Là một nhà khoa học và cũng là một con người, tôi luôn luôn kinh ngạc bởi những khám phá về sức mạnh của hệ vi sinh vật đối với việc xác định đặc điểm  và hình thành chúng ta. Nhưng điều khiến tôi phấn khích nhất là khía cạnh rất thực rằng, khi chúng ta hiểu hơn và thậm chí tác động đến hệ vi sinh vật, nó có thể có khả năng chữa thương cho chúng ta.

Chúng ta đã bắt đầu liên hệ vi trùng của chúng ta với một loạt những bệnh cụ thể, từ những bệnh rõ ràng - như những bệnh truyền nhiễm và bệnh viêm ruột - cho đến những bệnh đáng ngạc nhiên như đa xơ cứng, tự kỷ, hay trầm cảm.

Đáng chú ý là chỉ vì chúng ta biết rằng một con vi trùng có liên quan đến một bệnh cụ thể, thế không có nghĩa là câu trả lời - hay phương pháp chữa bệnh - là loại bỏ vi trùng đó. Thực tế, làm thế có thể phản tác dụng. Kết quả có thể là chế độ ăn hoặc ngăn chặn một loại enzyme (đó là một loại protein xúc tác một phản ứng hóa học nhất định) có thể hiệu quả hơn tấn công trực tiếp vào vi trùng. Và lý do mà có rất nhiều sự tò mò về hệ vi sinh là tiềm năng khám phá những cơ chế hoàn toàn mới để chữa những tình trạng bệnh đã không còn phản ứng đối với những phương pháp chữa trị hiện tại.

Nhưng trước hết, hãy hỏi nhau 1 câu: Làm sao mà chúng ta lại biết những loại vi trùng nhất định liên quan đến các bệnh nhất định?

Ví dụ dễ lấy nhất là những ví dụ mà một loại vi trùng nhất định có ảnh hưởng lớn đến sức khỏe chúng ta, điều này về cơ bản miêu tả cuộc nghiên cứu về bệnh truyền nhiễm suốt 150 năm qua. Nếu bạn tiếp xúc với một loại vi trùng như Salmonella, hay Giardia, hay Mycobacterium (vi trùng gây ra bệnh lao, bạn sẽ ốm. Và sau đó, nếu bạn điều trị đúng loại kháng sinh (hoặc loại thuốc khác), bạn sẽ đỡ hơn.

Nhưng đợi đã: Có phải bạn luôn luôn ốm chỉ vì tiếp xúc với chúng không?

Thực ra, nguy cơ bị ốm của chúng ta phụ thuộc vào sự kết hợp của việc tiếp xúc với vi trùng, cấu tạo gen, và các yếu tố khác. Một vài người sinh ra đã miễn nhiễm với một số bệnh nhất định. Bạn chắc đã nghe về Mary Thương Hàn, một đầu bếp ở New York đầu thế kỷ 20, người mang trong mình vi trùng gây ra bệnh thương hàn. Cô ấy lây nhiễm cho hết gia đình này đến gia đình khác với các món ăn tuyệt ngon của mình pha thêm loại vi trùng không-tuyệt-đến-thế của mình. Nhưng Mary không bao giờ ốm. Cô ấy vốn đã miễn dịch với căn bệnh cô ấy mang trong mình. Sự miễn dịch đó đến từ đâu? Chính những câu hỏi này đã khiến cho những nghiên cứu về chuột trở nên phổ biến: bên cạnh sự thật là chúng ta có thể tiêu diệt loài chuột một cách có nhân đạo hơn, chúng ta cũng có thể lấy bộ gen của chuột. Từ những nghiên cứu này, chúng ta biết rằng tính mẫn cảm đối với cơ bản hầu hết các loại bệnh lây nhiễm phần lớn đều xoay quanh gen. Và những phiên bản chuột của Mary Thương Hàn rất dễ tạo trong phòng thí nghiệm - không chỉ cho bệnh thương hàn mà còn cho một loạt các bệnh lây nhiễm khác. Đó là minh chứng rằng gen của chúng ta ảnh hưởng đến việc loại vi trùng nào khiến mỗi chúng ta bị bệnh.

