Mối Liên Hệ Giữa Ruột và Não: Trục Hệ Vi Sinh Vật - Ruột - Não (phần 1)
Một sự thật mà có lẽ nhiều người chưa biết đó là đường ruột có thể ảnh hưởng tới não bộ hay nói cách khác là ảnh hưởng tới sức khỏe tinh thần của chúng ta và ngược lại. Trục ruột-não (gut-brain axis) là đường giao tiếp hai chiều giữa đường ruột và não bộ tạo ra những tác động đó và nhìn chung nó khá phức tạp. Trong khuôn khổ bài viết này, chúng ta sẽ tập trung vào sự ảnh hưởng của hệ vi sinh vật trong trục hệ vi sinh vật-ruột-não. Trục hệ vi sinh vật-ruột-não (microbiota-gut-brain axis hoặc MGB axis) sử dụng hệ vi sinh vật trong đường ruột của chúng ta với vai trò như là nguồn cung cấp một loại tín hiệu sinh hoá để giao tiếp giữa đường tiêu hóa (ruột) và hệ thần kinh trung ương (não bộ) [1].
Hệ vi sinh vật đường ruột
Để bắt đầu, hãy cùng tìm hiểu về hệ vi sinh vật ruột và lý do vì sao những vi sinh vật không thể nhìn thấy bằng mắt thường lại có ảnh hưởng lớn đến vậy nhé.
a. Hệ vi sinh vật trong ruột
Hệ vi sinh vật là tập hợp các vi sinh vật trên và trong cơ thể của chúng ta. Vi khuẩn đường ruột có thể tạo ra chất dẫn truyền thần kinh quan trọng đối với quá trình điều chỉnh hành vi, tâm trạng, suy nghĩ và các khả năng nhận thức khác [2]. Nghiên cứu cho thấy nhiều loại thuốc chống trầm cảm hoạt động bằng cách tăng serotonin, được biết đến là “chất hạnh phúc" [2]. Nhưng bạn có biết các hóa chất liên quan đến trầm cảm như serotonin, cũng được tìm thấy trong ruột [2]? Điều đáng ngạc nhiên hơn là 90% serotonin được sản xuất trong đường tiêu hóa chứ không phải trong não [2]. Các nhà khoa học cũng phát hiện ra rằng vi khuẩn đường ruột sản xuất ra nhiều chất dẫn truyền thần kinh khác như dopamine, norepinephrine (hoặc noradrenaline), acetylcholine và GABA, những chất quan trọng đối với tâm trạng, lo lắng, tập trung, khen thưởng và động lực [2].
b. Vi khuẩn đường ruột và phản ứng căng thẳng
Trục HPA là hệ thống phản ứng đối với căng thẳng và vi sinh vật có liên quan tới cung cấp chất để tạo ra nội tiết tố cần thiết trong trục này. Các nhà nghiên cứu, để hiểu thêm về sự ảnh hưởng của vi khuẩn đường ruột đến phản ứng với căng thẳng, đã nghiên cứu phản ứng căng thẳng giữa chuột không có vi sinh vật, chuột không có một số vi sinh vật cụ thể [2]. Đây là báo cáo đầu tiên cho thấy hệ vi sinh vật có ảnh hưởng đến mạng lưới thần kinh chịu trách nhiệm kiểm soát phản ứng đối với căng thẳng khi bị kiềm chế [2]. Họ phát hiện ra phản ứng trục HPA của chuột không có vi sinh vật nhạy cảm hơn với căng thẳng khi bị kiềm chế so với phản ứng của chuột có vài vi sinh vật cụ thể [2]. Nhiều nghiên cứu khác đã cho thấy căng thẳng tâm lý (psychological stress) có thể làm thay đổi thành phần của hệ vi sinh vật đường tiêu hóa, chứng tỏ một mối liên hệ hai chiều [2].
c. Hệ vi sinh vật, bệnh đường ruột và rối loạn tâm lý
Nghiên cứu cũng chứng minh rằng trong căng thẳng có thể gây rối loạn sự điều tiết cytokine của hệ thống miễn dịch [2]. Điều này có ảnh hưởng đến mối liên kết giữa bệnh đường ruột như hội chứng ruột kích thích (Irritable Bowel Syndrome) và các rối loạn tâm lý [3]. Nhiều nghiên cứu cũng đã báo cáo tỷ lệ lo âu và trầm cảm ở bệnh nhân viêm loét đại tràng (Ulcerative Colitis) và hội chứng ruột kích thích cao hơn so với người khỏe mạnh [3]. Một báo cáo cho biết gần 40% bệnh nhân bị bệnh đường ruột có cảm giác trầm buồn cảm và khoảng 6% có cảm giác lo âu hơn khi so với những người khỏe mạnh [3]. Ngoài ra, báo cáo này cũng cho thấy những người có các triệu chứng liên quan đến lo âu và trầm cảm cũng thường có mức độ bệnh đường ruột nghiêm trọng [3].
