kinh ở người.
1. TỔNG QUAN
Trong cơ thể con người có hàng nghìn tỷ vi sinh vật kí sinh, mật độ tập trung cao nhất của chúng được tìm thấy ở khoang ruột và tạo thành cộng đồng vi sinh vật phức tạp gọi là hệ vi sinh vật đường ruột. Hệ vi sinh này bắt đầu hình thành trong ruột trẻ sơ sinh ngay sau khi sinh. Trẻ sinh thường được nhận hệ khuẩn chí nền qua môi trường âm đạo của mẹ.
Trong khi đó, với trẻ sinh mổ, các vi khuẩn từ da bụng mẹ và từ dụng cụ trong phòng mổ là những vi sinh vật đầu tiên thâm nhập vào hệ thống niêm mạc. Sau đó các vi sinh vật tiếp tục phát triển cả về số lượng và loài cho tới khi 3 tuổi, hệ vi sinh vật của trẻ được coi là hoàn thiện như của người trưởng thành. Sự hình thành và phát triển tương tác của hệ vi sinh vật đường ruột ban đầu này được cho là do (ít nhất một phần) thúc đẩy và điều chỉnh bởi các chất có trong sữa mẹ.
Thành phần của hệ vi sinh vật đường tiêu hóa rất đa dạng, do đó sự tương tác giữa chúng và với vật chủ có thể bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố môi trường như chẳng hạn như pH, nồng độ oxy/trạng thái oxy hóa khử, sự sẵn có của chất dinh dưỡng, hoạt động của nước và nhiệt độ để hình thành các quần thể sinh vật khác nhau, phát triển và thực hiện các hoạt động khác nhau.
Sự thay đổi về các tính chất của hệ sinh vật đường ruột như giảm tính đa dạng hoặc mất cân đối về thành phần có thể ảnh hưởng đến các bệnh đường ruột ở trẻ sơ sinh hoặc các bệnh biểu hiện ở giai đoạn sau của cuộc đời bao gồm hen suyễn, bệnh viêm ruột và rối loạn chuyển hóa.
2. VAI TRÒ CỦA HỆ VI SINH VẬT ĐƯỜNG RUỘT
Các thành viên phong phú và đa dạng của hệ vi sinh vật đường ruột của con người đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sức khỏe con người bằng cách hỗ trợ phân giải thức ăn để giải phóng các chất dinh dưỡng mà vật chủ không thể tiếp cận được, bằng cách thúc đẩy sự phân hóa tế bào vật chủ, bảo vệ vật chủ khỏi sự xâm chiếm của mầm bệnh, kiềm chế sự phát triển của các vi khuẩn gây bệnh và bằng cách kích thích/điều chỉnh hệ thống miễn dịch.
Sự mất cân bằng của các thành phần vi sinh do các yếu tố gây rối loạn sẽ dẫn đến trạng thái “loạn khuẩn” – sự suy giảm số lượng của các vi sinh vật có lợi (lợi khuẩn) và sự phát triển của các vi sinh vật gây bệnh. Các nghiên cứu dịch tễ học khác nhau đã thiết lập mối tương quan rõ ràng giữa một mặt là các yếu tố gây rối loạn hệ vi sinh vật đường ruột trong thời thơ ấu và mặt khác là các rối loạn miễn dịch và chuyển hóa sau này. Một hệ vi sinh khỏe mạnh đóng các vai trò quan trọng như:
Hỗ trợ tiêu hóa thức ăn
Ở trẻ sơ sinh, các vi khuẩn Bifidobacteria kết hợp với các loại vi khuẩn khác nhau để sử dụng hiệu quả các oligosaccharide trong sữa mẹ bằng cách tiết ra các enzyme để phân giải và tạo thành sản phẩm tiêu hóa có thể hấp thu được. Lactobacillus sản xuất ra enzyme lactase giúp phân giải đường sữa, hạn chế dị ứng sữa ở những người bất dung nạp lactose.
Sản xuất các vitamin, hợp chất có lợi
Một số vi khuẩn như Bifidobacterium và Faecalibacterium sản xuất acid béo chuỗi ngắn (SCFAs) bằng cách chuyển hóa chất xơ, tổng hợp vitamin B và K2, chuyển hóa nhiều loại hợp chất như sterol và các chất ngoại sinh.
Hàng rào miễn dịch
Một số dòng vi khuẩn như Bifidobacterium Longum (Br-108) có thể kích hoạt các tế bào miễn dịch như tế bào lympho T, tăng cường hoạt động của đại thực bào, tế bào giết tự nhiên (NK), tham gia vào các đáp ứng viêm và từ đó có thể làm giảm viêm, dị ứng. Lactobacilli và Bifidobacteria giải phóng ra các chất kháng khuẩn (mucin), tăng sản xuất và hình thành kháng thể miễn dịch IgA tiết của đại thực bào để chống lại các vi khuẩn gây bệnh và độc tố trong ruột.