Chúng ta bắt đầu nhận ra rằng khi chúng ta tiếp xúc với cùng một loại vi trùng, chúng ta có thể mắc nhiều loại bệnh khác nhau, nhưng sẽ chỉ nguy hiểm đối với một vài người trong chúng ta. Chúng ta vẫn cần phải nghiên cứu thêm để lý giải tại sao.

Nhưng trong lúc đó, có một loạt các bệnh chủ yếu mà chúng ta nghi ngờ rằng vi trùng có thể đóng vai trò quan trọng.

Bệnh Viêm Ruột

Bệnh viêm ruột (IBD) là căn bệnh được chẩn đoán với triệu chứng viêm đường tiêu hóa. Những bệnh nghiêm trọng thuộc hệ thống các bệnh viêm ruột gồm viêm loét ruột kết và bệnh Crohn. Điểm chung của những bệnh này mối quan hệ biến đổi giữa khuẩn đường ruột và hệ miễn dịch. Trong nỗ lực xác định mầm bệnh, cơ thể bạn sẽ chiến đấu với những sinh vật trong đường ruột, đau đớn, chảy máu và những chuyến viếng thăm nhà vệ sinh cực kỳ thường xuyên là những triệu chứng khác.

Một dấu hiệu phổ biến của các căn bệnh này là sự gia tăng của một loại vi khuẩn nhất định. Điều cực kỳ thú vị là những vi trùng trong cơ thể bệnh nhân không hoạt động một cách bình thường: quá trình trao đổi chất của chúng ngừng lại; chúng ăn và tiết ra những chất hóa học khác nhau. Chúng ta chưa biết được liệu hành vi biến đổi này được gây ra bởi phản ứng miễn dịch của cơ thể hay do các loại vi trùng. Hệ miễn dịch của bạn không có danh sách những loại vi trùng tốt hay xấu vì nó quan tâm đến hành vi vi trùng tốt hay xấu. Hệ miễn dịch của bạn không phải FBI truy lùng tội phạm cho John Dillinger. Thay vào đó, nó đóng vai trò như bảo vệ ngân hàng, người sẽ nhanh chóng mở súng khi có ai đó nhảy qua bàn giao dịch và nhét tiền vào bao.

Cũng chưa rõ liệu những bệnh viêm ruột này bị gây ra bởi sự thay đổi trong hệ vi sinh hay liệu có gì đó trong gen của người bệnh khiến cho mối quan hệ bình thường giữa cơ thể và khuẩn đường ruột trở nên tệ hơn, và thay đổi trong số lượng vi trùng đơn thuần là phản ứng lại. Có thể là kết hợp của cả 2 yếu tố?

Bệnh ở khoang bụng liên quan đến viêm ruột và cũng bao hàm thành phần hệ miễn dịch: khi bệnh nhân bị bệnh ở khoang bụng ăn sản phẩm lúa mì, protein gluten tự nhiên trong lúa mỳ kích hoạt hệ miễn dịch, phá vỡ trật tự của nó. Bệnh khoang bụng trước tiên được xác định và đặt tên bởi nhà vật lý người Hy Lạp Aretaeus ở vùng Cappadocia vào thế kỷ I và II trước Công nguyên. Nhưng nó không được biết đến rộng rãi cho đến khi nhà vật lý học người Hà Lan Willem-Karel Dicke quan sát trong “Mùa Đông Đói” năm 1944-1945 trong Thế Chiến II rằng khi thiếu lùa mỳ, các bệnh nhân khoang bụng của ông đỡ hơn. (Dicke tiếp tục tiên phong cho chế độ ăn không gluten). Nhiều người cực kỳ hứng thú với việc liệu bệnh khoang bụng có liên quan gì đến hệ vi sinh hay không, nhưng tại thời điểm này, khoảng một tá những nghiên cứu đã chỉ ra rằng về cơ bản không có xu hướng cố định nào liên kết vi trùng với bệnh khoang bụng. Mặc dù có nhiều nghiên cứu có thể tìm ra điểm khác biệt giữa hệ vi sinh của người bị bệnh khoang bụng và người khỏe mạnh, vi khuẩn ở người bị bệnh vùng khoang bụng lại khác nhau giữa các nghiên cứu. Rõ ràng đặc điểm rất phức tạp, và cần phải nghiên cứu nhiều hơn để hiểu ra liệu khuẩn đường ruột có góp phần vào bệnh khoang bụng hay không hay chỉ là phản ứng với chế độ ăn bị thay đổi, không gluten của bệnh nhân bệnh khoang bụng.

