Mối Liên Hệ Giữa Ruột Và Não: Hệ Miễn Dịch và Chuột Vô Trùng (phần 2)
Trong phần đầu tiên “Mối liên hệ giữa ruột và não: Trục hệ vi sinh vật - ruột - não”, chúng ta đã nói về cách hệ vi sinh vật đường ruột có thể ảnh hưởng đến phản ứng căng thẳng của những con chuột không có hoặc thiếu vi sinh vật đường ruột. Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét về tương tác và ảnh hưởng lẫn nhau giữa các vi sinh vật đường ruột và hệ miễn dịch cũng như mối liên kết giữa chúng và các rối loạn tâm lý.
Hệ vi sinh vật và hệ miễn dịch
Hệ miễn dịch không là gì xa lạ với chúng ta, nó là một mạng lưới phức tạp của các tế bào và protein giúp bảo vệ cơ thể chống lại nhiễm trùng và vi khuẩn.[1] Thông thường khi các mô bị thương hay nhiễm trùng, hệ miễn dịch sẽ giải phóng cytokine gây viêm, một loại chất hỗ trợ sự tương tác và liên lạc giữa các tế bào trong các phản ứng miễn dịch.[2] Loại cytokine này sẽ kích thích sự di chuyển của tế bào bạch cầu tới các vị trí viêm, nhiễm trùng và chấn thương, gây sưng, đỏ và nóng.[2] Thế thì tại sao hệ miễn dịch lại không tấn công các vi khuẩn có lợi trong ruột chúng ta? Đó là vì khuẩn có lợi trong ruột có thể tiết ra chất để kích thích sự kích hoạt của cytokine chống viêm để “dạy" cho hệ miễn dịch biết cách nhận biết vi khuẩn gây hại và có lợi.[1] Hệ miễn dịch sẽ tiêu diệt các vi khuẩn gây hại để điều chỉnh mức độ vi khuẩn trong ruột. Đây là một cách hệ miễn dịch và hệ vi sinh vật ảnh hưởng lẫn nhau. Thế nhưng, các yếu tố di truyền và môi trường có thể góp phần ảnh hưởng tới rối loạn hệ vi sinh vật và vì thế can thiệp vào hoạt động của hệ miễn dịch [3].
Phản ứng căng thẳng và hệ miễn dịch
Căng thẳng cũng có thể đóng một vai trò làm rối loạn hệ miễn dịch. Các nghiên cứu đã cho thấy động vật không có hệ vi sinh vật biểu hiện hoạt động của hệ thống phản ứng căng thẳng, trục vùng dưới đồi - tuyến yên - tuyến thượng thận (HPA), quá mức với nồng độ cortisol tăng cao [4]. Cortisol là một trong những nội tiết tố được tiết ra khi cơ thể gặp phải tình huống căng thẳng. Khi liên tục có lượng cortisol cao trong máu, cơ thể sẽ dần dần ít nhạy cảm hơn với nó và không thể điều tiết cytokine, dẫn tới rối loạn phản ứng viêm [5].
Phản ứng viêm và rối loạn tâm lý
Những nghiên cứu gần đây cho thấy sự tăng phản ứng viêm xuất hiện ở một số các rối loạn tâm lý như nghiện, rối loạn lưỡng cực, suy giảm trí nhớ (dementia), rối loạn ăn uống, căng thẳng hậu sang chấn tâm lý (PTSD) và tâm thần phân liệt.[6] Nhiều nghiên cứu cũng đã phát hiện ra mức độ viêm cao hơn ở những người có rối loạn trầm cảm.[7] Điều này có lẽ cũng không đáng ngạc nhiên vì sự tăng phản ứng viêm có thể dẫn đến các triệu chứng như tâm trạng chán nản, mất hứng thú (anhedonia), chán ăn (anorexia), mất ngủ, suy giảm nhận thức, rối loạn giấc ngủ, ý định tự tử và lo lắng, và trong một số trường hợp là cáu gắt, hưng cảm và có triệu chứng loạn thần (psychosis).[8] Nghiên cứu cũng đã cho thấy cytokine có vai trò làm thay đổi chức năng của các chất dẫn truyền thần kinh đóng vai trò trong trầm cảm như serotonin, dopamine và glutamate.[7] Thuốc chống trầm cảm đã được chứng minh là có khả năng tác động đến các chất dẫn truyền thần kinh này, ức chế việc sản xuất các cytokine viêm và kích thích sản xuất các cytokine chống viêm.[9] Nhưng thuốc thường không có hiệu quả cho khoảng một phần ba bệnh nhân trầm cảm hoặc loạn tâm thần, chứng tỏ cách điều trị cần được cập nhật.[10] Thế thì ngoài thuốc ra thì liệu chăm sóc cho hệ vi sinh vật có thể cải thiện hành vi?
