Một bước đột phá tái hiện lại cách thức giao tiếp giữa ruột và não

Trong một nghiên cứu đột phá nhằm xem xét lại cách thức giao tiếp giữa ruột và não, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra thứ mà họ gọi là "giác quan thần kinh" - một hệ thống mới cho phép não phản ứng theo thời gian thực với các tín hiệu từ vi khuẩn sống trong ruột của chúng ta.

Một nghiên cứu mới của các nhà khoa học thần kinh tại Trường Y khoa Đại học Duke, Tiến sĩ Diego Bojorquez và Tiến sĩ M. Maya Kelberer, được công bố trên tạp chí Nature, tập trung vào các chân thần kinh, những tế bào cảm giác nhỏ xíu lót biểu mô đại tràng. Những tế bào này nhận biết một loại protein vi khuẩn phổ biến và gửi tín hiệu nhanh đến não, giúp ức chế sự thèm ăn.

Nhưng đó chỉ là khởi đầu. Nhóm nghiên cứu tin rằng giác quan thần kinh này có thể đóng vai trò là nền tảng rộng hơn để hiểu cách đường ruột cảm nhận vi khuẩn, ảnh hưởng đến mọi thứ, từ thói quen ăn uống đến tâm trạng — và thậm chí cả cách não bộ định hình hệ vi sinh vật đường ruột để phản ứng lại.

Diego Bojorquez, Tiến sĩ, giáo sư y khoa và thần kinh học tại Trường Y khoa Đại học Duke và là tác giả chính của nghiên cứu cho biết: "Chúng tôi quan tâm đến việc liệu cơ thể có thể nhận ra các tín hiệu vi khuẩn theo thời gian thực hay không - không chỉ là phản ứng miễn dịch hoặc viêm, mà là phản ứng thần kinh ảnh
hưởng trực tiếp đến hành vi".

Thành phần chính là flagellin, một loại protein cổ xưa tạo nên roi vi khuẩn, cấu trúc giống như đuôi mà vi khuẩn sử dụng để di chuyển. Khi chúng ta ăn, một số vi khuẩn đường ruột tiết ra flagellin. Các loài chân thần kinh phát hiện ra nó thông qua một thụ thể gọi là TLR5 và gửi tín hiệu qua dây thần kinh phế vị, đường giao tiếp chính giữa ruột và não.

Nhóm nghiên cứu, được Viện Y tế Quốc gia Hoa Kỳ hỗ trợ, đã đưa ra một giả thuyết táo bạo: flagellin từ vi khuẩn trong ruột kết có thể kích hoạt các chân thần kinh và gửi tín hiệu ức chế sự thèm ăn đến não – một tác động trực tiếp của vi khuẩn lên hành vi.

Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm điều này bằng cách cho chuột nhịn ăn qua đêm và sau đó tiêm một liều nhỏ flagellin trực tiếp vào ruột kết của chúng. Những con chuột này ăn ít hơn.

Khi các nhà nghiên cứu lặp lại thí nghiệm tương tự trên những con chuột thiếu thụ thể TLR5, kết quả vẫn không thay đổi. Chuột vẫn tiếp tục ăn và tăng cân - một manh mối cho thấy con đường này giúp điều chỉnh sự thèm ăn. Phát hiện này cho thấy flagellin gửi tín hiệu "đủ" qua TLR5, cho phép ruột báo hiệu cho não biết đã đến lúc ngừng ăn. Nếu không có thụ thể này, thông điệp sẽ không được truyền đi.

Khám phá này được thực hiện bởi các tác giả chính của nghiên cứu, Tiến sĩ, Bác sĩ Winston Liu, Emily Olway, cả hai đều là nghiên cứu sinh của Chương trình Đào tạo Khoa học Sức khỏe, và nghiên cứu sinh sau tiến sĩ Naama Reicher, Tiến sĩ. Các thí nghiệm của họ cho thấy việc phá vỡ con đường truyền tín hiệu này làm thay đổi hành vi ăn uống của chuột, cho thấy mối liên hệ sâu sắc hơn giữa vi khuẩn đường ruột và hành vi.

"Nhìn về tương lai, tôi nghĩ công trình này sẽ đặc biệt hữu ích cho cộng đồng khoa học nói chung trong việc giải thích cách vi khuẩn ảnh hưởng đến hành vi của chúng ta", Bojorquez nói.
"Bước tiếp theo rõ ràng là nghiên cứu cách các chế độ ăn uống cụ thể thay đổi thành phần vi khuẩn trong ruột. Đây có thể là một yếu tố then chốt trong việc giải quyết các vấn đề như béo phì hoặc rối loạn tâm thần."