Béo phì

Cho đến một chuyến đi ở Peru vào năm 2008, tôi từng nặng cân hơn một chút. Vợ tôi Amanda và tôi đi bộ dọc theo con đường Inca và sau đó dành một tuần ở Amazon, khi cả hai chúng tôi đều bị tiêu chảy - điều mà bạn không hề muốn tí nào khi ở trong lều. Chúng tôi khỏi bệnh, rồi sau đó lại bị. Để chữa trị, chúng tôi uống một đống kháng sinh. Khi chúng tôi về nhà, chúng tôi duy trì chế độ ăn và thói quen tập luyện chúng tôi đã có trước chuyến đi. Tuy nhiên, tôi đã sụt 80 pound trong vài tháng, đi từ cân nặng của một người béo phì đến cân nặng của một người khỏe mạnh.

Khác biệt rất đáng kể. Tôi phải mua quần mới, và các đồng nghiệp kéo tôi lại một chỗ và hỏi liệu có phải tôi bị ung thư hay có gì họ nên biết không. Ngược lại, Amanda không sụt cân nào. Tôi tin rằng điểm khác biệt liên quan đến sự thay đổi căn bản trong vi trùng của tôi: mỗi chúng ta phản ứng khác nhau với cùng một bệnh và cùng một khóa điều trị.

Đương nhiên, tuy chúng ta không thể rút ra kết luận khoa học nào từ nghiên cứu một cặp đôi, trải nghiệm của tôi ở đây phản ánh những gì mà ngày càng nhiều các nghiên cứu đều chỉ ra. Chúng ta biết rằng có một cấu thành vi trùng lớn đối với bệnh béo phì. Những con chuột cỡ vừa, không có mầm bệnh mà cấy phân từ một con chuột bị béo phì thì cũng sẽ béo hơn. Và thí nghiệm có kết quả dù cho con chuột đầu tiên bị béo vì ăn quá nhiều hay bởi vì sự biến đổi gen khiến nó béo.

Bạn có thể tự hỏi liệu có phải do vi trùng hay do thứ gì khác không? Câu hỏi hay đấy. Để trả lời, Jeffrey Gordon, một nhà sinh học đứng đầu Trung tâm Khoa học Gen và Sinh học Hệ thống ở Đại học Y Washington ở Saint Louis, và một nhóm các nhà nghiên cứu ở phòng thí nghiệm của ông ấy, hỏi liệu bạn có thể tách hàng trăm chuỗi vi khuẩn riêng biệt khỏi một người, nuôi mỗi chuỗi trong phòng thí nghiệm (không quan tâm đến vấn đề phân), kết hợp chúng với nhau theo một tỷ lệ giống với mẫu ban đầu, và sau đó chuyển những khác biệt về cân nặng bằng cách chuyển những vi khuẩn đó đến vật chủ mới. Thực chất họ có thể, chứng minh rằng vi trùng chịu trách nhiệm cho việc tăng cân - không phải virus, không phải thể kháng, không phải chất hóa học, hay bất cứ thứ gì trong phân. Đáng chú ý hơn, bằng cách tách vi khuẩn ra khỏi người, chúng ta có thể tạo ra một cộng đồng vi trùng, ngăn một con chuột khỏi tăng cân, việc mà sẽ xảy ra nếu nó ở cùng một con chuột béo phì và tiếp xúc với vi trùng gây béo phì của người bạn ấy.

