Bài viết được dịch bởi Tiến sĩ, Bác sĩ Nguyễn Xuân Hưng - Viện trưởng Viện Nghiên cứu Ứng dụng và Y học tái tạo Vinmec (VIASRM) từ nguồn the-scientist.com.
Nghiên cứu gần đây ở người và chuột cho thấy tiếp xúc với các vi sinh vật trong môi trường giúp ngăn ngừa dị ứng và các bệnh lý viêm khác.
Nghiên cứu về cư dân sống dọc theo đường biên giới giữa Phần Lan và Nga mang lại những dữ liệu quý giá có thể làm sáng tỏ mối quan hệ của con người với thiên nhiên, đặc biệt là mối liên hệ giữa tiếp xúc với môi trường và sức khỏe hệ miễn dịch.
Trong Chiến tranh thế giới thứ hai, Phần Lan đã nhượng lại một vùng lãnh thổ rộng lớn phía tây Karelia cho Liên Xô. Trong nửa sau của thế kỷ 20, vùng Karelia bên Phần Lan đã hiện đại hóa, trong khi những người dân Karelia thuộc Liên Xô vẫn duy trì lối sống truyền thống. Đến thế kỷ 21, nghiên cứu từ Đại học Helsinki (Phần Lan) cho thấy tỷ lệ mắc dị ứng của người dân sống tại vùng Karelia bên Phần Lan cao hơn đáng kể so với những người hàng xóm sống ở Nga.
Nhà miễn dịch học Nanna Fyhrquist gia nhập nhóm nghiên cứu tại đại học Helsinki vào năm 2011 và thực hiện nghiên cứu nêu trên đã truy tìm nguyên nhân của hiện tượng này. Nhóm nghiên cứu này nghi ngờ rằng tỷ lệ dị ứng khác biệt giữa hai vùng biên giới Phần Lan - Nga có thể do tiếp xúc với vi khuẩn trong môi trường. Nhà sinh thái học quá cố Ilkka Hanski thuộc Đại học Helsinki cùng với các nhà nghiên cứu thuộc Bệnh viện Trung tâm Đại học Helsinki là Tari Haahtela và Leena von Hertzen gần đây đã đưa ra thuyết đa dạng sinh học, cho rằng đa dạng sinh học tổng thể - tương ứng với đó là độ đa dạng vi sinh vật - của môi trường sống ảnh hưởng tới sức khoẻ thông qua thay đổi thành phần hệ vi sinh vật của người (microbiome). Họ cho rằng mất đa dạng sinh học tổng thể là nguyên nhân gây rối loạn hệ miễn dịch của người và do đó làm tăng tỷ lệ mắc các bệnh dị ứng và viêm ở các quốc gia phát triển trên thế giới.
Đây là ý tưởng mở rộng của thuyết vệ sinh từ thập kỷ 80 và 90 của thế kỷ 19 khi các nhà nghiên cứu nhận ra rằng lối sống hạn chế tiếp xúc với vi khuẩn ở thời hiện đại làm tăng tỷ lệ sốt do dị ứng và các hội chứng khác do rối loạn miễn dịch. Sau đó, nhà vi sinh vật và miễn dịch học Graham Rook tại Đại học London, cũng có quan điểm tương tự với giả thuyết “người bạn cũ”, cho rằng con người, cụ thể hơn là hệ miễn dịch của họ, phụ thuộc vào hệ vi sinh vật đã cùng tiến hoá với loài người qua hàng chục ngàn năm. “Hệ miễn dịch là một hệ thống học tập. Hệ miễn dịch chỉ hoạt động chính xác khi có dữ liệu đầu vào” - Rook nói với tạp chí “The Scientist”.
Kể từ đó, nhóm nghiên cứu Phần Lan đã nghiên cứu cơ chế tác động của vi sinh vật môi trường đối với hệ miễn dịch của người. Một khả năng là bằng cách định hình hệ vi sinh vật ở người, yếu tố liên quan đến sự phát triển của dị ứng. Nghiên cứu tại vùng biên Karelia nêu trên, phần nào ủng hộ giả thiết này. Fyhrquist cho biết: “Trẻ em sống ở nông thôn nơi có rừng và các khu nhiều cây xanh bao quanh ít bị dị ứng hơn nhiều (so với trẻ em Phần Lan sống tại các vùng đô thị hoá hơn), và có hệ vi sinh vật trên da phong phú hơn nhiều.”
Cụ thể là những đứa trẻ ở nông thôn có nhiều hơn về cả số lượng lẫn chủng loại vi khuẩn trên da, trong đó lượng vi khuẩn Acinetobacter đặc biệt cao. Acinetobacter là chi vi khuẩn thuộc ngành Proteobacteria thường thấy trên thực vật. Các nhà nghiên cứu còn phát hiện ra rằng trẻ mang nhiều Acinetobacter trên da có số lượng bạch cầu trong máu cao hơn và những tế bào này có khả năng tiết cytokine kháng viêm IL-10 mạnh hơn nhiều so với bạch cầu của trẻ em thành thị.
Fyhrquist nói: “Điều này khiến chúng tôi nghĩ rằng nhóm vi khuẩn có nguồn gốc từ tự nhiên này có thể, bằng cách nào đó góp phần đào tạo hoặc hiệu chỉnh hệ miễn dịch”. Giả thiết này là có cơ sở do các mẫu nghiên cứu lấy từ phía biên giới thuộc nước Nga kém phát triển hơn chứa nhiều Acinetobacter hơn so với các mẫu lấy từ phía Phần Lan, bất kể môi trường sống cụ thể thế nào. Fyhrquist cho biết thêm: “Lối sống của người Nga rất khác so với người Phần Lan, và lối sống dường như có tác động mạnh mẽ hơn môi trường sống nông thôn so với thành thị”.
