Những thay đổi về vi khuẩn này có thể ảnh hưởng đến quá trình chuyển hóa năng lượng, hệ thống miễn dịch và chức năng hàng rào ruột ở trẻ em béo phì, cung cấp những hiểu biết mới về sự phát triển của bệnh béo phì và các bệnh chuyển hóa liên quan.
Bài viết được viết bởi ThS.BS Mai Viễn Phương - Bác sĩ nội soi tiêu hóa, Khoa Khám bệnh & Nội khoa - Bệnh viện Đa khoa Quốc tế Vinmec Central Park.
Các phát hiện cho thấy sự đa dạng α thấp hơn trong hệ vi khuẩn đường ruột của trẻ em béo phì so với trẻ em cân nặng bình thường. Có sự khác biệt đáng kể trong thành phần của hệ vi khuẩn đường ruột giữa hai nhóm, với Prevotella và Firmicutes phổ biến hơn ở nhóm béo phì, và Bacteroides và Sanguibacteroides phổ biến hơn ở nhóm đối chứng.
Hệ vi sinh vật đường ruột - "bộ gen thứ hai của con người"
Khoảng 3,9 × 10 13 vi khuẩn trong cơ thể người, phần lớn cư trú trong ruột, nơi có khoảng 10 11 vi khuẩn được tìm thấy trên một gam phân ướt. Các nghiên cứu đã xác định được gần 10 triệu gen không trùng lặp trong đường ruột của con người, lớn gấp 150 lần bộ gen người, dẫn đến việc sử dụng thuật ngữ "bộ gen thứ hai của con người" để mô tả hệ vi sinh vật đường ruột của con người. Do đó, hệ vi sinh vật đường ruột của con người tạo nên một hệ sinh thái độc đáo với các vi môi trường riêng biệt. Khả năng trao đổi chất của hệ vi sinh vật đường ruột vượt xa khả năng của tế bào người và đóng vai trò quan trọng đối với sức khỏe con người, bao gồm tiêu hóa, dinh dưỡng, trao đổi chất và miễn dịch. Sự mất cân bằng trong hệ vi sinh vật đường ruột có liên quan đến nhiều bệnh khác nhau, bao gồm béo phì và tình trạng thiếu cân.
Có mối quan hệ nhân quả giữa sự gián đoạn trong hệ vi sinh vật đường ruột và tình trạng béo phì hoặc thiếu cân
Nhiều thí nghiệm trên động vật đã chứng minh vai trò của hệ vi sinh vật đường ruột của vật chủ trong việc thu thập và lưu trữ năng lượng, có khả năng dẫn đến tình trạng béo phì hoặc thiếu cân. Ví dụ, những con chuột không có vi khuẩn được cho ăn chế độ nhiều chất béo tăng cân ít hơn những con chuột được cho ăn chế độ thông thường cùng chế độ ăn.
Những con chuột không có vi khuẩn được cấy ghép hệ vi khuẩn đường ruột từ những người béo phì biểu hiện các triệu chứng béo ph, trong khi những con chuột được cấy ghép hệ vi khuẩn đường ruột từ trẻ em suy dinh dưỡng biểu hiện các triệu chứng kém phát triển và thiếu cân. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra sự thay đổi về thành phần và tính đa dạng của hệ vi khuẩn đường ruột ở người lớn béo phì so với những người có cân nặng bình thường. Tuy nhiên, vẫn tồn tại sự không nhất quán liên quan đến những thay đổi về tỷ lệ Firmicutes / Bacteroidetes trong hệ vi khuẩn đường ruột của những người béo phì so với những người có cân nặng bình thường.
Kết quả các nghiên cứu
Một nghiên cứu được thực hiện trên ba mươi trẻ em cân nặng bình thường, được ghép đôi theo độ tuổi và giới tính 1:1, và trẻ em béo phì, có tình trạng béo phì từ năm 2020 đến năm 2022, được đưa vào nhóm đối chứng và nhóm béo phì. Thông tin cơ bản được thu thập thông qua bảng câu hỏi và số đo cơ thể được lấy từ cả trẻ em béo phì và trẻ em cân nặng bình thường. Các mẫu phân được thu thập từ cả hai nhóm và được giải trình tự 16S rDNA bằng nền tảng giải trình tự Illumina MiSeq để phân tích sự đa dạng của hệ vi khuẩn đường ruột.