Phòng thí nghiệm của tôi cũng như các phòng thí nghiệm khác thì chưa tạo ra cộng đồng vi trùng mà thực sự khiến một con chuột (hay một con người) giảm cân đi, mặc dù đó chắc chắn là mục tiêu của chúng tôi. Nhưng trong nghiên cứu chưa công bố, các nhóm khác đã báo cáo dùng kháng sinh đối với vi khuẩn mà gia tăng số lượng vì chế độ ăn nhiều chất béo, thành công trong việc giảm cân một con chuột kể cả khi nó ăn uống không lành mạnh.

Nhiều chế độ ăn hiện đại cho con người giờ nhắm vào cải thiện hệ vi sinh của bạn. Nhưng bằng chứng mà những chế độ ăn này thực sự có hiệu quả thì không nhiều. Chúng ta chỉ không biết đủ nhiều về cách mà các loại khuẩn cụ thể ảnh hưởng đến tiêu hóa và hấp thu để có được sự can thiệp rõ ràng. Năm 2011, các nhà nghiên cứu ở Đại học Harvard công bố nghiên cứu trong Tờ Y Học New England rằng họ đã tìm ra một vài đồ ăn liên quan đến tăng cân và giảm cân. Bạn sẽ không sốc khi nghe rằng khoai tây chiên đầy dầu mỡ liên quan đến tăng cân, hơn bất kỳ loại thực phẩm nào khác. Nhưng lạ là, hai loại thực phẩm liên quan đến giảm cân và sữa chua và hạt, mặc dù cả 2 đều có thể có lượng chất béo cao. Chính xác thì điều gì đang xảy ra vậy? Câu trả lời ở đây là vi trùng. Chúng ta biết được từ thí nghiệm về chuột rằng những loại vi trùng nhất định, hoặc một loạt các vi trùng, liên quan đến tăng cân và giảm cân. Liệu có mối liên hệ nào giữa những thực phẩm nhất định và những loại vi trùng khiến ta gầy hơn?

Có nhiều bằng chứng chỉ ra rằng những gì mà bạn ăn có thể thay đổi hệ vi sinh của bạn, khiến nó trở nên thích hợp đối với một vài loại và ngược lại. Gary Wu, giáo sư về bệnh viêm dạ dày đường ruột tại Đại học Pennsylvania đã chỉ ra rằng ăn kiêng một thời gian dài - 1 năm hoặc hơn - liên quan mật thiết đến hệ vi sinh. Chính nhóm của ông ấy đã chỉ ra rằng những người ăn nhiều tinh bột (pasta, khoai, đường) thường có nhiều khuẩn Prevotella. Ngược lại, những người ăn nhiều protein, đặc biệt là thịt, có nhiều khuẩn Bacteroides. Hai loại khuẩn này giúp ta tiêu hóa và trao đổi chất với thức ăn, nhưng chúng lại phát triển trên nhiều loại thức ăn. Chúng ta vẫn chưa giải thích được chủng Bacteroides có ảnh hưởng gì với những bệnh phổ biến ở châu Âu như béo phì hay tiểu đường, nhưng có một vài mối liên hệ được đưa ra. Thật phấn khích khi nghĩ rằng chúng ta có thể tự phát triển hệ vi sinh khỏe mạnh hơn bằng cách thay đổi chế độ ăn.

Một vài thay đổi trong chế độ ăn có thể thay đổi nhanh chóng vi trùng của chúng ta. Peter Turnbaugh, một nhà sinh học hệ thống khi đó ở Đại học Harvard, và đồng nghiệp của ông ấy đã tìm được một vài tình nguyện viên dũng cảm, sẵn sàng ăn toàn rau hoặc ăn toàn thịt-và-phô mai. Những người ăn toàn rau thì có ít sự thay đổi tức thì trong khuẩn đường ruột. Những chế độ ăn toàn thịt-và-phô mai gây ra thay đổi lớn sau 1 đêm, làm gia tăng loại vi khuẩn liên quan đến bệnh tim mạch, như khuẩn Bilophila. Vì vậy một chế độ ăn đủ độ có thể có tác động xấu nhanh chóng: một câu hỏi mở là liệu có chế độ ăn nào có tác động tốt nhanh như thế không.