Chuột vô trùng
Để hiểu rõ hơn về sự ảnh hưởng của hệ vi sinh vật đường ruột và hệ miễn dịch đối với hành vi, các nhà nghiên cứu đã nhân giống và nuôi những con chuột vô trùng. Đây là một nhiệm vụ vô cùng khó khăn vì vi khuẩn tồn tại ở khắp mọi nơi từ không khí đến thực phẩm, nên các nhà nghiên cứu đã có những biện pháp như cho chuột mẹ sinh mổ để vi khuẩn từ âm đạo của chuột mẹ không thể chuyển sang chuột con, chuột con được nuôi trong một căn phòng rất nóng để tiêu diệt vi khuẩn, và tất cả thức ăn, nước, và lồng đều được hấp tiệt trùng trước khi sử dụng.[11] Ngay cả không khí trong phòng cũng được lọc và mọi người trong phòng đều phải mặc đồ bảo hộ.[11] Kết quả là những con chuột vô trùng có thể trông giống như những con chuột khỏe mạnh bình thường, nhưng chúng không có hệ miễn dịch hoàn thiện.[12] Ví dụ, những con chuột này không sản xuất đủ bạch cầu và những tế bào miễn dịch trong ruột non.[12,13] Các nhà nghiên cứu quan sát thấy, những con chuột vô trùng này không những bị rối loạn chức năng trí nhớ, mà chúng còn có những hành vi liên quan đến lo lắng và trầm cảm.[4] Tuy nhiên, việc cho những con chuột vô trùng đực phát triển hệ vi sinh vật khi còn nhỏ có thể đảo ngược một số tác động của việc sống vô trùng đến hành vi và thần kinh.[14] Điều này được cho là do một số vi khuẩn có thể gửi tín hiệu thúc đẩy cơ thể tạo ra các tế bào miễn dịch.[13] Nghiên cứu về chuột vô trùng cho thấy sự phát triển của hệ vi sinh vật có thể tăng cường hệ miễn dịch và cải thiện hành vi. Những phát hiện này có lẽ sẽ góp phần trong việc phát triển một cách trị liệu rối loạn tâm lý mới.
Kết
Tuy vẫn còn quá nhiều điều chúng ta vẫn chưa hiểu rõ, sự phát hiện về mối liên hệ giữa hệ miễn dịch và các rối loạn tâm lý đã cho ra đời một chuyên ngành đó là Immunopsychiatry (tạm dịch là miễn dịch tâm thần học) để nghiên cứu mối liên kết đó và những cách trị liệu tâm lý mới liên quan tới hệ vi sinh vật. Như vậy để có một hệ vi sinh vật khỏe mạnh từ đó có thể xây dựng và duy trì sức khỏe tinh thần khỏe mạnh chúng ta phải làm gì? Hãy theo dõi phần tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét một nghiên cứu cấy ghép phân và những gì chúng ta nên ăn và không ăn để có trạng thái sức khỏe tốt nhé!
Biên tập: Thoa Đinh
Minh họa: MUOI
Tham khảo
[1] Chaplin DD. Overview of the immune response. J Allergy Clin Immunol. 2010 Feb;125(2 Suppl 2):S3-23. doi: 10.1016/j.jaci.2009.12.980.
[2] Zhang JM, An J. Cytokines, inflammation, and pain. Int Anesthesiol Clin. 2007 Spring;45(2):27-37. doi: 10.1097/AIA.0b013e318034194e.
[3] Xu H, Liu M, Cao J, Li X, Fan D, Xia Y, Lu X, Li J, Ju D, Zhao H. The Dynamic Interplay between the Gut Microbiota and Autoimmune Diseases. J Immunol Res. 2019 Oct 27;2019:7546047. doi: 10.1155/2019/7546047.
[4] Carabotti M, Scirocco A, Maselli MA, Severi C. The gut-brain axis: interactions between enteric microbiota, central and enteric nervous systems. Ann Gastroenterol. 2015 Apr-Jun;28(2):203-209.
[5] Maydych V. The Interplay Between Stress, Inflammation, and Emotional Attention: Relevance for Depression. Front Neurosci. 2019 Apr 24;13:384. doi: 10.3389/fnins.2019.00384.
[6] Bransfield RC. Neuropsychiatric Lyme Borreliosis: An Overview with a Focus on a Specialty Psychiatrist's Clinical Practice. Healthcare (Basel). 2018 Aug 25;6(3):104. doi: 10.3390/healthcare6030104.
[7] Felger JC, Lotrich FE. Inflammatory cytokines in depression: neurobiological mechanisms and therapeutic implications. Neuroscience. 2013 Aug 29;246:199-229. doi: 10.1016/j.neuroscience.2013.04.060.
[8] Miller AH, Haroon E, Felger JC. Therapeutic Implications of Brain-Immune Interactions: Treatment in Translation. Neuropsychopharmacology. 2017 Jan;42(1):334-359. doi: 10.1038/npp.2016.167.
[9] Marques AH, Cizza G, Sternberg E. Interações Imunocerebrais e Implicações nos Transtornos Psiquiátricos [Brain-immune Interactions and Implications in Psychiatric Disorders]. Braz J Psychiatry. 2007 May;29 Suppl 1:S27-32. Portuguese. doi: 10.1590/s1516-44462007000500006.
[10] Ionescu DF, Rosenbaum JF, Alpert JE. Pharmacological Approaches to the Challenge of Treatment-resistant Depression. Dialogues Clin Neurosci. 2015 Jun;17(2):111-26. doi: 10.31887/DCNS.2015.17.2/dionescu. PMID: 26246787; PMCID: PMC4518696.
[11] Qv L, Yang Z, Yao M, Mao S, Li Y, Zhang J, Li L. Methods for Establishment and Maintenance of Germ-Free Rat Models. Front Microbiol. 2020 May 29;11:1148. doi: 10.3389/fmicb.2020.01148.
[12] Hooper LV, Littman DR, Macpherson AJ. Interactions Between the Microbiota and the Immune System. Science. 2012 Jun 8;336(6086):1268-73. doi: 10.1126/science.1223490.
[13] Christoph A. Thaiss, Niv Zmora, Maayan Levy, Eran Elinav, The Microbiome and Innate Immunity”, Nature 535, no. 7610, (July 2016): 65-74, doi: 10.1038/nature18847/.
[14] Rea K, Dinan TG, Cryan JF. The microbiome: A Key Regulator of Stress and Neuroinflammation. Neurobiol Stress. 2016 Mar 4;4:23-33. doi: 10.1016/j.ynstr.2016.03.001.