Sự khác biệt đáng kể về BMI và tỷ lệ mỡ cơ thể đã được quan sát thấy giữa hai nhóm. Chỉ số Ace và Chao1 thấp hơn đáng kể ở nhóm béo phì so với nhóm đối chứng, trong khi sự khác biệt không đáng kể ở chỉ số Shannon và Simpson. Các xét nghiệm Kruskal-Wallis chỉ ra sự khác biệt đáng kể về khoảng cách UniFrac không có trọng số và có trọng số giữa hệ vi khuẩn đường ruột của trẻ em cân nặng bình thường và trẻ em béo phì ( P < 0,01), cho thấy sự chênh lệch đáng kể về cả loài và số lượng hệ vi khuẩn đường ruột giữa hai nhóm. Prevotella , Firmicutes , Bacteroides và Sanguibacteroides lần lượt phong phú hơn ở nhóm béo phì và nhóm đối chứng. Kết quả bản đồ nhiệt chứng minh sự khác biệt đáng kể về thành phần hệ vi khuẩn đường ruột giữa trẻ em béo phì và trẻ em cân nặng bình thường. Các tác giả đã đưa ra kết luận trẻ em béo phì biểu hiện mức độ đa dạng α thấp hơn trong hệ vi khuẩn đường ruột của chúng so với trẻ em có cân nặng bình thường. Có sự khác biệt đáng kể trong thành phần của hệ vi khuẩn đường ruột giữa trẻ em béo phì và trẻ em có cân nặng bình thường.
Hệ vi khuẩn đường ruột của trẻ béo phì biểu hiện những thay đổi đa diện có thể đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của bệnh béo phì và các rối loạn chuyển hóa liên quan
Kết quả nghiên cứu trên cho thấy sự khác biệt đáng kể trong hệ vi khuẩn đường ruột của trẻ béo phì và trẻ cân nặng bình thường. Đầu tiên, các tác giả quan sát thấy sự gia tăng tương đối số lượng Firmicutes và giảm Bacteroidetes ở trẻ béo phì, dẫn đến tỷ lệ Firmicutes / Bacteroidetes cao .
Sự thay đổi này thường liên quan đến bệnh béo phì, cho thấy quá trình chuyển hóa năng lượng ở trẻ béo phì có thể bị ảnh hưởng bởi hệ vi khuẩn đường ruột. Sự gia tăng số lượng Firmicutes thường liên quan đến quá trình hấp thụ năng lượng hiệu quả hơn từ thức ăn, có khả năng góp phần vào lượng năng lượng hấp thụ và lưu trữ ở trẻ béo phì. Thứ hai, sự phát triển của vi khuẩn Clostridia có thể đẩy nhanh quá trình phân hủy cellulose, tăng cường hơn nữa quá trình hấp thụ năng lượng ở trẻ béo phì. Ngược lại, sự giảm sút của các vi khuẩn có lợi, chẳng hạn như Bifidobacteria và Lactobacilli , cũng như sự giảm sút của các vi khuẩn sản xuất butyrate, có thể làm suy yếu chức năng hàng rào ruột, phá vỡ hệ thống miễn dịch và làm tăng tình trạng viêm mãn tính. Các yếu tố này có thể tạo ra điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của bệnh béo phì và các rối loạn chuyển hóa liên quan.
Ngoài ra, với sự tiến triển của hội chứng chuyển hóa, đã có sự gia tăng đáng kể trong họ Enterobacteriaceae , làm tăng thêm nguy cơ viêm mãn tính. Đồng thời, Akkermansia muciniphila, một loại vi khuẩn thường có lợi cho sức khỏe đường ruột, giảm ở trẻ em béo phì. Sự giảm này có thể dẫn đến tổn thương lớp niêm mạc và làm trầm trọng thêm tình trạng viêm ruột. Tuy nhiên, điều đáng chú ý là một số hệ vi khuẩn đường ruột không cho thấy sự khác biệt đáng kể giữa trẻ em béo phì và trẻ em cân nặng bình thường. Sự ổn định này nhấn mạnh sự phức tạp của hệ vi khuẩn đường ruột, cho thấy rằng các cá nhân có thể phản ứng khác nhau với bệnh béo phì. Những biến thể như vậy có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm lối sống và thói quen ăn uống của từng cá nhân.
Tài liệu tham khảo
1. Sender R, Fuchs S, Milo R. Are We Really Vastly Outnumbered? Revisiting the Ratio of Bacterial to Host Cells in Humans. Cell. 2016;164:337-340.
2. Bäckhed F, Manchester JK, Semenkovich CF, Gordon JI. Mechanisms underlying the resistance to diet-induced obesity in germ-free mice. Proc Natl Acad Sci U S A. 2007;104:979-984.
3. Li XM, Lv Q, Chen YJ, Yan LB, Xiong X. Association between childhood obesity and gut microbiota: 16S rRNA gene sequencing-based cohort study. World J Gastroenterol 2024; 30(16): 2249-2257