Dị ứng và Hen suyễn

Ý tưởng rằng sự suy giảm về độ phong phú của chủng loại vi trùng dẫn đến dị ứng và hen suyễn xuất hiện từ nghiên cứu của David Strachan ở Trường Y St.George của Đại học Luân Đôn. Cuối những năm 1980, Strachan để ý rằng những đứa trẻ đẻ sau trong một gia đình lớn ít có nguy cơ bị sốt mùa hè hay những bệnh dị ứng liên quan, và ông ấy đề xuất rằng lây bệnh từ các anh chị (đặc biệt là các bệnh nhi) có thể giúp hệ miễn dịch nhắm tới những mầm bệnh thật sự, không chỉ là những hạt bụi nhỏ. Ý kiến này, được biết đến như “giả thuyết vệ sinh”, về cơ bản chỉ ra rằng giữ gìn vệ sinh quá sạch sẽ có thể dẫn đến các vấn đề miễn dịch, vì hệ miễn dịch tĩnh của chúng ta - không bị ảnh hưởng bởi những mầm bệnh vi khuẩn hay virus mà con người thường mang trong mình - không còn tĩnh nữa.

Từ thời của Strachan, trọng tâm đã chuyển từ bệnh lây nhiễm thông thường như sởi, cảm lạnh, và cảm cúm, thứ mà giờ được cho là cực kỳ có hại. Thay vào đó, giả thuyết vệ sinh hiện đại tập trung vào thời thơ ấu của chúng ta, thứ cách ly chúng ta khỏi các vi trùng từ những nguồn an toàn, từ bề mặt đất và lá cây cho đến động vật trong nhà và hoang dã. Để hiểu nó hoạt động như thế nào, coi hệ miễn dịch của bạn như radio: nếu bạn bấm vào trạm cụ thể, bạn có thể nghe rõ bản nhạc, nhưng nếu bạn ở giữa các trạm thì những tín hiệu ngẫu nhiên có thể dẫn đến tần số to hơn và không dễ nghe. Tương tự, hệ miễn dịch có thể tìm một thứ gì khác nếu không có tín hiệu gì. Nếu bạn may mắn thì nó sẽ là phấn hoa hoặc bơ lạc mà làm hỏng “tần số”, gây ra dị ứng, nhưng nếu bạn không may mắn thì hệ miễn dịch sẽ tìm đến những tế bào của bạn, gây tiểu đường, đa xơ cứng, hay các bệnh tự miễn khác.

Giải thích cho phụ huynh: các vị vẫn không nên thử thách hệ miễn dịch của con trẻ bằng cách khuyến khích con ăn thịt ươn, liếm sàn bệnh viện, lại gần một con dơi bị dại, hoặc nếu không sẽ tạo cơ hội cho các bé tiếp xúc với những vi trùng có hại - nhưng giả thuyết vệ sinh hiện đại lại nói rằng tiếp xúc với những vi trùng có hại qua bụi bẩn và tiếp xúc với những người hay động vật khỏe mạnh có thể là một phương thuốc phòng tránh tốt.

Đâu là bằng chứng cho điều này? Nó đang nhiều dần thêm, với hơn ¼ số bài báo được phát hành chỉ trong năm 2014. Erika von Mutius tại Bệnh viện Nhi của Đại học Munich là tiên phong trong lĩnh vực này. Cô ấy đã chỉ ra rằng tiếp xúc với trang trại lúc nhỏ có thể giảm nguy cơ bị dị ứng và hen một cách đáng kể, và rằng ảnh hưởng này có thể được giải thích bằng việc trẻ em tiếp xúc với rơm, bò, sữa, và một số loại vi khuẩn và nấm nhất định. Vậy còn ảnh hưởng của những căn nhà lúc nào cũng bẩn của chúng ta thì sao, nơi mà dường như là nơi trú ngụ của tất cả các loại chất kích thích mũi mặc kệ chúng ta đã cố hết sức với giẻ lau nhà? Trái với mong đợi, von Mutius và những người khác đã cho thấy rằng tiếp xúc với những vật gây kích ứng như hạt bụi hay lông mèo thì không lý giải cho bệnh hen.