2. Bốn đường liên hệ điều chỉnh của trục MGB
Giờ thì để tìm hiểu thêm về trục MGB, chúng ta sẽ nói về bốn đường trục MGB điều chỉnh các chức năng cơ thể của bạn dưới đây:
a. Đường thần kinh (Neurologic Pathway)
Như cái tên gợi ý, đường này liên quan đến hệ thống thần kinh và hoạt động của các chất dẫn truyền thần kinh trong đường tiêu hóa. Chất dẫn truyền thần kinh là một chất hoá học mà các tế bào thần kinh dùng để giao tiếp với nhau trong hệ thống [4]. Một vài ví dụ chất dẫn truyền thần kinh trong đường tiêu hoá là GABA, serotonin, và acetylcholine [2]. Hệ thống thần kinh tự trị (autonomic nervous system) cũng ảnh hưởng đến sự kích hoạt hệ thống miễn dịch trong ruột, ví dụ bằng cách điều chỉnh trực tiếp phản ứng của các tế bào miễn dịch [2].
b. Đường nội tiết (Endocrine Pathway)
Hệ nội tiết tác động đến các cơ quan khác trong cơ thể bằng cách sử dụng nội tiết tố, một chất hoá học được làm từ các protein hoặc chất béo. Hệ vi sinh vật có ảnh hưởng tới hệ nội tiết là vì vi sinh vật trong ruột giúp tiêu hóa thức ăn thành chất dinh dưỡng cần thiết để tổng hợp các hợp chất tạo nên protein [2]. Một ví dụ về hợp chất đó là galanin - được cho là có liên quan đến nhiều chức năng sinh học quan trọng như nhận thức, điều chỉnh chu kỳ ngủ và thức, cảm giác thèm ăn, tâm trạng, điều chỉnh huyết áp, và hành vi làm cha mẹ (parental behavior) [2]. Hợp chất này cũng tham gia giao tiếp với trục HPA (trục vùng dưới đồi - tuyến yên - tuyến thượng thận) bằng cách kích thích sự bài tiết nội tiết tố CRH, ACTH, Cortisol [2]. Bạn có thể tìm hiểu thêm về trục HPA trong bài viết về hệ thống phản ứng đối với căng thẳng của cơ thể.
c. Đường chuyển hóa (Metabolic Pathway)
Các chất chuyển hóa của vi khuẩn ruột là những yếu tố rất quan trọng đối với quá trình chuyển hoá chất của con người. Hệ vi sinh vật có ảnh hưởng đến dinh dưỡng của các tế bào ruột và đôi khi có những hoạt động giống như của nội tiết tố [2]. Một ví dụ là axit béo SCFA, một chất chuyển hoá được tạo ra bởi quá trình lên men của vi khuẩn đối với carbohydrate trong đồ ăn [2]. Axit béo SCFA rất quan trọng vì gián đoạn chuyển hoá SCFA có liên quan đến sự phát triển của rối loạn phổ tự kỷ [2]. SCFA cũng có thể kích thích hệ thần kinh giao cảm tiết ra serotonin ảnh hưởng đến trí nhớ và quá trình học tập [1].
d. Đường miễn dịch (Immune Pathway)
Hệ sinh vật có ảnh hưởng đến hệ thống thần kinh và qua đó, ảnh hưởng tới hệ miễn dịch [2]. Điều này là vì chúng có ảnh hưởng tới sự sản sinh của chất gây viêm như cytokine trong đường tiêu hóa [2] . Chúng ta sẽ nói thêm về cytokine trong bài viết tiếp theo.
Kết
Mong rằng bài viết này đã phần nào cho bạn thấy tầm quan trọng và sức ảnh hưởng của hệ vi sinh vật đối với sức khỏe nói chung và đặc biệt là sức khỏe tinh thần thông qua việc ảnh hưởng tới hoạt động của hệ thống thần kinh. Trong bài viết tiếp theo, chúng ta sẽ thảo luận thêm về ảnh hưởng của vi sinh vật đối với hệ miễn dịch của chúng ta và về thí nghiệm với chuột không có vi sinh vật, hay còn được gọi là chuột vô trùng.
Biên tập: Thoa Đinh | Minh họa: MUOI
Nguồn Tham khảo:
[1] Carabotti, M., Scirocco, A., Maselli, A., Severia, C.. “The Gut-brain Axis: Interactions Between Enteric Microbiota. Central and Enteric Nervous Systems.” Annals of Gastroenterology 28, no. 2 (2015): 203-9. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4367209/#ref24.
[2] Appleton, Jeremy, “The Gut-Brain Axis: Influence of Microbiota on Mood and Mental Health,” Intergrative Medicine: A Clinical’s Journal 17, no. 4 (August, 2018): 28-32. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6469458/.
[3] Shah, E., Rezaie, A., Riddle, M., Pimentela, M.. “Psychological Disorders in Gastrointestinal Disease: Epiphenomenon, Cause or Cconsequence?” Annals of Gastroenterology 27, no. 3 (2014): 224–30. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4073018/.
[4] Snyder, Solomon H., Ferris, Christopher D.. “Novel Neurotransmitters and Their Neuropsychiatric Relevance.” The American Journal of Psychiatry 157, no. 11 (2000): 1738-51. https://doi.org/10.1176/appi.ajp.157.11.1738.