Chống lại sự xâm nhập của nguồn bệnh
Các vi khuẩn có lợi sản sinh ra acid ức chế sự tăng trưởng của hại khuẩn. Sự phát triển của các vi khuẩn có lợi cạnh tranh nguồn thức ăn, không gian sống với các loại vi khuẩn gây bệnh, giảm độc lực của chúng, từ đó có thể làm giảm các rối loạn tiêu hóa như tiêu chảy do nhiễm khuẩn.
Kích thích nhu động ruột
SCFAs, chẳng hạn như axetat, propionat và butyrat, chủ yếu được tạo ra bởi quá trình lên men vi khuẩn kỵ khí ở ruột già có thể kích thích lưu lượng máu ở ruột kết, tăng cường nhu động ruột, điều chỉnh sự hưng phấn của tế bào thần kinh làm tăng phản ứng co bóp cơ tròn của đại tràng.
Chống ung thư
Hệ vi sinh vật bị rối loạn là một yếu tố nguy cơ gây ung thư do gây viêm mạn tính, rối loạn điều hòa miễn dịch và các hoạt chất của các vi khuẩn gây ung thư. Các lợi khuẩn như Bifidobacterium và họ Bacteroidales S24–7 bảo vệ chống lại sự suy giảm chất nhầy ở ruột kết do đó làm giảm khả năng thâm nhập của các tác nhân gây viêm và ung thư.
Các vi khuẩn sản xuất chất béo chuỗi ngắn (SCFA) – điều chỉnh sự biểu hiện biểu sinh của nhiều gen liên quan đến ung thư thông qua việc ức chế hoạt động của histone deacetylase, ngăn chặn tình trạng viêm bằng cách tương tác với các thụ thể kết hợp với protein G (ví dụ, GPR43, GPR109a) ở bề mặt tế bào biểu mô ruột kết, và hỗ trợ cân bằng nội môi miễn dịch đường ruột bằng cách điều chỉnh chức năng của tế bào T điều hòa (Tregs).
Ngoài ra, lợi khuẩn trong đường ruột còn có thể hỗ trợ điều trị ung thư như một liệu pháp làm ngăn chặn sự phát triển khối u và tăng đáp ứng điều trị.
Điều hòa các chức năng tâm thần
Hệ vi sinh vật đường ruột khỏe mạnh có liên quan đến hoạt động của hệ thần kinh trung ương bình thường thông qua trục não – ruột. Sự suy giảm hệ vi sinh vật đường ruột đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của chứng tự kỷ và rối loạn tâm trạng, gây ra các bệnh lý về tâm thần, chẳng hạn như lo lắng hoặc trầm cảm, sa sút trí tuệ.
Sự thay đổi tính thấm của ruột dẫn đến việc sản xuất và lan truyền vào máu một nội độc tố gây viêm mạnh, cụ thể là lipopolysaccharide (LPS). Phân tử nhỏ này có ảnh hưởng quan trọng trong việc điều hòa hệ thống thần kinh trung ương, làm tăng hoạt động của các khu vực chịu trách nhiệm kiểm soát cảm xúc như hạch hạnh nhân. Nó cũng dẫn đến việc sản xuất các cytokine gây viêm làm thay đổi hoạt động sinh lý của não, điều chỉnh quá trình tổng hợp neuropeptide.
Tài liệu tham khảo
[1] Y. Liu và c.s., “Gut microbiome in gastrointestinal cancer: a friend or foe?”, Int J Biol Sci, vol 18, số p.h 10, tr 4101–4117, tháng 6 2022, doi: 10.7150/ijbs.69331.
[2] C. Meng, C. Bai, T. D. Brown, L. E. Hood, và Q. Tian, “Human Gut Microbiota and Gastrointestinal Cancer”, Genomics Proteomics Bioinformatics, vol 16, số p.h 1, tr 33–49, tháng 2 2018, doi: 10.1016/j.gpb.2017.06.002.
[3] M. Song và A. T. Chan, “Environmental factors, gut microbiota, and colorectal cancer prevention”, Clin Gastroenterol Hepatol, vol 17, số p.h 2, tr 275–289, tháng 1 2019, doi: 10.1016/j.cgh.2018.07.012.
[4] C. Milani và c.s., “The First Microbial Colonizers of the Human Gut: Composition, Activities, and Health Implications of the Infant Gut Microbiota”, Microbiol Mol Biol Rev, vol 81, số p.h 4, tr e00036-17, tháng 11 2017, doi: 10.1128/MMBR.00036-17.
[5] F. Mangiola, G. Ianiro, F. Franceschi, S. Fagiuoli, G. Gasbarrini, và A. Gasbarrini, “Gut microbiota in autism and mood disorders”, World J Gastroenterol, vol 22, số p.h 1, tr 361–368, tháng 1 2016, doi: 10.3748/wjg.v22.i1.361.
Tìm hiểu bài viết liên quan: https://inrd.vn/
Fanpage: https://www.facebook.com/inrd2022