Một số phát hiện lý thú gần đây cho rằng tiếp xúc với vi trùng trong lúc mang thai, không chỉ trong lúc trẻ còn nhỏ, có thể đóng vai trò quan trọng trong việc giảm các bệnh dị ứng (mặc dù có vài khuyến cáo ở đây vì ở chuột, virut trong lúc mang thai có thể gây ra những triệu chứng giống với tự kỷ). Các kết quả khả quan, dù vẫn chỉ mang tính sơ bộ, khác bao gồm:

• Nhiều vi khuẩn sống có thể chữa bệnh ngoài da và hen (cụ thể, Lactobacillus salivarius LS01 có thể đảo ngược lại những triệu chứng viêm ngoài da ở trẻ).
• Hệ sinh vật vùng của động vật thay đổi với kháng sinh có thể gây ra các bệnh dị ứng.
• Một số loại vi trùng có thể đảo ngược dị ứng thức ăn ở chuột hoặc ngăn không cho dị ứng thức ăn phát triển - trong khi các loại khác có thể gây ra chúng.

Dữ liệu về việc liệu sữa mẹ có thể làm giảm các bệnh này hay không thì có chút đáng nghi: một vài nghiên cứu thiết thực mà đã được hoàn thiện thường cho thấy những ảnh hưởng không đáng kể. Thú vị thay, chỉ sống trong một môi trường với nhiều vi trùng (như là một ngôi nhà với mảnh vườn ở sân sau thay vì một căn hộ thành thị cách xa bất kỳ công viên nào) có vẻ làm giảm nguy cơ các bệnh dị ứng. Và rõ ràng rằng môi trường sống của một người thì có cả bên trong, chứ không chỉ ở bên ngoài. Sớm tiếp xúc với chó, đặc biệt là bà bầu hoặc trẻ nhỏ, có vẻ sẽ làm giảm nguy cơ bị dị ứng sau này. Ngạc nhiên thay, chúng ta đã chỉ ra rằng nuôi chó, chứ không phải có con, làm tăng độ phong phú của khuẩn người cho những cặp đôi sống cùng nhau. Tuy nhiên, tiếp xúc với chó hay mèo ở độ tuổi thanh niên lại gia tăng nguy cơ bị hen và Eczema chàm.

Dựa vào những bằng chứng ban đầu này để đưa vào đơn thuốc giảm nguy cơ bị hen và dị ứng của con bạn thì thật nguy hiểm. Tôi sẽ tóm tắt như sau: nuôi chó (nhưng hãy đảm bảo là bạn nuôi trong quá trình mang thai hoặc khi con bạn còn bé), sống ở trang trại nơi mà các bé được tiếp xúc với bò và rơm, tránh kháng sinh từ bé, và có thể uống vi khuẩn lên men và sữa mẹ (tuy nhiên ở thời điểm hiện tại thì bằng chứng cho 2 cái về sau mới chỉ mang tính sơ bộ). Nói chung, tiếp xúc với nhiều loại vi khuẩn, dù là qua anh chị, vật nuôi hay gia súc - hoặc qua cách chơi ngoài trời đã lỗi thời nhưng vẫn hiệu quả - có vẻ sẽ giúp ích, kể cả nếu các nhà khoa học vẫn đang tìm ra các loại vi trùng cụ thể liên quan. Có thể chính sự phong phú đó mới là quan trọng nhất.

----------

Tác giả: Rob Knight

Link bài gốc: How microbes define, shape — and might even heal us

Dịch giả: Phạm Hà Thủy Linh - ToMo: Learn Something New

(*) Bản quyền bài viết thuộc về ToMo. Khi chia sẻ, cần phải trích dẫn nguồn đầy đủ tên tác giả và nguồn là "Dịch Giả: Phạm Hà Thủy Linh - Nguồn: ToMo: Learn Something New". Các bài viết trích nguồn không đầy đủ, ví dụ: "Theo ToMo" hoặc khác đều không được chấp nhận và phải gỡ bỏ.

(**) Follow Fanpage ToMo: Learn Something New để cập nhật thông tin bổ ích hàng ngày!

(***) Trở thành CTV, Thực Tập Sinh Part-time để rèn luyện ngoại ngữ và đóng góp tri thức cho cộng đồng tại: http://bit.ly/ToMo-hiring.