Nhưng sẽ cần làm thí nghiệm để kiểm chứng xem việc tiếp xúc với vi khuẩn trong đất có phải là nguyên nhân dẫn tới những khác biệt về hệ vi sinh vật liên quan đến tỷ lệ dị ứng tương đối thấp ở những người sống phía Nga hay không. Năm ngoái, Fyhrquist, hiện đang làm việc tại Viện Karolinska của Thụy Điển, và đồng sự đã sử dụng mô hình chuột bị hen suyễn, một căn bệnh có cùng căn nguyên với dị ứng, do đáp ứng miễn dịch tế bào T trợ giúp loại 2 (Th2) gây ra. Họ nhốt một nhóm chuột cái trong lồng lót cơ chất sạch, còn nhóm khác bị nhốt trong lồng rắc đất đặt trong chuồng nuôi nhốt những động vật khác như cừu.
Sau sáu tuần, những con chuột sống trong lồng lót cơ chất sạch dễ bị viêm phổi khi tiếp xúc với chất dị ứng gây hen suyễn hơn so với chuột tiếp xúc với đất. Tương tự với các nghiên cứu trước đó, nhóm nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng, ruột của chuột tiếp xúc với đất có chứa nhiều vi khuẩn thuộc ngành Bacteroidetes hơn vi khuẩn thuộc ngành Firmicutes. Đặc trưng vi khuẩn ngược lại thường được quan sát thấy ở cả chuột lẫn người bị hen suyễn và viêm. Chuột tiếp xúc với đất cũng có hàm lượng các protein kháng viêm (như enzyme A20 với vai trò chống hen suyễn ở mô hình chuột) cao hơn, giúp hệ miễn dịch hoạt động tốt. Fyhrquist cho biết: “Thật quá ấn tượng khi thấy rất nhiều mức biến đổi và cảm ứng dung nạp miễn dịch ở chuột.”
Trong nghiên cứu nêu trên, chuột tiếp xúc dài hạn và trực tiếp với vi sinh vật trong đất. Các nghiên cứu khác gợi ý rằng thậm chí một lượng đất rất nhỏ theo đường không khí - giống như những gì một người có thể trải qua khi dành thời gian trong tự nhiên - cũng tác động đến sức khỏe của chuột. Trong công trình nghiên cứu vừa công bố vào tháng này, nhà sinh thái học phục hồi Martin Breed tại Đại học Flinder ở Adelaide, Úc và cộng sự đã đặt một lượng đất rất nhỏ với các mức độ đa dạng vi sinh vật khác nhau vào một cái khay bên ngoài lồng nuôi chuột rồi bật quạt thổi qua khay này hai giờ mỗi ngày để tạo ra một luồng gió rất nhẹ thổi vào chuột. Breed cho biết, lượng đất thổi vào lồng nhỏ hơn từ 100 đến 1000 lần so với các nghiên cứu khác.
Mặc dù vậy, sau 7 tuần tiếp xúc với vi sinh vật đất theo cách này, hệ vi sinh vật của chuột đã thay đổi và chuột ít bị căng thẳng hơn. Breed nói: ”Độ đa dạng vi sinh vật trong phân của chuột lúc cuối thí nghiệm giống với mẫu đất mà chúng tiếp xúc hơn so với mẫu phân của chúng khi bắt đầu thí nghiệm. Vi sinh vật từ đất đã trực tiếp xâm nhập và cư trú trong ruột của chuột... Những thay đổi trong hệ vi sinh vật đường ruột của chuột bắt nguồn từ một lượng đất rất nhỏ như vậy thật sự đã cuốn hút tôi.”
Những kết quả như trên cho thấy rằng việc tiếp xúc với phức hệ vi khuẩn đa dạng trong môi trường chính là cơ chế giải thích vì sao dành thời gian trong tự nhiên sẽ mang lại lợi ích về sức khoẻ trên diện rộng. Sophie Zechmeister-Boltenstern, Viện trưởng Viện nghiên cứu đất tại Đại học Khoa học sự sống và tài nguyên thiên nhiên Vienna (BOKU) nói: “Tôi nghĩ rằng ngày càng có nhiều bằng chứng ủng hộ những đóng góp trực tiếp của đất vào sức khỏe con người. Khi độ đa dạng sinh học tăng lên, khả năng phục hồi và chống lại vi sinh vật gây bệnh sẽ tốt hơn.”
Nhưng kết luận này đi kèm với một vấn đề: Đa dạng sinh học trong đất đang cạn kiệt trên quy mô toàn cầu, Zechmeister-Boltenstern nhận định. Điều này có nghĩa là ngay cả những người dành thời gian trong tự nhiên cũng tiếp xúc với vi sinh vật ít hơn so với quá khứ. Cô và các đồng nghiệp của mình gần đây đã công bố nghiên cứu cho thấy độ đa dạng của hệ vi sinh vật đường ruột ở người đang giảm, song hành với mất đa dạng sinh học trong môi trường.
“Con người chưa thực sự khám phá hết được độ đa dạng sinh học bao la trong đất”, Zechmeister-Boltenstern nói, và đất chính là môi trường sống đa dạng nhất trên Trái đất.
XEM THÊM:
